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《吉林大学》 2011年
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大豆细胞质雄性不育系及其配套保持系线粒体基因组的测序与分析

费晓艳  
【摘要】:大豆种子中含有丰富的营养物质,是非常有益的保健食品,也是世界上最重要的粮油作物之一。为改变我国大豆生产落后、供给不足和进口量逐年增加的局面,提高大豆的生产潜力已显得至关重要。而细胞质雄性不育(CMS)普遍存在于高等植物中,虽然其对植物自身来说是一个不利变异性状,但对育种来说却是杂种优势广泛利用的基础。因此开展大豆细胞质雄性不育的分子机理研究,以便大豆杂种优势更好的利用,具有非常重要的理论和实践意义。 国内外的大量研究结果表明CMS与线粒体基因组的突变、重组或RNA编辑有密切关系,但是目前对CMS相关的机制研究还不够深入,而且由于线粒体基因组中存在高频重组和编码冗余现象,基因组的结构和大小变化很大,给研究工作带来了很多困难。随着分子生物学技术和理论的发展,虽然已经找到一些与CMS相关的基因,但是因为CMS过程牵涉到的因素十分复杂,所以现在的研究结果对于相关机理的解释来说还远远不够。为了更好的了解和线粒体基因组与细胞质雄性不育之间的关系和其导致雄性不育的相关机制,我们需要对这些已知的基因从DNA序列经过转录到翻译表达再到表型的一个系统研究。同玉米、水稻等其它作物细胞质雄性不育机理研究相比,关于大豆细胞质雄性不育的机理研究相关报道相对较少,还远远落后。因此制备大豆的线粒体基因组文库并进行测序,不仅能够为大豆细胞质雄性不育的分子生物学机理研究打下基础,而且也将为开展大豆线粒体功能基因组、蛋白质组研究及比较基因组的研究工作等提供一定基础。 由于抽提到的线粒体DNA的纯度和浓度,在很大程度上决定着Shotgun文库的测序结果以及下一步构建的BAC文库的质量,所以本研究以栽培大豆细胞质雄性不育系(JLCMS1-1A)及其配套保持系(JLCMS1-1B)为材料,经过暗培养得到大豆黄化苗,以排除叶绿体的干扰。利用匀浆法破碎黄化苗组织,经差速离心粗提了线粒体,再进行蔗糖密度梯度离心纯化所粗提到的线粒体,最后采用酚氯仿抽提的方法抽提线粒体DNA。为了进一步确定抽提到的线粒体DNA有无细胞核DNA和叶绿体DNA的污染,我们根据大豆已知基因NARK、psbC和CO设计了3对引物,它们分别可以扩增细胞核、叶绿体和线粒体上的相关基因,PCR鉴定证实获得的大豆线粒体DNA无细胞核DNA和叶绿体DNA的干扰,纯度较高,适合进行下一步基因组的测序。分别构建了大豆细胞质雄性不育系及其配套保持系的线粒体基因组的Shotgun文库,大规模提取Shotgun文库的质粒,采用荧光标记的双脱氧法,通过MegaBACE 4500序列分析仪,使用通用引物M13进行双向测序以8-10倍的覆盖率进行测序。测得的序列在RedHat Linux平台并联的计算机群中,用Phred/Phrap/Consed程序进行拼接。但是线粒体自身结构的复杂性和序列的高度重复性,给序列的拼接组装造成困难,因此全基因组Shotgun测序法只能将目的基因拼接成几个大的重叠群(contig)。所以先用Shotgun进行整体测序,识别出无法测序的区域后,通过primer walking来进行DNA序列的补缺工作。 为了确定各个重叠群(contig)之间的物理关系,进而填补物理缺口,我们将保持系的线粒体基因克隆化,即建立保持系线粒体基因组的BAC文库。经鉴定,所构建的文库的平均插入片段大小为50Kb,共保藏2000个单克隆,约约覆盖整个大豆保持系线粒体基因组250倍。在每个contig的两端分别设计向未知序列端进行扩增的引物,通过PCR反应粗略确定各个contig之间的位置关系;在每个contig的末端各设计一对引物,通过PCR反应寻找跨过“物理沟”的BAC克隆。寻找到的跨“沟”克隆,结合BAC末端测序的结果,blast比对进一步锁定其位置,将这个片段DNA克隆建立鸟枪文库进行测序和拼接,填补物理缺口。经线粒体全基因组Shotgun测序拼接和补“测序沟”,最终得到不育系的线粒体基因组由7个contig组成,全长约375Kb,其中最长的连续完整的序列为122,948bp;保持系的线粒体又经过补“物理沟”后由6个contig组成,全长约400Kb,其中最长的连续完整的序列为214,737bp,这是迄今为止得到的最长大豆的线粒体基因组序列。 