收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同类型玉米自交系胚乳发育关键时期差异表达基因的分离与克隆

刘艳阳  
【摘要】: 玉米胚乳占籽粒重量的80%以上,胚乳细胞的发育、增殖和充实状况决定着籽粒的重量和品质。前人对玉米籽粒胚乳的研究主要集中在籽粒淀粉的特性及其合成过程中关键酶的作用方面,对籽粒胚乳不同时期发育机理,特别是分子机理的认识还十分有限。本研究以粒重差异较大的爆裂玉米自交系N04和马齿型普通玉米自交系丹232为材料,在研究其籽粒灌浆进程的基础上,确定胚乳发育关键时期,采用抑制差减杂交技术,批量克隆了两个自交系胚乳发育关键时期差异表达的EST,并对部分EST进行了差异表达验证、电子定位和比较基因组学分析。另外,还克隆了一个GTP结合蛋白的Arf家族基因的全长cDNA序列,并分析了其在N04胚乳发育过程中的表达情况和组织特异性。研究结果不仅有助于挖掘不同类型玉米胚乳发育相关基因,揭示胚乳发育和籽粒形成的分子机理,更重要的是为粒重候选基因的挖掘、以及利用基因工程方法提高粒重和改良品质提供了新基因贮备、高水平的材料平台和理论依据。 主要结果如下: 1.采用Richards方程拟合小粒爆裂玉米自交系N04和大粒马齿型普通玉米自交系丹232籽粒灌浆过程,结果表明,自交系N04的起始生长势较大,最大灌浆速度较小,到达最大灌浆速度的时间较早;自交系丹232的起始生长势小,最大灌浆速度较大,到达最大灌浆速度的时间较晚,活跃生长期较长,平均灌浆速率和最大灌浆速率时的百粒重较大,说明两个自交系籽粒灌浆过程中各种代谢活动差异较大。从胚乳、胚、果皮的鲜重和干重的动态变化可以看出,授粉后10 d(10 DAP)至20 d(20 DAP)是胚乳发育的关键时期。两个自交系胚乳发育的显微结构观察发现,N04和丹232在10 DAP处于细胞分裂阶段,之后胚乳细胞内含物快速增长,20 DAP胚乳细胞充满淀粉粒。N04胚乳发育成硬质型,丹232胚乳发育成粉质型,两个自交系的胚乳结构存在较大差异。综合考虑以上研究结果,确定选取两个自交系10 DAP和20 DAP两个关键时期的胚乳进一步研究其差异表达基因。 2.利用抑制差减杂交方法,分别构建了自交系N04和丹232 10 DAP和20 DAP胚乳的正反向4个抑制差减杂交库,分别富集了N04胚乳早期、N04胚乳中期、丹232胚乳早期和丹232胚乳中期增强表达的基因。对其进行反向Northern杂交验证后测序,获得902个非重复序列。用BioEdit和ClustalW软件分别进行多序列的重叠分析,共得到344个UniqueESTs,包括204个Contigs和140个Singletons。根据Blastx分析结果,去除4个差减文库之间的重复序列,共得到了160个不同的EST序列,推测其编码的蛋白质与其他物种已知蛋白质的氨基酸序列具有很高的相似性,有20%的差异表达基因为功能未知或新发现的EST。功能已知的EST涉及代谢途径的多个方面,包括20%的基础代谢、5.21%的转录及其调控(包括3.75%的转录因子)、2.6%的信号转导、3%的细胞生长和分裂、26.04%的蛋白加工和5.73%的物质运输等相关基因。 3.利用电子定位和比较基因组学的方法将差异表达EST定位到玉米染色体上,并与前人定位的粒重QTL位点进行了比较分析。70条定位上的ESTs分布在玉米十条染色体上,其中第4染色体上定位的ESTs最多,占24.29%,第10染色体上定位的ESTs最少,占2.86%。9条ESTs位于已定位粒重QTL所在的标记区间,占总定位ESTs的12.9%,并分别位于第1、2、3、6、7和8染色体上。两条ESTs PE12C5和PE15C3共同定位到利用与本研究相同的两个自交系定位百粒重QTL的标记区间,推测其分别编码锌指家族蛋白和GTP结合蛋白。 4.采用电子克隆结合RT-PCR的方法验证、分离克隆了一个GTP结合蛋白的全长cDNA序列。序列长938 bp,编码区609 bp,5′-非编码区有237 bp,3′-非编码区有89 bp,编码202个氨基酸的蛋白质。该蛋白质分子量为22.77 KD,等电点是6.13,前15个氨基酸为信号肽序列,具有小G蛋白Arf家族基因的结构域,同时还含有ABC转运蛋白的结构域。该基因在自交系N04胚乳发育早期表达量较高,而后逐渐降低,且无组织特异性,在根、茎、叶、胚和果皮中均表达,但存在不同组织间的调控作用差异,茎中表达较强,根中表达较弱。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨北南;徐忠文;;玉米的储藏特点及方法[J];养殖技术顾问;2011年06期
