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《中国农业科学院》 2018年
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利用eQTL联合分析挖掘玉米籽粒发育早期影响粒大小的关键基因

庞军玲  
【摘要】:玉米籽粒的性状是影响玉米产量的重要因素。研究玉米籽粒发育过程中基因的调控网络、解析关键时期重要基因的调控关系对于理解籽粒发育进程进而提高玉米的产量具有重要的指导意义。我们的课题旨在利用玉米自交系群体在籽粒授粉后5天和15天的转录组数据,结合已发表的基因型和表型组数据,从分子遗传学的角度来对玉米籽粒的发育进程进行研究,以期挖掘对籽粒大小有贡献的基因。我们在分析的过程中采用了多种数量遗传学分析手段相结合的方法,对全基因组关联分析(GWAS)、表达数量性状位点(eQTL)以及数量性状转录本(QTT)的结果进行了整合,最终发现了 137个在籽粒发育5DAP时期影响粒长性状的关键基因。在这137个基因中,有43个基因落在已报道的粒长相关的QTL区域中。除此之外,我们还将籽粒5DAP与15DAP时期的基因调控进行比较,发现了一些与发育阶段特异性eQTL相关的有趣现象,包括时期特异性的eQTL相比时期共有的eQTL距离调控基因相对更远;以及324个eQTL在两个时期中具有反向调控效应的现象。此外,我们还揭示了很多时期特异的且调控多个靶基因的eQTL,其中包括一个15DAP时期特异的、调控53个基因的超级调控位点。这个位点位于玉米GRMZM144726基因座,编码拟南芥ECT2的同源基因,推测可能通过识别RNA上的m6A修饰来对下游基因进行稳定性调控。值得一提的是,在这53个基因中有10个基因编码玉米胚乳中的主要储藏蛋白——醇溶蛋白(zein),还有两个是已知调控醇溶蛋白表达的基因Opaque2和ZmICE1。综上所述,我们的结果不但揭示了籽粒发育早期基因的复杂调控关系,还挖掘出了多个在籽粒发育早期影响籽粒大小的关键基因,对玉米籽粒产量性状的解析具有重要的推动作用。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士后
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S513

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