生物信息学分析结果显示,不育系和保持系的大豆线粒体基因组序列的G+C含量分别为45.12%和44.93%,两个线粒体基因序列在85%以上的区段是较为一致的,具有很高的同源性。基因注释和blast分析结果显示:不育系和保持系的线粒体基因共同编码了包括细胞色素氧化酶、NADH脱氢酶、ATP酶等在内的31种蛋白,3种rRNA和13种tRNA。其中nadl、nad2、nad5均含有多个外显子,均跨过较大的基因区域,这与其他已知物种线粒体的基因结构相似。本研究首次对大豆雄性不育系及其配套保持系的线粒体基因组进行全面测序和相应的生物信息学分析,通过对两个线粒体基因组的对比和基因注释,对进一步寻找大豆细胞质雄性不育的相关基因有终于参考价值。同时还构建了保持系线粒体基因组的BAC文库,这不仅对后期特定基因进行图位克隆以及核质互作的研究等有重要价值,而且为开展大豆线粒体功能基因组、蛋白质组研究及比较基因组的研究工作等提供一定基础。当获得了大豆雄性不育系和其配套保持系的线粒体基因组全序列时,它不仅能为分子机制的研究提供基因序列上的第一手资料,而且对后期的基因克隆,基因结构功能研究都至关重要。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S565.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪泰初;刘朝良;肖林珍;;线粒体基因组(mtDNA)的研究进展[J];安徽农业科学;2006年10期
2 涂王君,朱英国;水稻线粒体DNA的提取与分析[J];氨基酸和生物资源;1997年03期
3 高文祥;陈建;高钰琪;;线粒体蛋白转运的研究进展[J];重庆医学;2006年19期
4 王曙明;孙寰;赵丽梅;王跃强;彭宝;范旭红;张宝石;;中国大豆雄性不育和杂种优势利用研究进展与问题分析[J];大豆科学;2009年06期
5 赵丽梅,孙寰,黄梅;大豆细胞质雄性不育系ZA的选育和初步研究[J];大豆科学;1998年03期
6 曾秀存,孙万仓,孟亚雄,范惠玲,王保成,邵登魁,张金文;十字花科植物线粒体DNA的提取和纯化[J];西北植物学报;2005年06期
7 鞠艳芳;高建恩;孙启鸿;;线粒体蛋白质组学研究进展[J];第四军医大学学报;2006年08期
8 殷剑美,张天真;基于棉花BAC文库的大片段核DNA的提取方法[J];分子植物育种;2004年03期
9 田自华,张子义,张剑峰,史树德,白薇,邵金旺;甜菜细胞质雄性不育系与其保持系线粒体DNA的RAPD分析[J];分子植物育种;2004年06期
10 郭东林,毕影东,王琪,王晓萍,王同昌,李集临;高等植物细胞质雄性不育的研究进展[J];黑龙江农业科学;2005年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李玉秋;大豆细胞质雄性不育线粒体基因组的比较研究[D];吉林大学;2008年
2 陈书元;甘蓝型油菜—新疆野生油菜二体异附加系BAC文库的构建[D];华中农业大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 和智君,汪旭;阿托品对中国仓鼠V79细胞有丝分裂过程的影响[J];癌变.畸变.突变;1999年03期
2 徐忠东,彭景中;线粒体与细胞凋亡[J];安徽教育学院学报;2001年06期
3 李鹏;李新华;张锋;邱登林;;细胞质雄性不育系统中的核质互作研究进展[J];山东农业科学;2008年06期
4 谭婷婷;刘立锋;陈伟;林超;李化银;李利斌;王淑芬;高建伟;程斐;;利用分子标记鉴定萝卜细胞质雄性不育种质的研究[J];山东农业科学;2011年08期
5 袁鹭;周传江;蒲德永;;Cu~(2+)胁迫诱导花鲢血细胞凋亡的研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年03期
6 侯丽霞;刘新;张玉喜;杨洪兵;;《细胞生物学》绪论课教学实践与探讨[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年17期
7 于伟,李磊,李智,王敏;大豆杂种2代竞争优势及其应用前景[J];安徽农业科学;1999年04期
8 张磊,戴瓯和,黄志平,李杰坤,张丽亚;大豆M型质核互作雄性不育系W931A三系配套及强优组合的研究[J];安徽农业科学;2001年01期
9 关正君,杨学举,刘桂茹;基因工程在雄性不育小麦中的应用研究进展[J];安徽农业科学;2003年01期
