玉米Dwarf8基因早开花功能性位点初步关联性分析

论文摘要

玉米（Zea mays L.）是世界上重要的粮食、饲料与工业原料作物。早熟不仅缩短了生育期,而且是一种优良的综合抗逆性状。玉米早开花期相关的调控基因是玉米早熟与矮杆等性状的主要决定因子。研究Dwarf8基因是与开花期和株高相关联的功能性位点,并开发成相关性状的功能标记,可实现这些性状的分子标记辅助选择育种,具有重要的研究意义。本研究以160个国内玉米生产上重要的自交系为材料,于海南（冬）、北京（春）、黑龙江（春）三地分别进行了表型鉴定试验,以玉米基因组均匀分布的70个位点的SSR数据分析了它们的群体结构,并对Dwarf8基因的功能位点进行基因分型分析,联合群体结构、Dwarf8基因型与三环境表型数据进行了初步的关联性分析,结果表明:1.160个玉米自交系的表型多态性分析和海南、北京和黑龙江三个显著差异的生态环境下对开花期、株高、穗位高表型鉴定,表明供试材料开花期等性状具有丰富的表型变异和生态差异性,此批材料适于做开花期等性状的关联性分析。2.利用前人在此批材料上的70个位点的SSR分析数据进行了供试材料的群体结构分析,把它们分为PA（美国杂交种选系A群）、Reid、PB（美国杂交种选系B群）、Lancaster、旅大红骨与四平头6个亚群,并获得了每个自交系的基因组来源于各亚群种质的比例与组成的数据（Q-matrix）,为关联性分析奠定了分析基础。3.建立了等位基因特异性PCR的技术等检测SNP位点的实验技术体系,利用该体系对160个国内外玉米自交系Dwarf8基因中的5个功能性位点进行了SNP基因分型。4.联合群体结构数据、Dwarf8基因型与表型数据进行初步关联性分析,结果表明:702位点缺失阴性与1664位点T基因型存在较强的连锁不平衡（D’=0.86,r2=0.92）,与早开花性状高度相关。Del702阴性与1664T可以开发成为早开花与早熟标记应用于分子育种。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图和附表清单
• 文献综述
• 1 玉米早熟的研究意义
• 2 玉米等禾本科植物开花期的调控
• 2.1 光周期途径（The Photoperiod Pathway）
• 2.2 春化途径（The Vernalization Pathway）
• 2.3 自主途径（The Autonomous Pathway）
• 2.4 赤霉素途径（The Gibberellin Pathway）
• 3 Dwarf8基因
• 4 SCAR、SNP等分子标记
• 4.1 SCAR标记
• 4.2 SNPs标记
• 4.2.1 SNP的检测方法
• 4.2.2 SNP在植物分子生物学中的应用
• 4.2.3 植物SNP的基因型分型
• 4.2.4 连锁不平衡与关联性分析
• 4.2.5 基于SNP等标记的关联分析
• 5 本论文的研究目的与意义、主要研究内容及拟解决的关键问题
• 5.1 本论文的研究目的与意义
• 5.2 本试验主要研究内容
• 5.3 本试验拟解决的关键性问题
• 材料与方法
• 1 试验材料
• 1.1 玉米材料
• 1.2 设备、仪器和试剂
• 1.2.1 设备和仪器
• 1.2.2 试剂
• 1.3 主要分子生物学软件和统计学软件
• 2 实验室试验操作方法
• 2.1 基因组DNA提取
• 2.2 SCAR试验操作部分
• 2.2.1 SCAR引物的设计
• 2.2.2 SCAR引物的合成和稀释
• 2.2.3 SCAR标记的反应体系和条件
• 2.2.4 电泳分析与记录
• 2.2.5 DNA产物条带的纯化
• 2.3 SNP检测
• 2.3.1 等位基因特异性PCR（allele-specific PCR,AS-PCR）
• 2.3.3 直接测序法
• 3 田间鉴定试验
• 3.1 试验材料
• 3.2 播种方法
• 3.3 田间设计
• 3.4 调查记载与数据记录
• 4 群体结构模型与分析方法
• 5 关联性分析方法
• 6 LD分析
• 结果与分析
• 1 根据生育期等表型分析自交系表型多样性
• 2 SSR数据群体结构分析
• 2.1 供试材料的群体结构分析
• 2.2 亚群之间的Kullback-Leibler距离
• 2.3 供试自交系来源于不同种质类群的遗传构成
• 3 Dwarf8基因型分析
• 3.1 MITE185位点
• 3.2 SNP标记试验
• 3.2.1 等位基因特异性PCR电泳图（1664位点）
• 3.2.2 直接测序法3473（G/T）、3491（G/A）位点
• 5 初步关联性分析
• 讨论
• 1 等位基因特异性PCR技术的可行性
• 2 富含GC碱基的DNA片断的PCR扩增
• 3 玉米候选基因功能性SNP的发掘和与表型性状关联性分析
• 参考文献
• 附录
• 1.Dwarf8基因全序列
• 2.北京、哈尔滨、三亚三地开花期田间调查表
• 致谢
• 作者简介