一、细胞质雄性不育棉花线粒体蛋白质和DNA的分析(论文文献综述)
李敏[1](2020)在《陆地棉转GhbZIP1基因CMS种质创新及其不育机理研究》文中研究说明棉花(Gossypium hirsutum L.)是世界上最主要的天然纤维作物之一,也是重要的油料作物。棉花的杂种优势十分显着,但目前棉花细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility,CMS)种质资源匮乏,利用的CMS系主要为哈克尼西棉细胞质。其细胞质供体为二倍体,细胞核供体为四倍体,因质核互作严重不协调,恢复系少,难以推广利用。为了解决远源杂交核置换回交所致的质核严重不协调问题,亟需选育质核同源CMS系。本研究基于陆地棉细胞核雄性不育两用系“洞A”的转录组测序结果,筛选到一个在不育株和可育株差异表达的基因GhbZIP1,并将其转入一个性状优良的陆地棉栽培种J4B中。在获得转基因雄性不育突变株后,将其与J4B进行饱和回交成功创制出了CMS系J4A。随后对J4A进行形态学和细胞学观察、线粒体基因组水平、全转录组水平和生化指标测定分析,得出以下主要结果:(1)形态学观察发现,与J4B相比,J4A花器官缩小、花柱突出、花药干瘪而不开裂,败育类型为无花粉型。(2)花粉败育特征观察发现,J4A的花药败育发生在减数分裂期,表现为在花药发育的整个过程中绒毡层细胞不发生降解,无四分体结构。亚细胞超微结构观察发现:J4A花药四分体时期绒毡层细胞的线粒体内嵴模糊。(3)线粒体重测序结果显示:3个CMS系(J4A-1、J4A-2和J4A-3)与其保持系J4B的线粒体基因组差异较小,同源性均高于99%;筛选到4个与CMS相关的ORFs(orf116b、orf186a-1、orf186a-2和orf305a)。(4)通过Illumina Hiseq 4000测序平台进行转录组测序,结果显示:在检测到的62,270个基因中,共筛选到4,461个差异表达基因(7.16%),其中2,940个基因上调表达,1,521个基因下调表达。生物信息学分析发现,489个差异表达基因富集在氧化还原反应条目;47个差异表达基因参与糖酵解代谢途径,且下调基因数大于上调基因数。(5)通过Illumina Hiseq 4000测序平台进行miRNA测序,共获得1,293个miRNA,其中已知miRNA 734个,新miRNA 559个;预测到1,009个靶基因和1,054个靶基因位点;筛选到26差异表达miRNA。根据miRNA与其靶基因负调控关系,将m RNA测序结果与miRNA测序结果进行关联分析,筛选到一对可能与小孢子减数分裂异常有关的靶基因对:ghi-MIR7484-10/MAPKK6。(6)花药发育3个时期(花粉母细胞时期、减数分裂期和单核期)主要生化指标检测。活性氧(Reactive oxygen species,ROS)代谢相关生化指标(SOD、Mn-SOD、POD、CAT、H2O2和MDA)测定结果显示,在减数分裂期和单核期,J4A的SOD、Mn-SOD、POD和CAT酶活均显着低于J4B,H2O2和MDA含量均显着高于J4B。推测由于减数分裂期抗氧化酶(SOD、Mn-SOD、POD和CAT)活性降低,活性氧清除能力降低,导致活性氧(H2O2和MDA)积累。糖代谢相关生化指标(蔗糖、淀粉、可溶性糖和果糖)测定发现,在花药发育的减数分裂期和单核期,J4A花药中的蔗糖含量均高于J4B;而淀粉、可溶性糖和果糖含量均低于J4B。推测由于蔗糖发生积累,使葡萄糖和果糖的生成减少,进而导致淀粉含量降低和可溶性糖含量下降。
沈丽[2](2020)在《基于陆地棉ms1突变体转录组的育性基因挖掘和调控机理研究》文中提出棉花是重要的纤维和油料作物,能提供天然纺织纤维材料,丰富蛋白质和油料。棉花具有明显的杂种优势,杂交后代在生长活力、生物量和纤维产量等方面都强于双亲,杂种优势的利用能显着提高棉花产量和纤维品质。目前棉花育种方式主要是通过三系(不育系、恢复系、保持系)配套系统利用杂种优势进行育种。然而在杂种优势利用研究中,棉花育性相关功能基因的研究比较缓慢,育性相关基因功能和分子机理尚不清楚。本文以陆地棉(Gossypium hirsutium L.)雄性不育突变体ms1和陆地棉野生型C312(ms1的背景植株)为硏究对象,对其花药发育早期、中期和晚期三个不同发育时期进行转录组测序(RNA-sequencing,RNA-seq),基于转录组数据,系统挖掘突变体不育性形成的相关差异表达基因。然后应用生物信息学、遗传学和分子生物学等方法,解析棉花雄性不育相关基因的功能和调控机理。具体包括运用q RT-PCR技术对转录组和差异表达极其显着的育性相关基因进行验证,筛选与育性相关的候选基因;利用生物信息学分析候选基因Gh OLE9编码蛋白(Glucan endo-1,3-beta-D-glucosidase)的性质、结构、功能;基于病毒介导遗传转化体系CLCr V载体系统构建病毒干涉载体p CLCr VA-Gh OLE9,利用农杆菌侵染法沉默陆地棉内源Gh OLE9基因,并对转基因干涉株系进行表型分析(花粉活性检测,花药发育组织观察,自花授粉结铃性等),基因表达分析;同时构建PK7GWIWG2(I)-Gh OLE9干涉载体,通过农杆菌介导侵染棉花下胚轴及胚性愈伤,建立棉花转基因再生体系,获得再生Gh OLE9干涉转基因植株,进行Gh OLE9功能分析和不育材料的创制。主要研究结果如下:(1)对陆地棉野生型C312和雄性不育突变体ms1的花器官表型分析,发现在花药发育早期,花器官形态几乎没有差异;但在花药发育后期,突变体的柱头明显长于野生型,柱头裸露,花药未开裂时就表现出萎缩、干瘪、畸形,花丝短;在开花当天突变体花药干瘪不开裂,无花粉散出。(2)对陆地棉野生型C312和雄性不育突变体ms1不同发育时期花药的转录组进行分析,在发育早期、中期和晚期,分别鉴定了3355,7002,7415个差异表达基因。对差异基因进行GO功能分类和KEGG通路富集,多涉及在碳水化合物代谢,氨基酸代谢、类黄酮代谢、脂肪酸代谢、信号转导等代谢途径。(3)对转录组进行q RT-PCR验证,结果显示q RT-PCR数据与转录组数据相一致,表明转录组数据是可靠的。同时在q RT-PCR和转录组中验证了关于果胶裂解酶和果胶酯酶基因的表达量,发现在雄性不育突变体中均显着下调,推测这些基因的下调表达影响果胶的降解,进而影响花粉发育。(4)对Gh OLE9基因进行生物信息学分析,Gh OLE9基因为405 bp,编码134个氨基酸,在第49位至133位氨基酸序列之间有一个X8结构域,该结构域能识别并结合β-1,3-葡聚糖的碳水化合物,是糖基水解酶家族GH-17的保守结构域。推测编码的蛋白属于糖基水解酶第17家族,是β-1,3-葡聚糖酶,具有水解β-1,3-葡聚糖的功能。前期研究表明β-1,3-葡聚糖酶在花药发育中通过胼胝质代谢途径来调控花粉发育,或是参与花粉萌发过程中花粉壁的重组。因此,我们对Gh OLE9基因在棉花花粉发育中的功能展开研究。(5)对Gh OLE9基因的表达模式进行分析,发现该基因在陆地棉XC20和C312的雄蕊、柱头等生殖器官中特异表达,且在突变体ms1花药中的表达量明显低于C312,推测该基因在棉花花药发育过程中起着重要作用。(6)利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术沉默基因Gh OLE9,发现10株阳性植株,6株Gh OLE9干涉株系开花当天棉花花药干瘪,数量少,不散粉;花粉稀少,畸形无活力,四分体时期小孢子发育异常,胼胝质增厚。利用q RT-PCR技术,对其中4株表型明显且稳定的干涉株系进行检测,发现在干涉株系(开花当天)雄蕊中的表达量显着甚至极显着降低。Gh OLE9干涉株系的其他表型与对照植株相比没有明显差别,Gh OLE9基因沉默并不影响棉花植株除育性外其它的农艺性状。研究结果初步表明:Gh OLE9基因在棉花花药发育过程中发挥重要的作用。(7)构建PK7GWIWG2(I)-Gh OLE9干涉载体,通过农杆菌介导侵染陆地棉YZ1和S1下胚轴及胚性愈伤组织,已获得转基因胚性愈伤组织及植株,正在进行分子生物学鉴定和农艺性状分析。结果表明:陆地棉野生型C312和雄性不育突变体ms1不同时期花药的差异表达基因主要集中在碳水化合物代谢,氨基酸代谢,类黄酮代谢等途径中,表明这些代谢途径参与棉花花药的发育,调控棉花育性。同时发现陆地棉Gh OLE9基因表达量的下调,将导致棉花四分体时期胼胝质增厚,小孢子发育异常,其通过胼胝质代谢来影响植株育性,其具体功能还需进一步深入开展。
王学德[3](2019)在《棉花细胞质雄性不育的研究与利用》文中研究指明棉花具有十分明显的杂种优势。杂交棉通常比常规棉增产15%左右,而且在纤维品质、抗病、抗虫、抗逆境和光合效率等性状上也有明显改良。在棉花杂种优势的利用中,最重要的环节之一是杂交种子的生产(制种)。目前,杂交棉制种常有四条途径,人工去雄授粉法制种、化学杀雄法制种、利用核雄性不育的"两系法"制种和利用细胞质雄性不育的"三系法"制种。生产实践表明,利用棉花雄性不育既可简化制种又可节省成本,特别是利用棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系的"三系法"制种,可较有效克服其他制种方法的一些缺点,是最有效的途径。为此,文章在阐述棉花杂种优势利用途径的基础上,重点综述棉花细胞质雄性不育的遗传学、细胞学和生理生化的特点;深入阐述不育细胞质对杂种F1的正/负效应,并就如何培育强恢复系的问题,以培育转GST的强恢复系为例,探讨克服不育细胞质对杂种F1负效应的可能机制;根据棉花为常异花授粉作物和花器具有虫媒花特征的特点,详细介绍三系杂交棉制种的亲本(不育系和恢复系)选配、地点选择和环境优化等条件,以及如何综合优化这些条件提高制种产量的关键技术。利用棉花细胞质雄性不育的"三系法"制种,与其他作物比较,在杂种优势利用中具有4个突出的优点:(1)不育系为无花粉不育类型,育性不受气候等环境的影响,可保证杂种的纯度;(2)棉花开花期长达3个月,不存在制种时花期不遇的现象,制种产量有保证;(3)棉花生态适应性广,育成的组合可在各地种植,种子产业化效益明显;(4)可利用种间(海岛棉与陆地棉间)杂种优势。可以预言,基于细胞质雄性不育的三系杂交棉是大有前途的,将是棉花杂种优势利用的主要途径。最后,就本领域的发展趋势,特别是在利用现代生物技术培育新的不育系和恢复系方面进行了初步探讨。
