茄子突变体dwf矮化候选基因鉴定及差异表达基因分析

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fenligood
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
茄子(Solanum melongena L.)属茄科(Solanaceae)茄属(Solanum),中国的种植面积和总产量均居世界第一。茄子属无限生长型,株高作为茄子育种的主要目标性状之一,与植株抗倒伏、产量、轻简化栽培管理等有密切关系,创制矮化资源是实现上述目标品种改良和开展矮化机制研究的重要途径。本研究从圆茄自交系‘14-345’(WT,wildtype)EMS突变体库M2代筛选出明显矮化的突变植株,经自交获得纯合的矮化突变体dwf和株高性状分离的M3群体,以dwf和WT为亲本杂交获得F1,F1自交得到F2分离群体。通过研究上述材料表型性状,分析矮化性状遗传规律;以M3和F2分离群体为试材进行BSA(bulk segregant analysis)重测序,鉴定矮化突变的候选基因;对dwf和WT四叶一心和六叶一心两个时期进行RNA-Seq分析,在基因表达水平揭示茄子矮化突变机理;对dwf和WT的内源激素含量、叶绿素含量及光合特性等的研究,从生理水平阐释矮化机理。旨在发掘茄子矮化基因,探索茄子矮化突变的作用机制,为茄子及茄果类矮化研究提供新的种质材料和方法。1.与WT相比,突变体dwf植株矮小,株高、节间长度、叶面积和节间细胞长度等均极显著小于WT,节间细胞缩短可能是植株矮化的主要原因。与野生型的“假二叉型”分枝表现不同,dwf的分枝能力增强,主茎不明显,表现出多分枝特性;dwf与WT杂交后代F1株高表型与野生型一致,F2中株高表现为野生型性状与矮化型性状分离比符合3:1,说明矮化性状受隐性单基因控制。2.M3和F2分离群体的BSA重测序发现,M3群体中候选非同义突变82个和终止突变8个,F2群体中非同义突变13个和终止突变2个。结合两个群体的共同SNP突变位点信息,筛选出候选基因Sme2.501158.1g00001.1,该基因CDS序列全长为3912bp,具有三个保守结构域。在第一个外显子核苷酸序列8216处,由G突变为A,编码的氨基酸由缬氨酸变为异亮氨酸,该基因功能为编码NADPH-细胞色素P450还原酶(CPR1)蛋白,可能是矮化突变候选基因,命名为SmCPR1。经KASP(Kompetitive Allele-Specific PCR)验证和Sanger测序进一步证实了 BSA测序结果。3.在六叶一心期,矮化突变体dwf叶绿素b和叶绿素a+b含量极显著高于WT,叶绿素a/b极显著低于WT,叶绿素a含量无差异。定植后30d,矮化突变体dwf和WT的叶绿素含量、叶绿素荧光参数及光合特性等均无显著差异。4.RNA-Seq结果表明,四叶一心期的矮化突变体dwf和WT共有7859个差异表达基因(DEGs),其中上调基因4002个,下调基因3857个;六叶一心期的矮化突变体dwf和WT共有差异表达基因3572个,其中上调基因1798个,下调基因1774个。两个时期共同上调的通路除植物激素信号转导外,主要集中在物质合成、代谢方面,下调通路多与细胞组分有关。KEGG富集分析发现,与矮化及抗性相关的主要通路是植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、植物-病原体互作和MAPK信号。BR(油菜素内酯)信号转导通路中,编码细胞分裂蛋白CYCD3的3个基因Sme2.500038.1g00008.1、Sme2.501333.1g00008.1和 Sme2.502838.1g00002.1均表现下调。转录因子WRKY33、植物-病原互作以及茉莉酸(JA)合成途径的关键基因显著上调表达,可能共同影响矮化突变体dwf的抗性。5.对四叶一心(A)、五叶一心(B)、六叶一心(C)和七叶一心(D)四个时期的内源激素含量检测发现,矮化突变体dwf中,BR在A、B、D三个时期极显著或显著低于WT;GA3在四个时期均显著或极显著低于WT;IAA在A和D时期极显著高于WT;ABA在B时期极显著低于WT,C时期却极显著高于WT;ZR在A时期极显著高于WT,其他时期与WT无显著差异。6.结合RNA-Seq分析激素调控机理发现,BR合成通路中编码关键蛋白Det2的基因Sme2.515483.1g00001.1在四叶一心期下调表达,限制了早期和晚期的C6氧化过程和早期C22向C6途径的转化,影响BR合成。该基因在六叶一心期表达无差异,与BR含量测定表现一致。GA合成通路编码GA2ox的3个基因Sme2.504516.1g00001.1,Sme2.500108.1g00003.1 和 Sme2.501907.1g00015.1 上调表达,促使赤霉素失活导致矮化突变体dwf的GA3含量显著或极显著低于WT。编码ABA合成酶Crtz的基因Sme2.501586.1g00008.1在四叶一心期表达上调,但从黄氧素向ABA转化过程中基因Sme2.501807.1g00005.1在四叶一心期下调表达,抑制了 ABA的转化效率,导致黄氧素积累,可能在一定程度上影响了植株生长,到六叶一心期Sme2.5 01807.1g00005.1变为上调表达,促进了 ABA的合成,因此dwf中ABA含量在六叶一心期急剧升高;ZR合成的关键酶IPT的编码基因Sme2.505513.1g00004.1在四叶一心期上调表达,使dwf的ZR含量在四叶一心期显著高于WT;IAA合成通路3条途径上的部分基因在四叶一心期和六叶一心期表达不同,IAA合成可能是受基因表达量的累积效应影响。