10 赵伟,李莉,汪秀峰,易成新,杨剑波;水稻BT型CMSA23及其杂交组合RAPD标记的克隆及序列分析[J];安徽农业科学;2003年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张磊;戴瓯和;黄志平;李杰坤;张丽亚;胡晨;;M型杂交大豆应用技术研究[A];2003年全国作物遗传育种学术研讨会论文集[C];2003年
2 宋喜悦;马翎健;胡银岗;李宏斌;何蓓如;;YS型小麦温敏不育系A3314的细胞学研究[A];中国作物学会2007年学术年会论文集[C];2007年
3 吕金印;陆璃;高俊凤;;不同剂量~(60)Co辐照对小麦叶片保护酶活性的影响[A];中国科协2005年学术年会论文集——核科技、核应用、核经济论坛[C];2005年
4 孙志栋;陈惠云;;多酚类植物基因组DNA提取方法的研究[A];蔬菜分子育种研讨会论文集[C];2004年
5 文李;刘盖;李绍清;万翠香;陶钧;许凯扬;张再君;朱英国;;水稻红莲型细胞质雄性不育系、保持系和杂交系花药蛋白质组学分析(英文)[A];2007中国科协年会专题论坛“红莲型杂交水稻学术专题研讨会”论文汇编[C];2007年
6 ;Damage of oxidative stress on mitochondria during microspores development in Honglian CMS line of rice[A];2007中国科协年会专题论坛“红莲型杂交水稻学术专题研讨会”论文汇编[C];2007年
7 张相琼;唐雯;;棉花雄性不育研究及应用的新进展[A];中国棉花学会2007年年会论文汇编[C];2007年
8 杨筱珍;吴旭干;姚桂桂;成永旭;王春琳;;三疣梭子蟹第一次卵巢发育过程中卵母细胞和卵泡细胞超微结构的观察[A];2008年上海市动物学会学术会议论文集(一)[C];2008年
9 马勇杰;李红;许凯黎;古宏晨;;人肺腺癌细胞SPC-A-1与人正常肺WI-38对纳米颗粒吞噬作用的比较研究[A];上海市颗粒学会2005年年会论文集[C];2005年
10 姚雅琴;杨天章;;K型小麦雄性不育系花药壁及小孢子发育特征[A];第九次全国电子显微学会议论文摘要集(Ⅰ)[C];1996年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程洁;栉孔扇贝(Chlamys farreri)大片段基因组文库的构建及应用分析[D];中国海洋大学;2010年
2 白方方;哈维氏弧菌VHH溶血素对牙鲆组织细胞的侵染作用及诱导细胞凋亡作用研究[D];中国海洋大学;2010年
3 赵景霞;纳米氧化锌对海马神经元电生理特性的影响及对PC12细胞生物学效应的机制研究[D];南开大学;2010年
4 山广志;Hsp90抑制剂—格尔德霉素的结构优化及抗病毒构效关系研究[D];北京协和医学院;2009年
5 晏杰;Aurora B对Bacp/Nlp的磷酸化调控及其参与胞质分裂的机制研究[D];北京协和医学院;2009年
6 赵进慧;膜计算仿生优化算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
7 刘树楠;杂交水稻花粉发育超微结构比较与多光谱显微定量分析[D];武汉大学;2009年
8 屈啸声;姜荆提取物抑菌活性的热动力学研究[D];浙江大学;2009年
9 马丹;温度敏感性PNIPAAm-g-PDMS智能表面的制备、性能研究及在细胞培养中的应用[D];浙江大学;2010年
10 朱彦涛;甘蓝型油菜Polima CMS和陕2A CMS的形态和生化特征及其胞质遗传物质的比较研究[D];西北农林科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘媛;不同油菜品种硼吸收利用差异与细胞壁组分关系的研究[D];华中农业大学;2010年
2 李良;湖北省油茶优良单株遗传多样性及品质初步分析[D];华中农业大学;2010年
3 薄存沛;新疆野生油菜BAC文库的构建及单条染色体克隆筛选的研究[D];华中农业大学;2010年
4 李炫丽;ms2Bnap同源序列在萝卜—芥蓝异源四倍体中的克隆及表观遗传变异分析[D];华中农业大学;2010年
5 胡佳;鲟形目部分种类基于线粒体COⅠ基因的分子进化研究[D];华中农业大学;2010年
6 许鹏威;玉米CMS-S育性相关线粒体蛋白质的研究[D];华中农业大学;2010年
7 龚文芳;棉花抗细胞凋亡基因GhDAD1的克隆、定位及表达分析[D];华中农业大学;2010年