巩养仓,张雪林,吴建勇,张兴平,彭凡嘉,张志刚,贺云新,梅正鼎,周德桂,邢朝柱[4](2017)在《哈克尼西棉细胞质雄性不育相关线粒体基因多态性分析》文中研究表明【目的】研究棉花细胞质雄性不育的相关线粒体基因。【方法】利用线粒体基因atp A、atp6、atp9、cob、coxⅠ、coxⅡ、coxⅢ、nad3、nad6、nad9探针,对哈克尼西棉细胞质雄性不育系S、保持系F、杂种一代H进行限制性片段长度多态性分析。【结果】atp A、coxⅢ、nad3、nad6在3个材料间具有多态性。atp A、nad6基因探针与所有酶的杂交结果均显示出多态性,且在不育系与杂种一代中表现一致,而在保持系中差异明显。atp A/Eco RⅠ在3个材料中的杂交结果均显示2条带,其中1条2.2 kb的杂交带在3个材料中相同,另一条在不育系和杂种一代中大小为3.2 kb,而在保持系中为4.8 kb;atp A/PstⅠ杂交结果中,在不育系和杂种一代中的条带大小为17.0kb,而在保持系中为10.2 kb。nad6探针与4个酶的杂交结果均为不育系和杂种一代比保持系多12条杂交带。coxⅢ/Eco RⅠ在3个材料中均有1条2.5 kb的杂交带,但在保持系与杂种一代中比不育系多1条1.7 kb的弱带。nad3/Bam HⅠ的杂交结果在不育系与保持系中表现一致,而在杂种一代中缺少1条9.5 kb的杂交带。【结论】推测atp A、nad6基因参与调控不育系的形成,而coxⅢ、nad3可能受到恢复系核基因的调控,在不育系育性恢复过程中发挥较为重要的作用。
孔祥军[5](2017)在《海岛棉H276A雄性不育的细胞学与分子生物学基础研究》文中进行了进一步梳理细胞质雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility,CMS)是植物杂种优势的利用的基础,并且已经广泛的应用于水稻、玉米等作物中。棉花(GossypiumbarbadenseL)是重要的经济作物,也具有显着的杂种优势。但是由于其CMS资源的匮乏,导致杂种优势的利用受到了极大的限制。因此,开展棉花CMS不育分子机理研究,为更好的利用棉花杂种优势,具有重要的理论和实践意义。海岛棉CMS系H276A是刘冬梅等利用花粉管通道法通过转红麻HcPDIL5-2a基因创造的新型胞质不育系。该不育系是由其保持系H276B突变而来,所以其为细胞质近等基因系。在棉花CMS机理的研究中,可以排除由于线粒体基因组进化所造成的非CMS相关冗余遗传信息的干扰,为棉花CMS分子机理的研究提供了极有价值的研究材料。本研究从细胞学、线粒体基因组及转录组学对海岛棉CMS系H276A的败育机理进行了探索,得到以下主要结论:1.采用石蜡切片的方法对不育系和保持系的花药发育过程进行了比较分析,确定了海岛棉CMS系H276A花药败育开始于四分体时期,其败育特征主要是四分体细胞核液泡化,绒毡层在花药发育过程中完整、不发生降解。花药细胞超微结构观察发现,四分体时期不育系绒毡层细胞部分线粒体出现内膜降解现象。2.利用EcoRI和HindⅢ和两种限制性内切酶对不育系和保持系线粒体基因组进行RFLP分析。结果表明,使用EcoRI进行单酶切时,atp1、nad4、nad9、ccmb在不育系和保持系之间呈现多态性,使用HindⅢ进行单酶切时,atp4、nad5、nad9、sdh4、cox3在不育系和保持系之间呈现多态性,其它基因则不表现多态性。以上结果表明,不育系 H276A 在线粒体基因atp1、atp4、nad4、nad5、nad7、nad9、sdh4、ccmb、cox3编码区或者编码区附近DNA水平上发生了突变,这些突变可能与棉花CMS的发生相关。3.以35个棉花线粒体蛋白编码基因为探针对不育系和保持系进行RNA blot分析,结果表明线粒体基因虽然不存在转录本长度多态性,但发现不育系中cox3基因转录本丰度显着降低(约是保持系的0.3-0.4倍),对cox3进一步进行荧光定量分析,表明该基因在不育系中的相对表达量是保持系中的0.39倍。由此推测cox3的异常表达与棉花CMS形成过程中能量缺失有关。4.利用RNA环化的方法对cox3基因的全长转录本进行分析,发现该基因在保持系中的全长转录本为1515bp,其转录起始位点和转录终止位点分别位于起始密码子(ATG)上游-412bp及下游1103bp处。在不育系H276A中cox3的转录终止位点与保持系相同,然而却有三个不同的转录起始位点分别位于起始密码子上游-473、-466和-451处。对cox3基因上游序列进行克隆测序发现,不育系中该基因转录起始位点附近发生了 7 SNPs突变。由此推测这7 SNPs引起cax3在不育系中的转录识别位点发生改变从而导致该基因表达量显着降低。5.在ATP合成酶基因的相对表达量分析中,以保持系为对照,结果表明除atp4(0.94)外,不育系中atp1(0.7)、atp6(0.64)、atp8(0.59)、atp9(0.61)的表达水平显着降低。另一方面,在可育 F1 代中atp1(1.25)、at94(2.06)、atp6(1.64)、atp8(1.55)和atp9(2.27)表达量显着升高。表明了恢复基因的引入提高了 ATP合成酶基因的表达,同时也进一步确定了棉花CMS的发生与能量代谢缺失相关。6.采用同源克隆的方法对线粒体ATP合成酶5个基因进行RNA编辑分析,共检测到41个RNA编辑位点且都是C-T转换,其中完全编辑位点27个,不完全编辑位点14个。对RNA编辑位点的氨基酸变化进行分析发现,RNA编辑引起蛋白质多肽链中疏水氨基酸含量增加,导致蛋白质稳定性增强。另外,发现2个由RNA编辑产生的新的终止密码子,一个位于atp6第787位点,另一个位于atp9第223位点,但是比对不育系、保持系及可育F1代中的RNA编辑频率发现,ATP合成酶基因RNA编辑与棉花CMS没有直接的相关性。7.基于不育系H276A线粒体蛋白编码基因atp8基因上游6bp的缺失,开发了一对可以鉴别棉花雄性可育胞质和不育胞质的分子标签。对41份已知育性的棉花种质资源进行验证,结果表明该分子标签稳定、可靠,为棉花CMS胞质资源的选育提供了一个有力的工具。8.通过Illumina Hiseq4000测序平台对不育系和保持系进行转录组学的研究中,共检测到64,675个共同表达基因,筛选出3603个差异表达基因(5.57%)其中1363上调表达,2240个下调表达基因。对差异表达基因进行进一步生物信息学分析,发现76个差异表达基因参与了 TCA循环、氧化磷酸化、糖酵解等与植物能量代谢相关途径,且大部分基因显着下调表达。同时,发现了一些编码PPR蛋白、MYB转录因子及花药特异表达的差异基因。随机选取了 15个可能与棉花CMS相关的差异表达基因进行实时荧光定量验证,结果表明转录组测序结果可靠。对上述差异表达基因调控网络进一步深入的研究,可以帮助我们进一步阐明棉花细胞质雄性不育败育机制。
张晋龙[6](2016)在《棉花细胞质雄性不育系晋A与亚棉A活性氧代谢研究》文中指出棉花不仅是一种重要的纤维作物,也是油料作物、粮食作物、纺织化工的战略资源。近年来,鉴于棉花的种植面积有限,提高棉花产量对于解决人们对棉花日益增长的需求具有重要的意义。细胞质雄性不育作为杂种优势利用的基础,一直是遗传学领域研究的热点之一。本研究以棉花细胞质雄性不育系晋A、亚棉A及其同核异质保持系不同发育时期花蕾为研究材料,对其进行了生理生化、细胞学及分子等方面的研究;从活性氧角度出发,比较不育系与保持系活性氧积累的差异,探究棉花细胞质雄性不育的分子机理。结果如下:1.对细胞质雄性不育系晋A、亚棉A及同核异质保持系生理生化研究发现:不同发育时期花蕾中活性氧指标过氧化氢与MDA含量变化趋势相同。晋A不育系在小孢子败育过程中,过氧化氢和丙二醛的含量均比同期保持系含量高;亚棉A在小孢子败育过程中,过氧化氢和丙二醛的含量均比同期保持系含量低。清除活性氧物质类胡萝卜素在晋A不育系及保持系不同发育时期差异不明显,亚棉A在败育过程中,类胡萝卜素含量比同期保持系含量低。说明细胞质雄性不育与活性氧代谢相关,不同CMS类型表现不同。ROS的过量积累与晋A细胞质雄性不育相关,ROS含量降低可能与亚棉A绒毡层的延迟发育有关。2.采用石蜡切片DAPI染色与TUNEL相结合的方法,对晋A不育系及其保持系细胞凋亡进行检测。石蜡切片DAPI染色发现,在小孢子败育过程中,绒毡层细胞与小孢子母细胞同时出现细胞核变形、模糊等退化现象;败育完成后,绒毡层细胞消失。TUNEL细胞凋亡检测发现,败育过程中,晋A绒毡层细胞与小孢子母细胞一同染成棕色,检测到细胞凋亡信号,说明绒毡层细胞提前进入PCD,其凋亡与花粉败育同步进行;绒毡层细胞提前解体是小孢子败育的主要原因之一。3.采用CeCl3染色和透射电镜技术,对小孢子发育过程中产生的过氧化氢进行亚细胞定位观察,结果显示:晋A不育系小孢子败育过程中,绒毡层细胞在发生细胞凋亡的同时,细胞膜、线粒体上都有不同程度的过氧化氢积累位点。因此认为:绒毡层细胞过氧化氢的过度积累可能与其提前凋亡有关。4.采用同源克隆方法,以晋A、亚棉A不育系及同核异质保持系为研究材料,设计特异引物克隆AOX1基因。结果显示:棉花AOX1基因存在四个外显子和三个内含子,cDNA及蛋白质与可可(Theobroma cacao)的亲缘关系较近;晋A AOX1基因编码的蛋白质有3个位点与保持系不同,分别是56位点A与G,112位点Q与R,285位点P与S;但这些位点差异对蛋白质一级结构、二级结构影响不大;亚棉A AOX1基因编码的蛋白质与保持系相同;晋A与亚棉A之间AOX1基因相似度为97.97%,编码的蛋白质差异也不大。由此说明棉花交替氧化酶基因及蛋白相对保守,AOX的表达模式不同并不是由其基因结构差异造成的,可能与MRR有关。5.对晋A、亚棉A不育系及对应保持系AOX1基因在小孢子发育不同时期花蕾中的表达量分析发现:在败育过程中,晋A AOX1基因表达下调,亚棉A AOX1基因表达略微上调。由此说明:AOX1基因表达与细胞质雄性不育相关;不同类型不育系AOX1基因表达模式不同。