2 郑会宇;吴士宏;;不同耕作方式对玉米籽粒营养品质的影响[J];安徽农学通报(下半月刊);2011年10期
3 陈岩;王东;王代强;;几种玉米加工机械的介绍[J];养殖技术顾问;2011年06期
4 汤继华;季洪强;刘义宝;张君;谭晓军;胡彦民;刘宗华;;玉米籽粒赖氨酸含量的遗传及其与产量的关系分析[J];作物学报;2011年09期
5 尹梅;洪丽芳;付利波;陈华;任石所;黄惠;张勤斌;苏帆;;营养调控措施对云南玉米生产的影响[J];西南农业学报;2011年04期
6 王自龙;朱红莉;王延宏;张保伦;;农机农艺结合不紧密影响玉米机械化——大荔县玉米机械化现象调查[J];农机质量与监督;2011年08期
7 靳志强;王顺喜;韩培;;频率、温度和含水率对玉米介电性能的影响[J];中国农业大学学报;2011年04期
8 孙海艳;蔡一林;王久光;王国强;代国丽;徐德林;孙敬芳;;玉米主要营养品质性状的QTL定位[J];农业生物技术学报;2011年04期
9 冯汉宇;王志敏;孔凡娜;张敏洁;周顺利;;基于控制授粉技术的玉米籽粒建成与碳、氮供应关系[J];作物学报;2011年08期
10 ;钾肥小知识[J];农家致富;2011年15期
11 刁凤傧;周玉凤;;浅析玉米籽粒破碎原因及解决办法[J];黑龙江粮食;2011年04期
12 谷岩;胡文河;王思远;梁煊赫;何文安;孙明春;吴春胜;;不同株型玉米籽粒胚乳细胞与淀粉合成关键酶活性分析[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2011年08期
13 张桂英;李良玉;;玉米螟综合防治技术[J];农家之友(理论版);2011年01期
14 崔旭;王晓东;樊文华;王建明;崔克勇;;氟对玉米产量品质及土壤性质的影响[J];中国生态农业学报;2011年04期
15 周志强;唐辉;罗建;;二九一农场玉米不同栽培方法对比试验[J];种子世界;2011年08期
16 ;不同凡响——约翰迪尔Y215型自走式玉米联合收获机[J];农业机械;2011年18期
17 刘文生;张建光;;玉米脂肪酸值跟踪检测实验报告[J];黑龙江粮食;2011年03期
18 卞瑞鹤;卢松;;王执骅:潜心念好玉米经[J];农村.农业.农民(A版);2011年08期
19 苏国修;牛欢;陈喜才;曹光磊;;平玉8号高产栽培技术规程[J];种业导刊;2011年07期
20 曹莹;王嘉;刘玉莲;王绍斌;;高产玉米物质积累与分配的研究[J];西南农业学报;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王忠;顾蕴洁;李卫芳;陈刚;;水稻胚乳细胞的分裂、分化和充实[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
2 王立春;王秀芳;谢佳贵;张国刚;张宽;;化肥及其施用技术对春玉米籽粒粗蛋白含量的影响[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集(面向农业与环境的土壤科学专题篇)[C];2004年
3 许振柱;于振文;王东;李晖;;土壤水分对冬小麦籽粒糊粉层细胞、胚乳细胞超微结构的影响[A];中国植物学会七十周年年会论文摘要汇编(1933—2003)[C];2003年
4 袁守善;;鲜食玉米籽粒产品加工工艺与设备选择[A];第四届全国鲜食玉米暨速冻果蔬大会专集[C];2008年
5 刘开昌;胡昌浩;董树亭;王空军;李爱芹;;高油、高淀粉玉米籽粒主要品质成分积累及其生理生化特性[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