8 田伶俐;马铃薯体细胞杂种胞质遗传组成及其与青枯病抗性的关系[D];华中农业大学;2010年
9 司武阳;磷脂酶A1产生菌的选育[D];安徽工程大学;2010年
10 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张磊,戴瓯和,黄志平,李杰坤,张丽亚;大豆M型质核互作雄性不育系W931A三系配套及强优组合的研究[J];安徽农业科学;2001年01期
2 李智;李磊;于伟;王敏;赵丽;;大豆三系杂交组合的优势研究[J];安徽农业科学;2006年07期
3 胡晨;黄志平;张丽亚;李杰坤;胡国玉;张磊;;氮肥施用对杂交大豆生育特性及产量的影响[J];安徽农业科学;2007年22期
4 李磊,杨庆芳,胡亚敏,祝利海,葛浩新;栽培大豆双亲基因互作型不育材料的发现及其遗传推断[J];安徽农业科学;1995年04期
5 蔡明春,黄庆愿,高钰琪;AMPK与能量代谢[J];重庆医学;2005年01期
6 盖钧镒,胡蕴珠,马育华;中美大豆品种间F_1和F_3杂种优势与配合方分析[J];大豆科学;1984年03期
7 马国荣,刘佑斌,盖钧镒;大豆雄性不育突变体NJ89—1的发现与表现[J];大豆科学;1993年02期
8 黄承运,满为群,陈怡,杜维广,栾晓燕,张桂茹,谷秀芝,王彬茹;东北大豆丰产种质的拓宽与改良——Ⅰ.品种间杂交F_1代杂种优势与配合力分析[J];大豆科学;1993年03期
9 张磊,戴瓯和,张丽亚;大豆质核互作雄性不育系W_(945)A、W_(948)A的选育[J];大豆科学;1999年04期
10 丁德荣,盖钧镒;南方地区大豆雄性不育材料的传粉昆虫媒介及其传粉异交结实程度[J];大豆科学;2000年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 吴卿;小麦T型细胞质雄性不育系、保持系mRNA差异显示及育性相关基因的研究[D];河北师范大学;2002年
2 朱昀;小麦T型细胞质雄性不育系及其保持系基因表达差异的研究[D];河北师范大学;2004年
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1 任巧茹;大豆种子的科学贮藏[J];大豆通报;1996年04期
2 王艳杰;;大豆种子贮藏要点[J];农村科学实验;2008年10期
3 ;积极推广使用钼肥拌种大豆[J];吉林林业科技;1973年02期
4 李国祯;李绍武;;大豆留种地技术指导与经验总结[J];农业科学通讯;1957年03期
5 陈俊英;;用重氢选种[J];农业科技通讯;1984年11期
6 郑成超,邹琦,程炳嵩,金锡奎;不同水势环境对大豆种子活力的影响[J];中国油料作物学报;1991年01期
7 杨宏宝 ,魏秋萍 ,于成喜 ,王素梅;大豆种子使用年限对生育性状及产量的影响[J];新农业;1992年11期
8 郭玉虹;大豆种子繁殖田应采用的技术措施[J];黑龙江农业科学;1994年02期
9 宋茜英;;大豆种子越夏贮藏技术[J];种子世界;1996年06期
10 许月,朱长甫,石连旋,盛艳敏,苗以农;大豆种子贮藏蛋白的研究概况[J];大豆科学;1998年03期
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1 麻浩;王立群;宋利茹;;高温高湿胁迫下大豆种子田间劣变分子机制的研究[A];第二届全国种子科学与技术学术研讨会论文摘要集[C];2011年
2 石晓英;刘昀;郑易之;;萌发大豆种子胚根的耐脱水能力与热稳定性蛋白质的分析[A];第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2010年
3 王树起;韩丽梅;杨振明;阎飞;鞠会艳;;大豆根茬腐解液和营养液残液对大豆生长发育的自感效应[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
4 易金鑫;徐照龙;张大勇;何晓兰;Zulfiqar Ali;朱虹润;马鸿翔;喻德跃;;GmCHS8和GmIFS2基因共同决定大豆中异黄酮的积累[A];江苏省遗传学会第八届会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];2010年
5 王丽侠;郭顺堂;关荣霞;张其属;常汝镇;邱丽娟;;大豆种子贮藏蛋白11S与7S组份的研究[A];2003年全国作物遗传育种学术研讨会论文集[C];2003年