赵海燕[7](2013)在《棉花亚棉A细胞质雄性不育系的不育机理研究》文中研究表明棉花是重要的经济作物,具有十分明显的杂种优势。而细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)不仅是植物杂种优势利用的基础,而且是生物学领域研究的热点之一,对了解植物生命活动的遗传机制有重要意义。本研究对棉花亚棉A细胞质雄性不育系及其同核异质保持系进行了形态学、细胞学、遗传学、生理生化、差异转录组学以及差异蛋白质组学等方面的研究,首次采用转录组与蛋白质组相结合的方法,从“组学”角度解析棉花亚棉A细胞质雄性不育的分子机制,主要结果如下:1.花器形态观察表明:不育系和保持系花器形态差异比较明显,不育系亚棉A的花药瘦小,深褐色,花药皱缩不开裂,无花粉散出,但雌蕊发育正常;保持系亚棉B的花药肥大饱满,乳黄色,开裂后花粉散出布满整个花药。亚棉A与亚棉B的花器官中,花瓣宽度和子房直径差异达到显着水平,而花朵鲜重、花瓣长度、花瓣长×宽、柱头长度、花丝长度、花药长度、花药宽度、花药长×宽指标的差异达到了极显着水平。2.对亚棉A、哈克尼西棉和晋A三种细胞质雄性不育系进行了线粒体RAPD分析,结果发现引物E89397在3个不育系中分别扩出了3种不同的条带图谱,表明这3个不育系的线粒体DNA之间有差异,分别为不同的胞质不育类型。3.细胞学研究表明:不育材料亚棉A的败育时期主要在造孢细胞期至减数分裂细线期前;在显微结构上,败育迹象起始于造孢细胞期,造孢细胞粘连,无核仁,部分已解体,未解体造孢细胞发育成的小孢子母细胞中核仁消失,在减数分裂细线期前完全解体,而绒毡层细胞延迟发育,且与中层细胞在整个花药发育过程中不降解,这些异常现象导致最终形成无花粉粒的花粉囊;在亚显微结构上,造孢细胞和小孢子母细胞中出现线粒体内嵴消失、内质网断裂等降解迹象的同时,相应绒毡层细胞中也出现了线粒体退化的异常现象。绒毡层细胞延迟发育可能是引起亚棉A小孢子败育的主要原因。4.生理生化研究表明:生化指标和光合指标的变化与育性相关。在酶活性方面,不育系败育后花蕾中的过氧化物酶活性显着高于保持系,而其琥珀酸脱氢酶活性却明显低于保持系;不育系的叶片和不同发育时期花蕾中超氧化物歧化酶和细胞色素氧化酶活性均低于保持系。在光合特性方面,从蕾期到吐絮期的生育期内,不育系亚棉A叶片中净光合速率均低于相应保持系亚棉B;不育系叶片的蒸腾速率和胞间C02浓度除在蕾期高于保持系外,其余时期均低于保持系;不育系叶片上的气孔导度在蕾期和吐絮期均明显高于保持系,在花期和铃期却低于保持系;不育系亚棉A叶片中的水分利用率除在花期明显高于保持系外,其余生育时期均低于保持系。5.以亚棉A的花蕾和叶片为材料,对比分析了CTAB法、热硼酸法及5个不同生物公司的RNA提取试剂盒提取的RNA的完整性和纯度,结果发现北京艾德莱生物公司的RN09和RN37试剂盒提取的棉花花蕾总RNA完整性较好,纯度、得率较高,比其它方法和试剂盒更适宜提取棉花花蕾的总RNA。6.采用cDNA-AFLP技术,对不育系亚棉A及其保持系亚棉B败育前、中、后期的花蕾进行了转录组研究,聚丙烯酰胺凝胶电泳共检测到550条差异条带,其中亚棉A败育中期特有差异条带有226条,占总差异条带的41.09%;这些差异表达条带在不育系和保持系不同发育时期花蕾中表达,既存在量的差异,也有质的区别,从中选取132个TDFs经回收、二次扩增、克隆测序后获得99个TDFs的核苷酸序列,其中98个TDFs能在NCBI数据库中搜索到同源序列;the Gene Ontology分析发现这些差异片段主要参与分解代谢、生物合成、内质网应激反应等生物过程,位于线粒体、质外体、叶绿体等细胞组分中,涉及分子结构活性、转录调控、抗氧化活性等分子功能;参与了β-丙氨酸代谢、RNA降解、蛋白质运输和碳代谢等途径。推测这些差异表达基因可能与亚棉A的育性相关。7.随机选取cDNA-AFLP中的7个差异表达片段,应用半定量RT-PCR和荧光定量PCR进行表达模式验证,结果显示所选取差异片段的RT-PCR结果与qRT-PCR结果一致,且与cDNA-AFLP的分析结果相同。这些实验结果证明cDNA-AFLP技术的可靠性和进行该项研究的可行性。8.采用cDNA-AFLP、TAIL-PCR和3’-RACE3种技术从棉花细胞质雄性不育系亚棉A中克隆了1个Class Ⅲ过氧化物酶基因的cDNA全长,将其命名为GhPrx65。该基因序列全长为1275bp,编码一个拥有334个氨基酸的蛋白。序列分析发现,GhPrx65同可可的Class Ⅲ过氧化物酶的一致性最高,具有一个近端的亚铁血红素配基保守域、8个保守的半胱氨酸残基,存在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸3个磷酸化位点。半定量和荧光定量PCR分析发现,该基因也只在不育系造孢细胞期的花药中表达。推测Class Ⅲ过氧化物酶基因GhPrx65可能在不育系花药发育过程中发挥了一定作用,与不育系的败育相关。9.对蛋白提取和双向电泳体系进行了优化,获得了一种适合棉花花蕾蛋白质提取和双向电泳的技术体系:即用改良的苯酚提取法提取棉花不育系及保持系花蕾总蛋白质,双向电泳用24cm、pH3-10NL的IPG预制胶条,蛋白上样量为800ug,最后获得高清晰度和分辨率的pH3-10NL范围的蛋白质表达图谱。10.采用优化的双向电泳、质谱鉴定以及生物信息学等技术对亚棉A不育系及其保持系进行了差异蛋白质组学分析。经PDQuest8.0.1分析,不育系与保持系两个败育关键时期花蕾即A2、B2、A3、B3的双向电泳图分别检测到1013、1110、1112、1127个蛋白斑点。通过差异比较和统计学分析,A2与B2间有5个差异表达蛋白,A3与B3间有9个差异表达蛋白。选取其中11个差异表达蛋白质斑点进行质谱分析,这些差异蛋白主要参与碳水化合物和能量代谢、内质网应激反应和过氧化氢的应答等生物过程,位于线粒体、叶绿体等细胞组分中,主要在与金属离子结合上起着重要作用,涉及光合生物固碳和二羧酸代谢、糖酵解和糖异生代谢等代谢途径。推测这些差异蛋白质可能与亚棉A的育性相关。mRNA水平研究显示差异蛋白基因在不育系与保持系花药发育的7个时期都有表达,表达高峰期主要位于3时期之前;这些基因表达量与其蛋白表达量不完全一致可能是由基因转录后加工及翻译后蛋白修饰等造成的。11.利用回交转育法,以棉花细胞质雄性不育系亚棉A为不育源,转育出4个遗传稳定的BC6胞质不育系YMA1-YMA-1、YMA2、YMA7和其保持系YMB1、YMB-1. YMB2、YMB7。采用测交筛选法选育出亚棉A的恢复材料10N93R、10N91R,进行NCⅡ交配,配制出5个杂种组合,初步实现了三系配套。10N93R、10N91R对胞质不育系育性恢复的遗传模式研究发现,(A×R)F2世代的育性分离比为13:3和3:1,(A×R)F1×B或Ax(A×R)F1测交群体的育性分离比为2:2,推测亚棉A的育性恢复可能受两对独立遗传的基因控制,其中部分显性基因作用的发挥与不育系的核背景相关。
杨鹏[8](2013)在《棉花晋A细胞质雄性不育系与保持系差异转录组和蛋白质组研究》文中进行了进一步梳理棉花(Gossypium L.)是一种重要的经济作物,具有明显的杂种优势。细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)不仅是植物杂种优势利用的基础,而且也是细胞质遗传、核质互作、细胞质对植物小孢子发育影响、环境对线粒体表达调控以及物种进化等遗传学研究的好材料。棉花花药发育涉及在孢子体和配子体组织中表达的多种基因的相互作用。然而,目前的研究只发现了少量的具体参与花粉发育过程的基因,而对于雄性不育的分子机理更是知之甚少。植物雄性不育的利用,促进了采用转录组与蛋白质组分析相结合来研究花药的发育。在本研究中,我们以晋A细胞质雄性不育系及其同核异质保持系在小孢子败育关键时期的花蕾为研究材料,将采用新一代测序技术的转录组研究(NGS)和采用双向凝胶电泳和质谱技术的蛋白质组研究相结合,对棉花CMS不育系JA及其同核异质保持系JB花药发育的差异表达基因和蛋白质进行综合研究,旨在找出与雄性不育相关的关键基因和途径。研究结果如下:1、本研究中,我们首次进行了棉花细胞质雄性不育系JA及其保持系JB在造孢细胞时期和小孢子母细胞时期的花蕾转录组分析,通过测序获得了2.8×107个reads,组装成的86093个基因(unigene),平均长度为755bp。2、对所获得的unigene进行生物信息学分析:(1)利用Nr、Nt、KOG、Swiss-Prot、KEGG和GO数据库进行基因功能注释;(2)根据NR、SwissProt、KEGG GENES的优先级顺序将unigene与以上蛋白库作blastx比对,根据最佳比对结果确定了36257个unigene的ORF读码框,并根据标准密码子表确定其CDS及编码的氨基酸序列;将与以上数据库比对不上的unigene用estscan(3.0.3)软件预测其CDS序列,共有28323个基因得到预测;(3)本研究共检测到518108个SNP位点、38345个Indel位点和17460个SSR基因位点,为开发标记设计了16496对PCR引物;(4)对不育系JA和保持系JB在花粉发育的造孢细胞和小孢子母细胞时期的基因表达数进行统计,并对不同材料在花粉发育的同一阶段以及同一材料在花粉发育的不同阶段的基因表达量进行了分析。结果显示:在花粉发育的两个阶段,分别有5457(SS)、3178(MS)和3608(SS)、3999(MS)个基因分别在JA和JB中差异表达。