玉米株高主效QTLqPH31的克隆及其功能验证.pdf

分类号：华中农业大学博士学位论文玉米株高主效Q T L ，q P H 3 ．1 的克隆及其功能验证C l o n i n ga n dF u n c t i o nV a l i d a t i o no faM a jo rQ T L ，q P H 3 ．1 ，f o rP l a n tH e i g h ti n M a i z e博士研究生：指导教师：指导小组：腾峰郑用琏教授张祖新教授郑用琏教授张祖新教授严建兵教授刘克德教授陈景堂教授专业：生物化学与分子生物学获得学位名称：理学博士研究方向：玉米分子生物学获得学位时间：2 0 1 3 年1 月华中农业大学生命科学与技术学院 二一二年十月华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书学位论文是否保密看如需保密，解密时间年月翻独创性声明f 煳燃本人声明两星交的论文是我个人在导师指导下进行的研究“ 1 - 作及取得的研究成果尽我所知，除7 文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位戴证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中傲7 明确的说明，并表示7 谢意。

研究生签名：挎啐悯：渺年M 芦日学位论文使用授权书文) 在解密后适用于本授权书 撇黼虢删釉名：砌肚签名日期：渺年阳抽签名目期：勘l 五年( 移月尸日f注：请将本表直接装订在学位论文的扉厌和目录之润玉米株高主效Q T L ，q P H 3 ．1 的克隆及其功能验证目录缩略词表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．! ；1 文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91 ．1 玉米株高是重要的农艺性状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91 ．1 ．1 玉米是重要的粮食和能源作物⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一91 ．1 ．2 玉米株高与其籽粒产量和生物学产量高度相关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 01 ．2 作物株高的遗传研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 11 ．2 ．1 株高的构成因子⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 11 ．2 ．2 节间细胞变化与株高⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 21 ．2 ．3 玉米株高基因的鉴定与克隆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 31 ．2 ．3 ．1 玉米株高Q T L 定位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 31 ．2 ．3 ．2 玉米矮秆突变体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 41 ．2 ．3 ．3 株高相关基因的功能与作用途径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

1 51 ．3 图位克隆技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 01 ．3 ．1 图位克隆的原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 01 ．3 ．2Q T L 精细定位与图位克隆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 01 ．3 ．3 玉米中已经克隆的Q T L ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 21 ．4 本研究的目的与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 42 材料与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 62 ．1 供试材料与来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 62 ．1 ．1Q T L 定位材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 62 ．1 ．2 突变体材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 62 ．1 ．3 关联分析材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 62 ．2 实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 72 ．2 ．1 细胞学观察⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 72 ．2 ．2 田间试验与表型鉴定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7华中农业大学2 0 1 2 届博士研究生学位论文2 - 2 ．3 基因型分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 82 ．2 ．4 分子标记开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 82 ．2 ．5 遗传连锁图构建及Q T L 定位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 12 ．2 ．6 候选基因预测、扩增及全长e D N A 克隆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯312 ．2 ．6 ．1 候选基因预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 12 ．2 ．6 ．2 候选基因扩增⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一312 ．2 ．6 ．3 全长c D N A 克隆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

3 32 ．2 ．7 玉米G A 3 0 x 家族成员预测、进化树构建及同源建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 32 ．2 ．8 基因表达分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 32 ．2 ．8 ．1 玉米Z m G A 3 0 x l 和Z m G A 3 0 x 2 在不同组织中的表达分析⋯⋯一3 32 ．2 ．8 ．2 候选基因在不同发育时期的茎尖中的表达分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 42 ．2 ．9d w a r f - 1 突变体分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 52 ．2 ．9 ．1 突变体d 1 ．6 0 1 6 的Z m G A 3 0 x 2 扩增⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 52 ．2 ．9 ．2 突变体d l 一6 0 1 6 中的Z m G A 3 0 x l 和Z m G A 3 0 x 2 的表达检测⋯⋯3 52 ．2 ．9 ．3d l 一6 0 1 6 的遗传定位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 52 ．2 ．1 0 外源G A 处理与内源G A 测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 62 ．2 ．1O ．1 外源G A 处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 62 ．2 ．1 0 ．2 内源G A 测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 62 ．2 ．11 候选基因关联分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 63 结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 83 ．1S L l 5 的遗传构成及其与综3 的表型差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 83 ．1 ．1S L l 5 的遗传构成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 83 ．1 ．2S L l 5 与综3 的表型差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 93 ．2 株高Q T Lq P H 3 ．J 的初步定位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 93 ．3 株高Q T Lq P H 3 ．J 的精细定位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 33 ．4 候选基因的扩增及序列分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

4 83 ．4 ．1 候选基因的扩增⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 83 ．4 ．2 候选基因的序列比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 93 ．5 玉米基因组中的G A 3 0 x 基因及候选基因的表达分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 0I I玉米株高主效Q T L ，q P H 3 ．1 的克隆及其功能验证3 ．5 ．1 玉米基因组中的G A 3 0 x 基因及玉米水稻的G A 3 0 x 进化树⋯⋯⋯⋯．5 03 ．5 ．2Z m G d 3 0 x l 和Z m G A 3 0 x 2 的时空表达⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．513 ．5 ．3 候选基因在茎尖组织中的表达分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 33 ．6d w a r f - 1 突变体的遗传分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 43 ．6 ．1d l 一6 0 1 6 突变体中的Z m G A 3 0 x 2 基因扩增⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 53 ．6 ．2Z m G A 3 0 x 2 与矮化表型的共分离分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 73 ．7 节间的细胞学观察⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 83 ．8 外源G A 3 处理与内源G A 测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

5 93 ．9 候选基因的关联分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 23 ．1 0 同源建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 44 讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 64 ．1Z m G A 3 0 x 2 具有控制玉米株高的功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 64 ．2q P H 3 ．J 的功能位点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 74 ．3Z m G d 3 0 x 2 的变异既可产生数量变异，也可产生质量变异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 94 ．4q P H 3 ．J 『在玉米育种中的应用价值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 0参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2I j 付录A ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 5附录1 用于候选基因关联分析的自交系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 5附录2 植物D N A 的小量提取( C T A B 法) ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 3附录3 聚丙烯酰胺凝胶电泳方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 4附录4 基因扩增、表达及R A C E 所用引物⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 6附录5 植物总R N A 的提取、纯化及反转录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

9 7附录6d 1 ．6 0 1 6 的突变⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 9附录7 玉米和水稻G A 3 0 x 基因序列比对⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1附勇乏B ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10 2在读期间发表论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 2会议摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10 2至l 【谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 3I l l玉米株高主效Q T L ，q P H 3 ．1 的克隆及其功能验证B A CB L A S Tc D N AC I Me MC S S LC T A BE S TF A AG W A SI n D e lL O DM L MN I LO I 江P C RP HQ T LR A C ER I LR T —P C RS N PS S RT S SU T RB a c t e r i a la r t i t №i a lc h r o m o s o m eB a s i cl o c a la l i g n m e n ts e a r c ht o o lC o m p l e m e n t a r yD N AC o m p o s i t ei n t e r v a lm a p p i n gC e n t i m o r g a nC h o m o s o m es e g m e n ts u b s t i t u t i o nl i n eC e t y l t r i e t h y l a m m n o n i u mB r o m i d eE x p r e s s e ds。