其他文献
创新是经济高质量发展的第一动力,创新能力是区域间竞争的核心要素,是区域经济高质量发展的关键。传统的“要素驱动”型发展模式已难以为继,如何推动以“创新驱动”为牵引的高质量发展,是当前各地经济工作的重心。近年来,在建设创新型国家过程中,中央高度重视科技创新的重要作用,各地方政府在人、财、物方面也加大了对创新的投入。然而,当前我国区域创新活动仍存在着创新资源错配、创新要素分布不均衡、过于重视创新产出数量
中国经济增长迅速,经济实力显著提高,2020年如期全面建成小康社会,但与其相伴的是污染物排放量增大、能源资源消耗量增加。新时代中国经济进入高质量发展阶段,绿色低碳发展是高质量发展的必由之路。经济活动的负外部性、环境的公共品属性等造成了环境污染的产生,生态环境问题很难单纯依靠市场机制有效解决。因此,政府通常制定环境规制政策解决生态环境问题,弥补市场失灵。在发展经济过程中,如何用最少的资源投入和最小程
甲醛(HCHO)是一种普遍存在且危害极大的室内空气污染物,其有效消除对保护公众健康具有重要意义。催化氧化法因其去除效率高、节能、反应条件温和等优点,具有较为广阔的应用前景。纳米Au和纳米Ag催化剂具有独特的催化性质、较高的低温甲醛转化性能,因而备受关注。但它们的纳米粒子易聚集、分散性差、稳定性差、催化剂生产成本高,限制了该类催化剂的实际应用。本文基于介孔氧化硅材料高比表面积、有序孔道结构、丰富的表
从1919年包豪斯建立起,展览就成为包豪斯反思、传播和探讨新理念的工具与平台。瓦尔特·格罗皮乌斯(Walter Gropius)第一次把包豪斯带出国门是1922年参加印度加尔各答展览,随后在1923年魏玛举办了首次综合性的包豪斯大展,不仅在思想观念上对当时的艺术与设计造成了震动,也对当时魏玛包豪斯的继续发展起到正面的促进作用。之后,包豪斯教员和学生陆续以个人或小范围参展的形式出现在美国,直到193
热电器件可以实现热能和电能直接相互转化,既可利用热能产生电能,又可利用电流实现温控和热泵的作用。热电器件由于体积小,可靠性高及绿色无污染等优势而被广泛的应用于太空探索、医疗、军事及日常生活等诸多领域。根据热电器件的实际应用背景,最大限度的发挥热电材料性能,提高热电转换效率,满足应用对器件结构和服役特性的核心需求,是热电技术领域的关键问题。且热电器件总是工作在温差环境中,已有的实验表明大温差环境会导
本论文所涉及描述趋化现象的Keller-Segel方程组,最早是由Keller和Segel于1970年提出的,其基本特点是模型中的细胞朝向其自身分泌的化学物质的高浓度方向运动,并因此而呈现特有的交错扩散现象.相关研究在之后的几十年间得到了极大的发展.本学位论文具体讨论几类全抛物Keller-Segel模型解的整体有界性问题.将涉及以下三个模型:(Ⅰ)具logistic-型源和非线性生产项的全抛物K
个体认知及其交流传播,往往离不开其所在群体认知的影响,个体认知能力的养成、人际认知交流的实现,都处于特定群体传播交流环境中,并受群体认知的影响。这意味着群体认知不是个体认知的简单相加,而是另有其规律和面临的问题。从认知交流障碍的角度来研究认知传播,是一个非常具有实践和理论价值的角度。就认知传播作为一种人际间的行为而言,除了有个体性的认知交流障碍症,还有群体性的认知交流障碍症,而群体性这个至关重要的
随着互联网电商的快速发展,传统零售业面临巨大的挑战。本文以产业结构升级为背景,对我国传统零售业发展阶段、发展环境、新零售商业模式进行探究。结合实证分析发现,产业结构升级与零售业转型升级具有密切正关联性,当产业结构升级指数提升一个单位时,零售业劳动生产率提升0.738%。最后从产业层面、企业层面、政府层面探讨了产业结构升级背景下新零售业发展优化路径。
冗余式捷联惯导系统通过惯性器件冗余配置技术,能解决传统惯导系统单一器件故障导致系统失效的问题。基于冗余惯性器件敏感信息间的空间指向关系,冗余式捷联惯导系统的故障检测与隔离技术,能够实现对惯性器件的故障检测与隔离,进而完成惯性器件敏感信息空间关系的重构,从而保证系统在巨大冲击、长期振动和高海况摇摆等严苛环境正常工作,是未来捷联惯导系统在高可靠性应用领域的重要发展方向。然而,冗余式捷联惯导系统仍然面临
青藏高原作为全球气候变化的敏感区,地形复杂、地理位置独特,受西风带气候、东亚和南亚季风共同影响,气候背景复杂。高原冬季气候严寒,主要以固态降水为主,近年来雪灾事件频繁发生,给高原牧业生产、交通运输、人体健康等方面带来很多不利影响,因此研究高原冬季降水(雪)变化对当地及下游地区的气候变化、生态环境、社会经济等方面具有重要的意义。本文围绕高原冬季降水年际异常成因这一主题,首先采用统计学分析、气候动力学