与保持系相比较,JA-CMS在造孢细胞时期共检测到709个差异表达基因,其中上调表达的基因293个,下调表达的基因416个;在小孢子母细胞时期共644个差异表达基因,其中上调表达的基因263个,下调表达的基因381个;JA在花粉发育的两个不同阶段(B3与B2)相比,差异表达基因共有17个,其中上调表达的基因有8个,下调表达的基因有9个;jb在花粉发育的两个不同阶段(k3与k2)相比,差异表达基因共有38个,其中上调表达的基因有29个,下调表达的基因有9个;(5)通过对dge进行层次聚类,k-means聚类和som聚类结果进行分析,发现ja细胞质雄性不育与能量代谢相关基因、碳水化合物代谢相关基因、转录因子、氨基酸代谢相关基因和信号转导相关基因可能相关;(6)对dge进行go和kegg富集分析,发现ja不育系与保持系相比,在ja花药发育的造孢细胞时期和小孢子母细胞时期的花蕾中氧化还原酶和双加氧酶活性下降,而与光合作用和黄酮类化合物的合成相关基因则更多地表现为上调表达。3、随机选取7个差异表达基因,应用荧光定量pcr对其进行表达模式验证,结果表明尽管实时定量pcr分析差异基因在表达量上有些差异,但基因总的表达趋势与转录组测序的结果完全一致。4、采用酚提取法分别提取棉花细胞质雄性不育系ja和保持系jb在造孢细胞时期和小孢子母细胞时期的花蕾总蛋白质。在对花蕾组织2-de电泳优化的基础上,采用18cm、ph3-10nl的ipg预制胶条,800ug的蛋白上样量,考马斯亮蓝染色,获得高清晰度和分辨率的蛋白质表达图谱,为棉花蛋白质组学的研究奠定了实验基础。5、不育系与保持系在花药发育的两个阶段棉花花蕾蛋白质组均得到了重复性好的凝胶图谱,pdquest8.0.1软件分析表明,不育系ja在花药发育的造孢细胞时期(b2)和小孢子母细胞时期(b3)的花蕾总蛋白斑点数分别为1505和1540;保持系jb在花药发育的造孢细胞时期(k2)和小孢子母细胞时期(k3)的花蕾总蛋白斑点数分别为1554和1540。这些蛋白质斑点的分子量分布在10-100kda,等电点分布在3-10。6、通过对棉花ja-cms和保持系造孢细胞时期和小孢子母细胞时期花蕾蛋白质组的差异定量研究和质谱分析,共鉴定了15个在两系间显着差异表达的蛋白质。用mascot搜索ncbinr绿色植物蛋白质数据库,并进行kegg和go功能分析。这些蛋白质分别参与能量代谢(3)、碳水化合物代谢(3)、碳代谢(3)、蛋白质和氨基酸代谢(1)、以及类脂(化合物)代谢(1)、花粉发育(1)、应激反应(1)、脂肪酸代谢(1)和一个线粒体上未知功能蛋白,分别位于线粒体、叶绿体、细胞核和膜上。7、棉花花药的发育是细胞中多个基因组相互作用、多条代谢途径的基因差异表达的结果。转录组和蛋白质组相结合的系统生物学研究方法将候选差异蛋白质和候选差异转录本相结合,可以更直接地反映这些基因产物的表达丰度和功能。差异表达蛋白质结合差异表达转录本的鉴定为全面解析cms提供了一条有效的研究方法。8、研究分析了线粒体基因的rna编辑,采用atp4、atp6、atp8、atp9和coxⅠ等5个基因的特异引物对JA-CMS及其保持系和恢复系进行PCR扩增,对所获得基因进行不育系、保持系、恢复系DNA序列比对,并且对atp4、atp9、atp8和coxⅠ基因的不育系与保持系cDNA序列进行RNA编辑分析。结果表明与其它双子叶植物相比,棉花atp4、atp8和atp9基因的RNA编辑具有保守性,而coxⅠ基因具有更多的编辑位点,并且认为coxⅠ基因的编辑不完全与雄性不育的产生相关。
苏爱国[9](2013)在《棉花线粒体基因组的测序和序列初步分析》文中研究说明植物线粒体基因组具有大且大小可变,外源迁移序列,重复序列具有重组活性,存在多元的亚基因组分子,基因表达依赖于广泛的RNA编辑等复杂特征。同时,线粒体基因组异常的序列重组,导致形成一些嵌合基因,而大量研究表明植物细胞质雄性不育因子与线粒体的一些嵌合基因相关。棉花是重要的经济作物,但是其线粒体基因组测序和CMS分子机理的研究尚未报道。本文分别利用高通量测序技术和基因组文库,对海岛棉Pima90-53和陆地棉CMS保持系2074B的线粒体基因组进行了测序和序列初步分析。对海岛棉基因组BAC文库进行筛选,获得了10个线粒体阳性克隆,根据重叠性和插入片段大小分析预测可基本覆盖其线粒体基因组。我们对其中一个富含基因标记的BAC克隆进行测序,拼接后得到一个大小为115kb的序列。基因注释表明,该克隆中含有15个已报道的线粒体功能基因。用8个基因组成联合基因集对20个植物物种进行分子系统发生研究,客观反映了物种间的进化关系。同时,我们对该克隆序列的组成特征和基因排列的共线性进行分析,并对RNA编辑进行了初步的预测。利用454测序技术对陆地棉2074B的mtDNA进行测序,获得约为114M数据量,平均reads读长为399bp。对拼接产生的Large contig序列利用NCBI进行同源性分析,800bp以上contig序列中有110个与植物线粒体基因组同源性很高,大小为541.478kb,约占分析序列总大小的42%。同时,我们对Large Contig中所有大于500bp的contig序列进行同源性分析,将与线粒体基因组同源的contig数量增加至133个,总长度为561.522kb。鉴于高等植物线粒体基因组中基因间区序列的可变性,我们初步确定这133个contig序列为棉花mtDNA中的序列。根据植物mtDNA组成特征和2074A拼接序列,设计引物进行contig间的初步拼接,用89个测序片段将102个contig拼接为13个较大的contig序列,原来133个contig减少至43个,总大小增加到581.332kb。基因组注释,获得了54个线粒体基因,包括35个蛋白编码基因和19个RNA编码基因,这些基因或内含子序列分布于其中的18个contig中。重复序列分析发现,43个contig中最大的重复序列仅为488bp,更多的是在100bp以下,所以较大片段重复序列的获得和组装可能是下步完成mtDNA图谱工作的重点。为了进步进行序列的拼接,我们构建了2074B线粒体基因组的Fosmid文库,包括21个96孔板,计2016个克隆,平均插入片段约40kb。用拼接contig末端和功能基因标记共62个标记,对Fosmid文库的6个混合池进行筛选,获得了28个阳性克隆。分析发现三个Fosmid克隆与拼接的contig司存在重叠关系,预计这些克隆的测序可将总contig数量减少至35个。同时,通过克隆与contig重叠关系的分析,也发现了一些相互矛盾的连接次序,这些连接是否线粒体多元分子构型的体现,以及如何正确组装这些序列无疑对完成其线粒体基因组至关重要。总之,通过海岛棉和陆地棉mtDNA测序和筛库结果,对其序列特征和基因组成得到了深入的研究,这些工作为进一步完成棉花线粒体Finish图谱奠定了基础。
廖剑[10](2013)在《红麻CMS系P3A及其保持系P3B花药线粒体差异蛋白质组学研究》文中认为细胞质雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility, CMS)是高等植物中普遍存在的一种生物学现象,关于CMS发生的分子机理,目前还不是很清楚。很多研究认为线粒体是CMS的载体,而蛋白质是生物功能的执行者,因此,开展线粒体蛋白质组学研究对于揭示细胞质雄性不育的机理具有重要意义。本研究以红麻细胞质雄性不育系P3A及其保持系P3B为材料,运用双向凝胶电泳技术对其双核期花药线粒体蛋白质组展开研究,对差异蛋白质点进行质谱鉴定。并针对蛋白质组学的结果对atpl基因的保守区进行克隆,获得了如下结果:1.运用IEF/SDS-PAGE双向凝胶电泳技术,获得了红麻细胞质雄性不育系P3A及其保持系P3B花药线粒体蛋白质的清晰凝胶电泳图谱,在分子量17-130KDa、等电点3-10范围内,大约可以识别1000个蛋白质点,利用ImageMaster2D platinum5.0软件分析结果表明:不育系和保持系线粒体蛋白质之间存在50个差异点。其中仅在不育系中特异表达的点7个,仅在保持系中特异表达的点4个,其他39个为量的差异,其中在不育系中上调表达的点23个,在保持系中上调表达的点16个。2.对50个差异蛋白质点采用基质辅助激光解析电离串联飞行时间质谱进行肽指纹图谱分析(MADIL-TOF-TOF-MS),获得了28个蛋白质点的肽指纹图谱,并用Mascot软件在NCBInr绿色植物数据库中比对,成功鉴定出24个蛋白质,分别为V-ATP酶B亚基,微管蛋白p-18,微管蛋白α-4,ATP合成酶α亚基,线粒体外膜蛋白,3个蛋白质点被鉴定为同一蛋白ATP合成酶F1亚基1,ATP合成酶β亚基,线粒体伴侣蛋白CPN60,过氧化物酶B,内质网结合蛋白2,磷酸甘油酸变位酶,琥珀酸脱氢酶,2个线粒体多肽加工酶p亚基,线粒体多肽加工酶a亚基,苹果酸脱氢酶,成熟酶K,半胱氨酸富集分泌蛋白38,3个假定蛋白和1个预测蛋白。这些蛋白质点主要涉及到能量代谢等过程,很可能与红麻细胞质雄性不育的发生有关。3.采用同源克隆的方法,根据Genbank里其它物种的atpl基因的保守区设计特异引物,利用PCR扩增获得了红麻细胞质雄性不育系P3A及其保持系P3B的atpl基因1045bp序列。对比发现,两者之间的差异不大,只有7个碱基不同,分别为P3A在第3位处由A→G,第58、616、1002位由C→T,第685位由T→C,第786、971位由G→A;而P3B则在第21位处缺失了1个碱基C和在1010位处缺失了1个碱基G,同源性达到99.14%。半定量RT-PCR结果表明,atpl基因的表达量在不育系和保持系之间没有明显差异。
二、细胞质雄性不育棉花线粒体蛋白质和DNA的分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、细胞质雄性不育棉花线粒体蛋白质和DNA的分析(论文提纲范文)