6 赵延明;姜敏;刘祥久;王国宏;;玉米籽粒容重的遗传研究[A];2003年全国作物遗传育种学术研讨会论文集[C];2003年
7 刘宗华;李浩川;汤继华;胡彦民;谭晓军;郭明欣;;玉米籽粒主要营养品质性状的母体效应分析[A];中国作物学会2006年学术年会论文集[C];2006年
8 刘宗华;李浩川;汤继华;胡彦民;谭晓军;郭明欣;;玉米籽粒主要营养品质性状的母体效应分析[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
9 宋崇信;;保定市2003年、2004年玉米生产效益抽样调查统计分析[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
10 吴传星;伍钧;杨刚;李艳;张倩;;重金属低积累玉米品种的筛选[A];第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘艳阳;不同类型玉米自交系胚乳发育关键时期差异表达基因的分离与克隆[D];河南农业大学;2008年
2 张丽;玉米容重差异的形成机理及措施调控[D];山东农业大学;2008年
3 彭勃;玉米籽粒产量及其相关性状遗传基础的研究[D];中国农业科学院;2010年
4 贾士芳;生育后期遮光对玉米产量和品质及生理特性的影响[D];山东农业大学;2007年
5 崔丽娜;减源对玉米籽粒产量及其生理机制的影响[D];山东农业大学;2012年
6 周竹青;小麦品种源库流生理特性及其籽粒发育的显微和超微结构研究[D];华中农业大学;2001年
7 郭新梅;利用RNAi技术沉默玉米淀粉分支酶基因(sbeⅠ,sbe Ⅱb)表达的研究[D];西北农林科技大学;2007年
8 江晓东;耕作模式与施氮量对土壤理化性状及小麦玉米产量、品质的影响[D];山东农业大学;2007年
9 杨瑞武;赖草属植物的系统与进化研究[D];四川农业大学;2003年
10 韦存虚;水稻胚乳发育中细胞核与细胞器的结构消长与功能研究[D];华中农业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 亓燕红;彩色玉米籽粒中参与花青素合成基因的表达分析[D];山东农业大学;2011年
2 刘西美;6-BA处理对玉米胚乳发育及细胞程序性死亡调控效应的研究[D];山东农业大学;2008年
3 金鑫鑫;银杏胚珠发育及胚乳细胞形成的机制研究[D];扬州大学;2010年
4 秦大鹏;高淀粉玉米籽粒淀粉积累的生理生化机制[D];山东农业大学;2008年
5 刘义宝;玉米籽粒和秸秆品质性状的遗传研究[D];河南农业大学;2010年
6 成祥旭;淹水胁迫下活性氧及抗氧化酶活性变化对小麦胚乳细胞编程性死亡进程的影响[D];华中农业大学;2011年
7 石海春;玉米籽粒主要品质性状的遗传分析[D];四川农业大学;2003年
8 樊海燕;小麦胚乳细胞程序性死亡机理初探以及淹水胁迫对其进程的影响[D];华中农业大学;2010年
9 田树云;微胚乳超高油玉米胚乳消减规律及显微结构研究[D];广西大学;2008年
10 李晓兵;玉米淀粉合成酶基因家族时空表达分析[D];四川农业大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 庆阳市粮食局 粮油质检所提供;玉米的安全储藏技术[N];陇东报;2006年
2 马玉霞张东升;玉米高产栽培技术[N];新乡日报;2007年
3 梅立红;玉米:利好因素提振市场 强势格局初步形成[N];粮油市场报;2006年
4 王凤英;玉米适当晚收促增产[N];陕西科技报;2008年
5 陶万财;玉米后期促早熟措施[N];鸡西日报;2008年
6 ;河南玉米优良品种普及率达95%以上[N];农资导报;2007年
7 通讯员 麦穗;玉米亩产有多高 籽粒一脱吓一跳[N];河北农民报;2008年
8 杨惠瑛;奇台农场紫东糯玉米厂试生产[N];兵团日报(汉);2008年
9 梁志;弱势难挡继续整理[N];期货日报;2005年
10 李欣;市场看好七种优质玉米[N];今日信息报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978