6 苏震;徐文英;张仲伦;郑雁珍;刘成祥;;大豆种子脂肪氧化酶同工酶缺失体的超弱发光研究[A];全国植物光合作用、光生物学及其相关的分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2001年
7 李杰;董祥柏;刘思岑;华子春;;新的大豆铁蛋白基因,Sfer H-5,的克隆与功能分析[A];华东六省一市生物化学与分子生物学会2008年学术交流会论文摘要汇编[C];2008年
8 李彬;吴翠萍;粟寒;安榆林;;进口大豆检疫性种传病毒概述[A];外来有害生物检疫及防除技术学术研讨会论文汇编[C];2005年
9 韩春雨;常汝镇;傅翠真;张博;孙建英;郭珊花;陈惠玲;刘福利;田艳;许占有;刘立宏;李向华;邱丽娟;;利用分子标记辅助选择培育大豆种子脂肪氧化酶缺失近等基因系研究[A];作物科学研究理论与实践——'2000作物科学学术研讨会文集[C];2001年
10 郑易之;;大豆种子发育过程中子叶细胞内蛋白体的吞噬行为[A];中国细胞生物学学会第五次会议论文摘要汇编[C];1992年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王煦栋 王川;牡丹江抽查结果显示 大豆种子问题较多[N];黑龙江经济报;2008年
2 洋县黑米名特作物所 张彦春;大豆施钼莫忽视[N];陕西科技报;2005年
3 文铭权;大豆备种问题应引起关注[N];四川日报;2008年
4 记者 高铁耕;省委组织部部长徐泽洲来我市调研[N];佳木斯日报;2009年
5 本报记者 王雅萍;土专家如何选购种子[N];河南科技报;2008年
6 高彦滨;大豆:国际因素对市场影响明显放大[N];粮油市场报;2008年
7 柴寿词 记者 王川;库存种量充足 农民安心备耕[N];牡丹江日报;2008年
8 赵朦朦;金色大豆节 多彩七星泡[N];北大荒日报;2011年
9 市农广校;绿色大豆生产技术[N];通辽日报;2006年
10 记者 纪可真;控制好大豆播种密度[N];佳木斯日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王丽群;春大豆种子田间劣变抗性的评价及抗性机理的研究[D];南京农业大学;2012年
2 张永;表面活性剂对重金属在土壤—植物系统中环境化学行为的影响[D];湖南农业大学;2007年
3 孟庆长;大豆GmNAC和GmLFY转录因子编码基因的克隆、鉴定和种子性状的QTL定位研究[D];南京农业大学;2006年
4 胡江春;重茬大豆土壤紫青霉菌毒素危害及其防治的生物技术研究[D];中国科学院研究生院(沈阳应用生态研究所);1998年
5 易新萍;应用RNAi研究大豆β-伴大豆球蛋白基因的表达与调控[D];南京农业大学;2006年
6 李淑艳;萌发过程大豆蛋白质动态变化及营养价值的研究[D];北京林业大学;2009年
7 成广雷;国内外种子科学与产业发展比较研究[D];山东农业大学;2009年
8 程云清;乙烯调控对大豆营养生长与生殖生长影响研究[D];大连理工大学;2009年
9 李冉辉;一种大豆固有无序蛋白-GmASR蛋白的多重保护功能研究[D];东北师范大学;2013年
10 黎明;花生四烯酸和二十碳五烯酸合成途径的构建及大豆种子特异性启动子的改造[D];南开大学;2012年
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1 刘志勇;大豆种子主要寄藏真菌及其分布[D];东北农业大学;2012年
2 方星;大豆悬浮细胞培养及作为外源基因转化受体的研究[D];苏州大学;2014年
3 蒋滢;基于大豆种子油体系统表达重组白介素IL-21的研究[D];沈阳师范大学;2014年
4 闫慧娟;大豆种子老化的生理生化特征和RAPD分析[D];山西大学;2011年
5 余友玲;大豆种子活力及其与LOX活性相关性的研究[D];安徽农业大学;2013年
6 卫其巍;大豆种子中菜豆荚斑驳病毒的RT-LAMP检测和大豆花叶病毒表达载体的构建[D];南京农业大学;2013年
7 郑文寅;大豆种子活力及其与贮藏蛋白关系的研究[D];安徽农业大学;2004年
8 张树民;种衣剂对大豆产量和品质的影响及应用研究[D];延边大学;2006年
9 许志宝;基于离散元法的大豆碰撞过程仿真分析[D];吉林大学;2006年
10 程金朋;高低油脂含量大豆成熟期胚抑制消减cDNA文库构建及差异基因分析[D];华中农业大学;2008年
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