(1)陆地棉转GhbZIP1基因CMS种质创新及其不育机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 前言 |
1.1 植物雄性不育的概述 |
1.2 棉花CMS系种质创新的现状 |
1.3 植物CMS败育的细胞学特征 |
1.3.1 植物CMS与绒毡层细胞结构异常 |
1.3.2 植物CMS与线粒体超微结构 |
1.3.3 棉花CMS败育的细胞学特征 |
1.4 基于线粒体基因组重测序研究植物CMS |
1.4.1 植物CMS与线粒体基因组 |
1.4.2 线粒体基因组测序在植物CMS研究中的应用 |
1.4.3 植物CMS与嵌合开放阅读框 |
1.5 基于全转录组测序研究植物CMS |
1.5.1 转录组测序的应用 |
1.5.2 基于转录组测序研究植物CMS机理 |
1.5.3 基于small RNA测序研究植物CMS机理 |
1.5.4 基于miRNA-m RNA联合分析研究植物CMS机理 |
1.6 植物CMS与活性氧代谢 |
1.6.1 活性氧的来源和作用 |
1.6.2 ROS积累对育性的影响 |
1.7 植物CMS与糖代谢 |
1.8 本研究目的意义 |
2 GhbZIP1 的克隆与表达分析 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 主要试剂 |
2.1.3 主要仪器设备 |
2.1.4 总RNA的提取 |
2.1.5 c DNA的合成、克隆及生物信息学分析 |
2.1.6 目的基因的表达量分析 |
2.1.7 目的片段的获得 |
2.1.8 质粒的提取 |
2.1.9 重组质粒的获得与鉴定 |
2.1.10 亚细胞定位 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 “洞A”花药RNA的提取 |
2.2.2 GhbZIP1 基因全长的获得 |
2.2.3 GhbZIP1 的三维结构图 |
2.2.4 进化树分析 |
2.2.5 GhbZIP1 基因的表达模式分析 |
2.2.6 目的片段的获得 |
2.2.7 质粒的少量提取 |
2.2.8 重组GhbZIP1-T载体酶切鉴定 |
2.2.9 重组质粒GhbZIP1-pBI121 的酶切鉴定 |
2.2.10 亚细胞定位 |
2.3 讨论 |
3 雄性不育种质资源的创制与鉴定 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 研究材料 |
3.1.2 质粒DNA的提取(大量提取) |
3.1.3 花粉管通道法转GhbZIP1 基因 |
3.1.4 陆地棉J4B转基因植株的形态学观察与育性调查 |
3.1.5 陆地棉g DNA的提取 |
3.1.6 转基因突变体后代的PCR验证 |
3.1.7 绝对定量进行转基因拷贝数检测 |
3.1.8 陆地棉CMS系J4A的获得与命名 |
3.1.9 CMS系 J4A与其保持系 J4B的压片观察 |
3.1.10 CMS系 J4A与其保持系 J4B的扫描电镜观察 |
3.1.11 CMS系 J4A与其保持系 J4B的石蜡切片观察 |
3.1.12 CMS系 J4A与其保持系 J4B的透射电镜观察 |
3.1.13 J4A和J4B花药3 个发育时期的生化指标测定 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 PCR检测转基因不育株 |
3.2.2 阳性植株拷贝数的检测 |
3.2.3 转基因后代育性调查与形态学观察 |
3.2.4 农艺性状及花器官观察 |
3.2.5 花药扫描电镜观察 |
3.2.6 I_2-KI压片观察 |
3.2.7 石蜡切片观察 |
3.2.8 叶片透射电镜观察 |
3.2.9 花药透射电镜观察 |
3.2.10 活性氧测定 |
3.2.11 糖代谢物质测定 |
3.3 讨论 |
3.3.1 花粉管通道法转基因的应用 |
3.3.2 花粉管通道法转基因的机理 |
3.3.3 花粉管通道法转基因的验证 |
3.3.4 陆地棉CMS系J4A败育发生时期 |
4 陆地棉J4B、J4A-1、J4A-2和J4A-3 线粒体基因组重测序及完成图构建 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 研究材料 |
4.1.2 陆地棉mt DNA的提取 |
4.1.3 陆地棉mt DNA的测序与组装 |
4.1.4 陆地棉mt DNA的分析与注释 |
4.1.5 SNPs的检测与标注 |
4.1.6 In Dels检测 |
4.1.7 SV检测 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 mt DNA质量检测 |
4.2.2 测序数据概况 |
4.2.3 线粒体基因组组装 |
4.2.4 线粒体基因组分分析 |
4.2.5 重复序列分析 |
4.2.6 mt DNA与叶绿体和核基因组同源序列 |
4.2.7 CMS系中的特有的ORFs |
4.2.8 SNP检测及注释 |
4.2.9 In Dels检测及注释 |
4.2.10 SV检测与分析 |
4.3 讨论 |
5 CMS系 J4A与保持系 J4B花药m RNA测序 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 植物材料 |
5.1.2 总RNA提取 |
5.1.3 转录组测序流程 |
5.1.4 mRNA表达量分析 |
5.1.5 基因表达差异分析 |
5.1.6 差异表达m RNA的 GO和 KEGG富集分析 |
5.1.7 qRT-PCR验证 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 总RNA的提取与质量检测 |
5.2.2 高通量测序数据的处理 |
5.2.3 可变剪切类型分析 |
5.2.4 mRNA差异表达量分析 |
5.2.5 差异表达mRNA的 GO富集分析 |
5.2.6 差异表达mRNA的 KEGG富集分析 |
5.2.7 糖酵解途径的差异表达基因 |
5.2.8 参与电子传递链的差异表达基因 |
5.2.9 转录因子差异表达基因 |
5.2.10 花粉发育相关的差异表达基因 |
5.2.11 mRNA表达水平的qRT-PCR验证 |
5.3 讨论 |
5.3.1 差异表达基因参与糖酵解途径 |
5.3.2 差异表达基因参与线粒体电子传递链 |
6 不育系 J4A与保持系 J4B花药miRNA测序 |
6.1 测序材料与方法 |
6.1.1 植物材料 |
6.1.2 RNA的提取 |
6.1.3 原始数据的过滤与长度分布统计 |
6.1.4 miRBase数据库比对 |
6.1.5 miRNA丰度差异分析 |
6.1.6 差异表达mi RNA的 GO和 KEGG富集分析 |
6.1.7 miRNA表达水平qRT-PCR验证 |
6.2 结果与分析 |
6.2.1 测序数据概况 |
6.2.2 miRBase数据库比对 |
6.2.3 miRNA丰度差异分析 |
6.2.4 差异表达miRNA的 GO富集分析 |
6.2.5 差异表达miRNA靶基因的KEGG富集分析 |
6.2.6 miRNA表达水平qRT-PCR |
6.2.7 miRNA与其靶基因mRNA的互作 |
6.3 讨论 |
7 全文结论与讨论 |
7.1 主要结论 |
7.2 CMS系J4A不育分子机理推测 |
7.3 本研究的创新点 |
7.4 问题与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
研究生期间科研、论文发表和专利发明情况 |
(2)基于陆地棉ms1突变体转录组的育性基因挖掘和调控机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略语 |
第一章 绪论 |
1.1 植物雄性不育概念 |
1.1.1 棉花细胞质雄性不育研究 |
1.1.2 棉花细胞核雄性不育研究 |
1.1.3 棉花生态敏感型雄性不育研究 |
1.2 植物花药发育 |
1.2.1 花药构成 |
1.2.2 花药发育过程 |
1.2.3 花粉壁发育 |
1.2.4 花药开裂 |
1.3 植物β-1,3-葡聚糖酶 |
1.3.1 β-1,3-葡聚糖酶的分类 |
1.3.2 β-1,3-葡聚糖酶基因功能研究 |
1.4 转录组学在植物雄性不育上的应用 |
1.5 实验方案设计 |
1.5.1 研究目的与意义 |
1.5.2 主要研究内容 |
1.5.3 实验技术路线 |
第二章 陆地棉雄性不育突变体ms1花器官表型分析 |
2.1 材料 |
2.2 方法 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 花药观察 |
2.3.2 花粉观察 |
2.4 讨论 |
第三章 陆地棉雄性不育突变体ms1转录组分析 |
3.1 材料 |
3.2 方法 |
3.2.1 测序建库 |
3.2.2 基因表达分析 |
3.2.3 差异基因生物信息学分析 |
3.2.4 筛选qRT-PCR基因及引物设计 |
3.2.5 RNA的提取及qRT-PCR |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 差异基因表达分析 |
3.3.2 不同时期差异基因分析 |
3.3.3 差异基因功能富集分析 |
3.3.4 qRT-PCR分析 |
3.4 讨论 |
第四章 GhOLE9基因的克隆与功能分析 |
4.1 材料 |
4.1.1 实验中用到的载体 |
4.1.2 CTAB提取液的配制 |
4.1.3 培养基的配制 |
4.1.4 抗生素的配制 |
4.1.5 农杆菌侵染液的配制 |
4.1.6 染色液配制 |
4.2 方法 |
4.2.1 生物信息学分析 |
4.2.2 目的基因克隆及VIGS载体的构建 |
4.2.3 农杆菌介导的遗传转化----注射侵染棉花子叶 |
