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青杨全同胞三倍体群体基因表达差异研究.doc 全文免费在线阅读

发布时间:2016-11-29 12:50

  本文关键词:青杨全同胞三倍体群体基因表达差异研究,,由笔耕文化传播整理发布。


网友小博士近日为您收集整理了关于青杨全同胞三倍体群体基因表达差异研究的文档,希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍:青杨全同胞三倍体群体基因表达差异研究等,1995)。另外,证明为三倍体的我国广泛栽培的著名杨树品种‘中林46’、‘1-214’、‘廊坊3号杨’、‘沙兰杨’和‘银中杨’等(张守攻、齐力旺等,2003,2005)都是从杂交后代中根据生长等表型指标表现是否优良选育而来,进一步证明杨树多倍体育种具有优势。有关植物异源多倍体基因表达研究表明,杂交和多倍化不是基因之间的简单叠加,而是涉及到大范围的分子、生理和代谢途径的调整,多倍体基因组的表达模式和水平都较其亲本发生了变异(Wang,2006;Adams,2007;Milleretal,2012;Yooetal,2013;Uetal,2014;al,2014),主要包括加性基因表达、非加性基因表达、显性表达和超亲表达等基因表达模式(HegartyefaZ,2006;Albertine/al,2006;Yooetal,2013)。Wangetal(2006)以人工合成的20个拟南芥异源四倍体和亲本的叶片为材料,结果表明子代与亲本之间的差异基因主要表现为非加性基因表达模式,异源多倍化并不是基因组的简单叠加。Yooetal(2013)以棉花二倍体Fi代、人工合成的异源四倍体、天然多倍体及其亲本完全展开的第7片真叶为材料,分别比较了二倍体和多倍体子代与亲本之间的基因表达差异,发现子代与母本(G.arboreum)A基因组的差异小于与父本(G.mimondii)D基因组的差异,人工多倍体的超亲基因数量少于二倍体子代。Riddleefa/(2010)以单倍体、二倍体、三倍体和四倍体玉米叶片为材料分析其子代之间基因表达差异,结果表明,二倍体的表达量高于单倍体,但是从二倍体、三倍体到四倍体,基因表达量则呈递减的趋势;基因差异表达和植株表型变化没有相关性。目前,多倍体植物基因表达变化的研究主要是体细胞染色体加倍来源的多倍体子代与亲本,以及不同倍性材料之间基因表达差异的比较,而有性多倍化来源的多倍体基因表达特点研究迄今未见报道。关于杨树杂种多倍体的分子基础研究较少,迄今只有胡宝全、宋文拜等(2013)开展了黑杨杂种三倍体表达谱分析、MicroRNA序列分析以及黑杨DNA***转移酶基因的分离与表达分析,并对黑杨杂种三倍体生长优势成因进行了探讨。需要指出的是,有关研究所采用的多倍体材料存在数量少(1-3株)、每个多倍体材料来源不同,且父母本未知等问题。因此,有关研究与前面所述的大多数植物多倍体分子基础研究都存在同样的问题——研究材料缺乏代表性,即用少量的研究材料只能说明用于对比的基因型间的差异,而难以对多倍体的整体遗传效应进行客观评价,也就难以真正揭示多倍体优良性状形成的生物学基础。本研究以青杨派树种'哲引3号杨’(P.pseudo-simoniixP.nigravar.italica)为母本和‘北京杨’为父本,通过人工杂交和211雌配子染色体加倍途径来源的全同胞二倍体和杂合性不同的3个三倍体群体[其中三倍体群体包括3种类型,即减数第一次分裂过程中施加理化处理诱导2n雌配子(FDR类型)杂交获得的三倍体;减数第二次分裂过程中施加理化处理诱导2n雌配子(SDR类型)杂交获得的三倍体?,胚囊发育过程中施加理化处理诱导2n雌配子(PMR类型)杂交获得的三倍体(Dongefl/,2014;Wmgetal,2009)]及其亲本速生期的顶芽为材料,运用RNA-seq技术开展了二倍体和三倍体群体与亲本之间;3个杂合性不同的三倍体群体之间;三倍体与二倍体群体之间;高生长突出旳植株与亲本,以及与高生长较差的植株之间的基因表达差异研究。相关研究为分析杂交和多倍化对基因表达变化带来的影响和探讨杂合性大小和基因差异表达的关系,以及揭示杂种优势产生的分子机制奠定了基础。2青杨三倍体群体与亲本之间的基因表达变化近年来,随着RNA-seq技术的迅速发展,基因表达变化已成为国际上异源多倍体研究的热点(BrautigamandGowik,2010;Yuetal.2010;Flageletal,2012)。研究表明,大部分多倍体植物的基因组的表达模式和水平都较其亲本都发生了变化(Adams,2007)。Hegartyetal(2006)运用cDNA芯片技术分析了千里光属(Senecio)植物SpartincP2.1材料与方法杂交母本为‘哲引3号杨’(P.p:seudo—simonii.nigm'Zheyin3#'),父本为‘北京杨’(P.pymmidalisxp.cathayanaCV.'Beijingensis')。其中三倍体群体包括三种类型,即减数第一次分裂过程中施加理化处理诱导2n雌配子(FDR类型)杂交获得的三倍体;减数第二次分裂过程中施加理化处理诱导2n雌配子(SDR类型)杂交获得的三倍体;胚囊发育过程中施加理化处理诱导2n雌配子(PMR类型)杂交获得的三倍体等。3个三倍体群体之间,主要存在杂合性的差异。其杂合性差异产生的细胞学机制见图2-1。以同亲本来源的二倍体群体为对照,全同胞来源的四个群体之间的关系见图2-2。2.2结果与分析通过各子代群体和二倍体亲本的两两比较来分析基因表达差异,在各组比较中,三倍体及二倍体子代与亲本相比表现出了不同比例的基因表达差异(FDR<0.05)。其中,子代与父本之间的差异基因数量远大于与母本之间的差异。四组子代triploid-F、triploid-S、triploid-P和diploid与母本之间的差异占基因总量的百分比分别为2.8%、2.3%、2.0%和1.9%,与父本相比,差异基因所占百分比分别为8.2%、10.2%、8.4%和7.4%(图2 ̄4)。结果表明,3个多倍体群体和二倍体群体与父本之间的基因表达差异大于与母本之间的差异为了检测各三倍体群体和二倍体的非加性表达基因,分别和中亲值进行比较。结果表明,杂交和异源多倍化产生的子代其基因以加性表达为主,非加性表达所占比例较小(图2-5)。比如,在二倍体子代中,有8162个(26.0%)的基因呈现非加性表达。Triploid-F群体的非加性基因的数量为7648(24.3%),高于triploid-S(6292,20.0%)和triploid-P(4652,14.8%)非加性基因数量。另外,显著上调的非加性基因的数量大于下调的基因数量。对于二倍体和三倍体群体而言,非加性基因上、下调的数量和比例分别为diploid(5449(66.8%)vs.2713(33.2%)),triploid—F(4427(57.9%)vs.3221(42.1%)),triploid-S(4423(70.3%)vs.1869(29.7。/。))和triploid-P(3070(66.0%)vs.1582(34.0%

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本文编号:197895

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