4.2.4 CTAB法提取DNA |
4.2.5 四分体时期花药染色观察 |
4.2.6 RNA提取及qRT-PCR |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 GhOLE9基因保守性分析 |
4.3.2 GhOLE9蛋白生物信息学分析 |
4.3.3 GhOLE9蛋白同源分析 |
4.3.4 GhOLE9基因组织特异性分析 |
4.3.5 GhOLE9基因干涉株系鉴定 |
4.3.6 GhOLE9基因干涉株表型 |
4.3.7 干涉株基因表达分析 |
4.4 讨论 |
第五章 农杆菌介导GhOLE9遗传转化及转基因植株再生体系建立 |
5.1 材料 |
5.1.1 植物材料 |
5.1.2 母液的配制 |
5.1.3 培养基的配制 |
5.2 方法 |
5.2.1 胚性愈伤的培养 |
5.2.2 RNAi载体的构建 |
5.2.3 棉花胚性愈伤遗传转化 |
5.2.4 CTAB法提取DNA |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 YZ1和S1植株再生培养 |
5.3.2 转基因植株再生培养及鉴定 |
5.4 讨论 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
硕士期间的研究成果 |
致谢 |
(3)棉花细胞质雄性不育的研究与利用(论文提纲范文)
1 棉花杂种优势的利用途径 |
1.1 人工去雄授粉法制种 |
1.2 化学杀雄法制种 |
1.3利用雄性不育的“两系法”和“三系法”制种 |
1.3.1利用核雄性不育的“两系法”制种 |
1.3.2 利用细胞质雄性不育的“三系法”制种 |
2 棉花细胞质雄性不育的特点 |
2.1 不育花器的特点 |
2.1.1 不育花器的形态特征 |
2.1.2 不育花药的生化特征 |
2.2 不育花药的细胞学特点 |
2.2.1 小孢子母细胞减数分裂的异常 |
2.2.2 绒毡层细胞的过早退化 |
2.3 雄性不育的遗传特点 |
2.3.1 核基因——恢复基因和育性增强基因的遗传特点 |
2.3.2细胞质基因——线粒体基因的变异 |
2.4 不育细胞质对杂种F1的效应 |
2.4.1 不育细胞质对杂种F1花药育性的效应 |
2.4.2 不育细胞质对杂种F1产量和品质的效应 |
3 外源GST克服不育细胞质的负效应 |
3.1 克服不育细胞质负效应的策略 |
3.2 GST的抗氧化功能 |
3.3 GST促进杂种F1的花粉育性 |
3.3.1 外源GST对三系杂交棉 (F1) 花粉育性的促进作用 |
3.3.2外源GST对三系杂交棉 (F1) 产量的促进作用 |
3.3.3 外源GST对三系杂交棉 (F1) 的生理生化效应 |
3.3.4 外源GST克服不育细胞质负效应的可能机理 |
4 三系杂交棉的制种 |
4.1 三系杂交棉的亲本——不育系和恢复系 |
4.1.1 对不育系的要求 |
4.1.2 对恢复系的要求 |
4.2 三系杂交棉的制种 |
4.2.1 选择棉花异交率高、隔离条件好的棉田 |
4.2.2 选择异交率高的不育系和恢复系 |
4.2.3 选择适当的不育系与恢复系的种植比例和栽培技术 |
4.2.4 选择适当的授粉方式 |
5 展望 |
(4)哈克尼西棉细胞质雄性不育相关线粒体基因多态性分析(论文提纲范文)
1 材料与方法 |
1.1 试验材料 |
1.2 试验方法 |
1.2.1 总DNA提取。 |
1.2.2 引物设计。 |
1.2.3 线粒体基因片段扩增。 |
1.2.4 探针标记。 |
1.2.5 DNA酶切与分离。 |
1.2.6 Southern杂交。 |
2 结果与分析 |
2.1 引物扩增结果分析 |
2.2 探针标记效率分析 |
2.3 Southern杂交结果分析 |
3 讨论 |
4 结论 |
(5)海岛棉H276A雄性不育的细胞学与分子生物学基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略词 |
1 前言 |
1.1 植物CMS细胞学研究 |
1.1.1 植物花药发育过程 |
1.1.2 植物CMS细胞学败育特征 |
1.2 植物CMS与线粒体基因组 |
1.2.1 植物线粒体基因组 |
1.2.2 植物CMS与线粒体嵌合基因 |
1.2.3 与植物CMS相关的线粒体未知序列 |
1.2.4 植物CMS与线粒体基因RNA编辑 |
1.2.5 植物CMS作用的分子机制 |
1.2.6 植物CMS的育性恢复机制 |
1.3 植物CMS转录组学研究 |
1.3.1 转录组学研究方法 |
1.3.2 转录组测序在植物CMS研究中的应用 |
1.4 棉花CMS研究进展 |
1.4.1 棉花CMS细胞学败育研究 |
1.4.2 棉花CMS线粒体基因组研究 |
1.4.3 棉花CMS转录组学研究 |
1.5 本研究目的与意义 |
2 棉花不育系H276A小孢子败育的细胞学观察 |
2.1 材料和方法 |
2.1.1 研究材料 |
2.1.2 实验仪器和试剂 |
2.1.3 花器官形态学观察 |
2.1.4 石蜡切片的制备 |
2.1.5 透射电镜的制备 |
2.1.6 线粒体复合体活性测定 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 H276A/H276B花器官形态特征观察 |
2.2.2 H276A/H276B花药发育过程比较分析 |
2.2.3 H276A/H276B叶片及花药超微结构观察 |
2.2.4 H276A/H276B花药线粒体复合体活性比较 |
2.3 讨论 |
2.3.1 棉花CMS败育的细胞学特征 |
2.3.2 棉花CMS败育的线粒体结构特征 |
2.3.3 棉花CMS败育的线粒体复合体活性 |
3 棉花不育系和保持系线粒体基因RFLP及转录本比较分析 |
3.1 材料和方法 |
3.1.1 研究材料 |
3.1.2 主要的试剂和实验仪器 |
3.1.3 总DNA的提取与纯化 |
3.1.4 总RNA提取与纯化 |
3.1.5 核酸杂交探针的制备 |
3.1.6 Southern blot分析 |
3.1.7 RNA blot分析 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 H276A/H276B总DNA和总RNA检测 |
3.2.2 核酸杂交探针的制备 |
3.2.3 H276A/H276B线粒体基因RFLP比较分析 |
3.2.4 H276A/H276B线粒体基因转录本分析 |
3.3 讨论 |
3.3.1 棉花CMS系及其保持系线粒体基因组比较研究 |
3.3.2 棉花CMS相关基因的线粒体基因转录本特征 |
4 棉花线粒体基因COX3全长转录本分析 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 研究材料 |
4.1.2 cDNA合成 |
4.1.3 cox3基因扩增、克隆及测序 |
4.1.4 RNA编辑分析 |
4.1.5 荧光定量分析 |
4.1.6 CR-RT-PCR (RNA环化) |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 H276A/H276B cox3基因蛋白编码区序列分析 |
4.2.2 H276A/H276B cox3基因相对表达量分析 |
4.2.3 H276A/H276B cox3基因转录本起始位点和终止位点获得 |
4.3 讨论 |
5 棉花不育胞质ATP合成酶基因分析及不育胞质分子标签的开发 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 研究材料 |
5.1.2 ATP合成酶基因比较分析 |
5.1.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因序列分析 |
5.2.2 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因RNA blot分析 |
5.2.3 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因RNA编辑分析 |
5.2.4 H276A、H276B及F1代ATP合成酶基因相对表达量分析 |
5.2.5 棉花雄性不育胞质相关的分子标记开发 |
5.3 讨论 |
5.3.1 棉花线粒体基因RNA编辑分析 |
5.3.2 棉花MSC分子标记的应用 |
6 棉花不育系H276A及其保持系H276B花药转录组学比较分析 |
6.1 材料与方法 |
6.1.1 植物材料 |
6.1.2 转录组测序RNA提取 |
6.1.3 cDNA文库构建及Illumina测序 |
6.1.4 与参考基因组比对及新转录本预测 |
6.1.5 基因表达量分析 |
6.1.6 差异表达基因检测 |
6.1.7 差异表达基因GO功能分析 |
6.1.8 差异表达基因KEGG Pathway功能分析 |
6.1.9 转录组测序结果qRT-PCR验证 |
6.2 结果与分析 |
6.2.1 转录组测序总RNA质量检测 |
6.2.2 转录组测序质量分析 |
6.2.3 差异表达基因分析 |
6.2.4 差异表达基因的GO分析 |
6.2.5 差异表达基因的KEGG pathway分析 |
6.2.6 与柠檬酸循环相关的DEGs |
6.2.7 与电子传递链和氧化磷酸化相关的DEGs |
6.2.8 与糖酵解相关的DEGs |
6.2.9 与PPR相关的DEGs |
6.2.10 与转录因子相关的DEGs |
6.2.11 qRT-PCR验证 |
6.3 讨论 |
6.3.1 能量缺失与CMS |
6.3.2 MYB转录因子异常表达与CMS |
6.3.3 PPR蛋白编码基因 |
6.3.4 其它差异表达基因 |
7 全文结论与讨论 |
7.1 主要结论 |
7.2 本研究的创新点 |
7.3 问题与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
研究生期间科研和论文发表情况 |
(6)棉花细胞质雄性不育系晋A与亚棉A活性氧代谢研究(论文提纲范文)
摘要 |
主要符号表 |
第一章 文献综述 |
1 棉花细胞质雄性不育的研究进展 |
1.1 细胞学研究 |
1.2 生理生化研究 |
1.3 分子水平研究 |
2 细胞质雄性不育与细胞凋亡 |
2.1 细胞凋亡过程 |
2.2 植物生殖生长过程中的细胞凋亡 |
2.3 绒毡层细胞的降解 |
2.4 绒毡层与细胞质雄性不育 |
3 细胞质雄性不育与活性氧 |
3.1 活性氧的产生 |
3.2 活性氧诱导细胞发生凋亡 |
3.3 活性氧的防御与清除机制 |
3.4 活性氧与细胞质雄性不育 |
4 交替氧化酶(AOX)的研究进展 |
4.1 AOX的结构 |
4.2 AOX1基因的克隆 |
4.3 交替氧化酶的功能 |
4.3.1 AOX与能量代谢 |
4.3.2 AOX与活性氧 |
4.3.3 AOX与细胞凋亡 |
5 本研究的目的意义 |
6 技术路线 |
第二章 棉花细胞质雄性不育生理生化研究 |
1 材料与方法 |
1.1 材料 |
1.1.1 花蕾的采集 |
1.2 实验仪器与主要试剂 |
1.2.1 过氧化氢含量测定试剂 |
1.2.2 丙二醛含量测定试剂 |
1.2.3 类胡萝卜素含量测定试剂 |
1.2.4 实验仪器 |
1.3 实验方法 |
1.3.1 过氧化氢含量测定 |
1.3.2 丙二醛含量测定 |
1.3.3 类胡萝卜素含量测定 |
2 结果与分析 |
2.1 棉花晋A不育系败育过程中活性氧指标的变化 |
2.2 棉花亚棉A不育系败育过程中活性氧指标的变化 |
2.3 棉花晋A不育系败育过程中类胡萝卜素含量的变化 |
2.4 棉花亚棉A不育系败育过程中类胡萝卜素含量的变化 |
3 讨论 |
3.1 活性氧物质代谢失调与细胞质雄性不育 |
3.2 活性氧清除系统紊乱与细胞质雄性不育 |
第三章 晋A不育系及其保持系细胞凋亡检测和过氧化氢的亚细胞定位 |
1 材料与方法 |
1.1 材料 |
1.1.1 花蕾的采集 |
1.2 实验仪器与主要试剂 |
1.2.1 主要试剂 |
1.2.2 实验仪器 |
1.3 实验方法 |
1.3.1 石蜡切片的制作 |
1.3.2 DAPI染色 |
1.3.3 TUNEL细胞凋亡检测 |
1.3.4 超薄切片制作 |
2 结果与分析 |
2.1 晋A不育系及其保持系晋B花药发育的显微结构观察 |
2.2 晋A不育系及其保持系晋B花粉败育的TUNEL细胞凋亡检测 |
2.3 晋A不育系及其保持系晋B花粉败育过程中过氧化氢的亚细胞定位 |
3 讨论 |
3.1 绒毡层细胞与细胞质雄性不育 |
3.2 细胞凋亡与细胞质雄性不育 |
3.3 过氧化氢过度积累与细胞质雄性不育 |
第四章 交替氧化酶基因及cDNA的克隆及分析 |
1 材料与方法 |
1.1 材料 |
1.1.1 黄化苗的培育 |
1.1.2 花蕾的采集 |
1.1.3 不同发育时期花蕾的划分 |
1.2 实验仪器与主要试剂(试剂盒) |
1.2.1 主要试剂(试剂盒) |
1.2.2 实验仪器 |
1.3 试验方法 |
1.3.1 引物设计 |
1.3.2 DNA的提取 |
1.3.3 RNA的提取 |
1.3.4 cDNA的合成 |
1.3.5 PCR反应 |
1.3.6 凝胶电泳检测 |
1.3.7 切胶回收 |
1.3.8 载体连接、大肠杆菌转化 |
1.3.9 序列生物信息学分析 |
2 结果与分析 |
2.1 提取DNA与RNA质量检测 |
2.2 晋A、亚棉A不育系及各自对应保持系晋B、亚棉B AOX1基因及cDNA的克隆 |
2.3 晋A不育系及保持系晋B交替氧化酶AOX1基因及cDNA测序结果及序列分析 |
2.4 AOX1基因cDNA同源性分析 |
2.5 AOX1蛋白同源性分析 |
2.6 AOX1基因cDNA编码蛋白质结构预测 |
2.6.1 AOX1基因编码蛋白质一级结构分析 |
2.6.2 AOX1基因编码蛋白质二级结构分析 |
2.7 亚棉A及保持系亚棉B交替氧化酶AOX1基因及cDNA测序结果及序列分析 |
2.8 亚棉AAOX1基因cDNA编码蛋白质结构分析 |
2.8.1 亚棉A AOX1基因编码蛋白质一级结构分析 |
2.8.2 AOX1基因编码蛋白质二级结构分析 |
2.9 晋A与亚棉AAOX1基因组DNA、cDNA及蛋白差异比较 |
3 讨论 |
3.1 AOX基因多样性 |
第五章 棉花AOX1基因表达分析 |
1 材料与方法 |
1.1 材料 |
1.1.1 花蕾的采集 |
1.1.2 不同发育时期花蕾的划分 |
1.2 实验仪器与主要试剂(试剂盒) |
1.2.1 主要试剂(试剂盒) |
1.2.2 实验仪器 |
1.3 实验方法 |
2 结果与分析 |
2.1 晋A不育系及其保持系晋B小孢子败育过程中AOX1基因表达量的变化 |
2.2 亚棉A不育系及其保持系亚棉B花药败育过程中AOX1基因表达量的变化 |
3 讨论 |
3.1 抗氰呼吸与细胞质雄性不育 |
3.2 交替氧化酶与细胞质雄性不育 |
3.3 反向调节与细胞质雄性不育 |
第六章 全文讨论 |
第七章 全文结论 |
参考文献 |
Abstract |
致谢 |
(7)棉花亚棉A细胞质雄性不育系的不育机理研究(论文提纲范文)
目录 |
摘要 |
主要符号表 |
第一章 文献综述 |
1 棉花细胞质雄性不育研究进展 |
1.1 棉花细胞质雄性不育的遗传学研究 |
1.2 棉花细胞质雄性不育的细胞学研究 |
1.3 棉花细胞质雄性不育的生理生化研究 |
1.4 棉花细胞质雄性不育的分子生物学研究 |
1.5 棉花细胞质雄性不育的胞质效应研究 |
2 转录组学在植物雄性不育中研究进展 |
2.1 cDNA-AFLP技术的研究进展 |
2.1.1 RNA提取优化 |
2.1.2 内切酶组合选择 |
2.1.3 反应体系优化 |
2.1.4 检测体系优化 |
2.2 cDNA-AFLP技术在植物雄性不育研究中的应用 |
2.2.1 基因功能标记分析 |
2.2.2 基因表达特性研究 |
2.2.3 特异表达基因的分离研究 |
3 蛋白质组学在植物雄性不育中研究进展 |
3.1 蛋白质组学技术的研究进展 |
3.1.1 蛋白样品提取 |
3.1.2 双向电泳 |
3.1.3 质谱(mass spectrometry,MS)技术 |
3.2 蛋白质组学技术在植物雄性不育研究中的应用 |
3.2.1 光温敏雄性不育蛋白质组研究 |
3.2.2 核雄性不育蛋白质组研究 |
3.2.3 细胞质雄性不育蛋白质组研究 |
4 本研究的目的意义 |
5 技术路线图 |
第二章 棉花细胞质雄性不育系亚棉A的形态学、胞质鉴定及细胞学研究 |
1 材料与方法 |
1.1 材料 |
1.2 供试主要试剂和所用仪器 |
1.2.1 供试试剂 |
1.2.2 主要仪器 |
1.3 方法 |
1.3.1 花器形态观察 |
1.3.2 线粒体DNA(mtDNA)的提取和RAPD分析 |
1.3.3 细胞学观察 |
2 结果 |
2.1 棉花细胞质雄性不育系与其保持系花器官的形态特征 |
2.2 不育系mtDNA的RAPD分析 |
2.3 棉花花粉发育时期的划分 |
2.4 棉花亚棉A与亚棉B小孢子发育的显微结构观察 |
2.5 棉花亚棉A与亚棉B小孢子发育的亚显微结构观察 |
3 讨论 |
3.1 棉花亚棉A细胞质雄性不育系小孢子败育时期及特点 |
3.2 绒毡层延迟发育与雄性不育的关系 |
4 小结 |
第三章 棉花细胞质雄性不育系亚棉A的生理生化研究 |
1 材料与方法 |
1.1 研究材料 |
1.2 供试主要试剂和所用仪器 |
1.2.1 过氧化物酶活性测定试剂 |
1.2.2 超氧化物歧化酶活性测定试剂 |
1.2.3 细胞色素C氧化酶活性测定试剂 |
1.2.4 琥珀酸脱氢酶活性测定试剂 |
1.2.5 供试主要仪器 |
1.3 研究方法 |
1.3.1 过氧化物酶活性测定 |
1.3.2 超氧化物歧化酶活性测定 |
1.3.3 细胞色素C氧化酶活性测定 |
1.3.4 琥珀酸脱氢酶活性测定 |
1.3.5 光合速率及其它光合指标的测定 |
2 结果与分析 |
2.1 棉花亚棉A与亚棉B小孢子不同发育时期部分生化指标的变化 |
2.2 棉花亚棉A与亚棉B不同生育时期光合指标的变化 |
3 讨论 |
3.1 棉花雄性不育材料花蕾中生化指标变化与不育的关系 |
3.2 棉花雄性不育材料光合参数变化与育性的关系 |
4 小结 |
第四章 棉花细胞质雄性不育系亚棉A不育相关基因片段的克隆 |
1 材料与方法 |
1.1 供试材料 |
1.2 花蕾的采集 |
1.3 供试试剂及仪器 |
1.3.1 供试试剂 |
1.3.2 供试仪器 |
1.4 供试方法 |
1.4.1 总RNA的提取与纯化方法 |
1.4.2 RNA的纯化、浓缩与检测 |
1.4.3 mRNA的分离纯化 |
1.4.4 cDNA的合成 |
1.4.5 cDNA-AFLP分析 |
1.4.6 cDNA-AFLP的测序胶电泳分析 |
1.4.7 差异片段的回收与重扩增 |
1.4.8 差异片段的分子克隆、鉴定与测序 |
1.4.9 差异表达片段序列的生物信息学分析 |
1.4.10 差异表达片段的半定量RT-PCR和荧光定量PCR(qRT-PCR)分析 |
2 结果与分析 |
2.1 棉花总RNA提取 |
2.1.1 小量提取棉花总RNA的方法对比 |
2.1.2 大量提取棉花总RNA的方法对比 |
2.2 棉花总RNA提取 |
2.3 mRNA分离及cDNA合成 |
2.4 双链cDNA的内参检测 |
2.5 酶切连接和预扩增结果检测 |
2.6 选择性扩增结果检测 |
2.7 差异片段的回收、二次扩增 |
2.8 差异片段的克隆 |
2.9 差异表达片段的同源性分析 |
2.10 差异表达片段的GO分析 |
2.11 差异表达片段的KEGG代谢通路分析 |
2.12 差异表达片段的半定量RT-PCR和荧光定量PCR(qRT-PCR)分析 |
3 讨论 |
3.1 cDNA-AFLP技术的可靠性及其影响因素 |
3.1.1 实验材料选择与样品采集 |
3.1.2 RNA的提取 |
3.1.3 差异条带回收 |
3.2 cDNA-AFLP技术在雄性不育研究中的应用 |
3.3 棉花细胞质雄性不育机制的探讨 |
3.3.1 差异条带来源 |
3.3.2 差异条带表达模式 |
3.3.3 差异条带同源基因 |
4 小结 |
第五章 棉花细胞质雄性不育系亚棉A不育相关基因全长的克隆和生物信息学分析 |
1 材料与方法 |
1.1 供试材料 |
1.2 供试试剂及仪器 |
1.3 方法 |
1.3.1 DNA的提取 |
1.3.2 cDNA-AFLP差异条带T74有无内含子验证 |
1.3.3 过氧化物酶基因GhPrx65克隆 |
1.3.4 RNA的提取 |
1.3.5 cDNA第一链合成 |
1.3.6 cDNA的内参检测 |
1.3.7 3’RACE |
1.3.8 过氧化物酶基因GhPrx65 cDNA序列获得 |
1.3.9 过氧化物酶基因GhPrx65的生物信息学分析 |
1.3.10 过氧化物酶基因GhPrx65的表达分析 |
2 结果与分析 |
2.1 T74条带基因组分析 |
2.2 GhPrx65全长cDNA和基因组序列的获得与功能分析 |
2.3 GhPrx65编码蛋白一级结构和理化性质预测 |
2.4 GhPrx65编码蛋白二级结构预测 |
2.5 GhPrx65编码蛋白亚细胞定位和信号肽预测 |
2.6 GhPrx65编码蛋白磷酸化位点预测 |
2.7 GhPrx65编码蛋白保守结构域和跨膜结构域分析 |
2.8 GhPrx65编码蛋白疏水性/亲水性分析 |
2.9 GhPrx65编码蛋白与棉种的28个Class Ⅲ过氧化酶的多重比较 |
2.10 GhPrx65编码蛋白进化树分析 |
2.11 GhPrx65表达分析 |
3 讨论 |
3.1 GhPrx65编码蛋白结构与过氧化物酶之间的关系 |
3.2 ClassⅢ过氧化物酶与育性关系 |
4 小结 |
第六章 棉花细胞质雄性不育系亚棉A的差异蛋白质组学研究 |
1 材料与方法 |
1.1 供试材料 |
1.2 供试试剂 |
1.3 供试溶液 |
1.4 供试仪器 |
1.5 供试方法 |
1.5.1 总蛋白质的提取 |
1.5.2 总蛋白浓度的测定 |
1.5.3 第一向等电聚胶电泳 |
1.5.4 第二向SDS-PAGE凝胶电泳 |
1.5.5 蛋白胶的制备 |
1.5.6 图像采集和差异分析 |
1.5.7 差异蛋白斑点的胶内酶切 |
1.5.8 差异蛋白质的质谱分析和鉴定 |
1.5.9 差异蛋白质的功能分析 |
1.5.10 差异蛋白质功能富集分析 |
1.5.11 差异蛋白质互作网络分析 |
1.5.12 差异蛋白质荧光定量PCR验证 |
2 结果与分析 |
2.1 不育系和保持系败育关键期的花蕾蛋白质组差异图谱分析 |
2.2 差异表达蛋白质的质谱鉴定及数据分析 |
2.3 差异表达蛋白质的功能分析 |
2.4 差异表达蛋白质的富集分析 |
2.5 差异表达蛋白质相互作用关系网络分析 |
2.6 差异表达蛋白质在mRNA水平的验证 |
3 讨论 |
3.1 ATP合酶与细胞质雄性不育的关系 |
3.2 ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase与细胞质雄性不育的关系 |
3.3 low molecular weight heat shock protein与细胞质雄性不育的关系 |
4 小结 |
第七章 棉花细胞质雄性不育系的转育及恢复系的选育 |
1 材料与方法 |
1.1 供试材料 |
1.2 供试试剂及仪器 |
1.3 供试方法 |
1.3.1 亚棉A不育系的转育与同型保持系的选育 |
1.3.2 亚棉A不育系的恢复系选育 |
1.3.3 恢复系的遗传研究 |
2 结果与分析 |
2.1 亚棉A不育系与保持系的选育 |
2.2 不育系亚棉A的恢复系选育及杂种性状表现 |
2.3 (A×R)F_2世代的育性分离 |
2.4 (A×R)F_1×B或A×(A×R)F_1测交群体的育性分离 |
3 讨论 |
3.1 棉花雄性不育材料农艺性状 |
3.2 关于棉花细胞质雄性不育系育性恢复的遗传模式 |
4 小结 |
第八章 主要结论、创新点及进一步研究 |
1 全文结论 |
2 创新点 |
3 进一步研究 |
参考文献 |
Abstract |
致谢 |
作者简介 |
(8)棉花晋A细胞质雄性不育系与保持系差异转录组和蛋白质组研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
缩略词表 |
第一章 文献综述 |
1 线粒体嵌合基因与细胞质雄性不育 |
1.1 与CMS相关的线粒体DNA位点 |
1.1.1 玉米CMS |
1.1.2 矮牵牛CMS |
1.1.3 菜豆CMS |
1.1.4 十字花科植物CMS |
1.1.5 向日葵CMS |
1.1.6 甜菜CMS |
1.1.7 水稻CMS |
1.1.8 辣椒CMS |
1.1.9 洋葱CMS |
1.1.10 棉花CMS |
1.2 线粒体嵌合基因的表达与细胞质雄性不育的机制 |
1.2.1 毒性假说 |
1.2.2 线粒体嵌合基因表达机制 |
2 线粒体基因的编辑 |
2.1 线粒体相关基因的RNA编辑 |
2.2 RNA编辑与CMS |
2.2.1 高粱CMS的RNA编辑 |
2.2.2 矮牵牛CMS的RNA编辑 |
2.2.3 小麦CMS的RNA编辑 |
2.2.4 水稻CMS的RNA编辑 |
2.2.5 大豆CMS的RNA编辑 |
2.2.6 棉花CMS的RNA编辑 |
3 花药发育特异基因及转录组研究 |
3.1 花药发育特异基因 |
3.2 细胞质雄性不育相关基因的转录组研究 |
3.2.1 采用微阵列进行CMS转录组研究 |
3.2.2 采用转录组测序进行CMS转录组研究 |
3.3 线粒体基因对细胞核基因的反式调控 |
4 植物雄性不育的蛋白质组学研究 |
4.1 水稻CMS蛋白质组学研究 |
4.2 番茄CMS蛋白质组学研究 |
4.3 油菜CMS蛋白质组学研究 |
4.4 玉米CMS蛋白质组学研究 |
4.5 大豆CMS蛋白质组学研究 |
4.6 小麦CMS蛋白质组学研究 |
4.7 枸杞CMS蛋白质组学研究 |
4.8 红麻CMS蛋白质组学研究 |
5 研究材料的背景来源 |
6 本研究的研究内容与目的意义 |
6.1 转录组学研究 |
6.2 蛋白质组学研究 |
6.3 线粒体功能基因的RNA编辑研究 |
第二章 晋A细胞质雄性不育系及其保持系转录组研究 |
引言 |
1 实验材料 |
1.1 材料的选择 |
1.2 实验试剂 |
1.3 实验仪器 |
2 实验方法 |
2.1 植物形态分析和花蕾收集 |
2.2 RNA的提取与定性、定量分析 |
2.3 文库的构建与质量检测 |
2.4 测序 |
2.5 测序数据质量评估 |
2.5.1 测序错误率数据检查 |
2.5.2 A/T/G/C含量分部检查 |
2.6 生物信息分析 |
2.6.1 测序数据质量检测 |
2.6.2 转录本的拼接 |
2.6.3 基因功能注释 |
2.6.4 预测CDS |
2.6.5 SNP和In Del分析 |
2.5.6 SSR分析与引物设计 |
2.6.7 基因表达分析 |
2.6.8 基因差异表达分析及筛选 |
2.6.9 GO富集分析 |
2.6.10 KEGG富集分析 |
2.7 q RT-PCR分析 |
2.7.1 c DNA第一链的合成 |
2.7.2 实时定量PCR |
3 结果与分析 |
3.1 CMS-JA及其保持系花蕾的选择及花粉发育进程 |
3.2 RNA的提取及质量检测 |
3.3 Illumina测序和序列组装 |
3.4 基因功能注释 |
3.4.1 KOG注释 |
3.4.2 Gene Ontology(GO)注释 |
3.4.3 KEGG分类 |
3.5 CDS预测 |
3.6 SNP和Indel分析 |
3.7 SSR分析 |
3.8 基因表达分析 |
3.8.1 差异表达基因聚类分析 |
3.8.2 差异表达基因GO富集分析 |
3.8.3 差异表达基因KEGG富集分析 |
3.8.4 花粉发育的两个阶段不育系与保持系差异表达基因分析 |
3.9 Real-time PCR |
4 结论与讨论 |
4.1 ATP酶活性下降是导致JA-CMS花粉败育的可能原因 |
4.2 不育系JA-CMS光合作用增强、氧化还原酶活性下降 |
4.3 茉莉酸与细胞质雄性不育 |
4.4 CMS形成中的逆行调节 |
4.5 过氧化物酶和热激蛋白 |
4.6 转录因子调控绒毡层的发育 |
第三章 棉花蛋白质组 2-DE建立及不育系和保持系差异蛋白分析 |
引言 |
1 实验材料 |
1.1 材料的选择 |
1.2 实验所用试剂 |
1.3 实验所用溶液 |
1.4 实验所用仪器仪器 |
2 实验方法 |
2.1 花蕾总蛋白质的提取 |
2.2 总蛋白浓度的测定 |
2.3 第一向等电聚胶电泳 |
2.4 第二向SDS-PAGE凝胶电泳 |
2.5 蛋白胶的制备 |
2.6 图像采集和差异分析 |
2.7 差异蛋白斑点的胶内酶切 |
2.8 差异蛋白质的质谱分析和鉴定 |
2.9 差异蛋白质的功能分析 |
3 结果与分析 |
3.1 蛋白质含量标准曲线的建立 |
3.2 蛋白质双向电泳图谱分析 |
3.3 蛋白质差异表达分析 |
3.3.1 双相电泳图谱差异蛋白质分析 |
3.3.2 差异蛋白的表达量分析 |
3.4 差异表达蛋白质点的质谱鉴定与分析 |
3.5 差异表达蛋白质的功能分析 |
4 结论与讨论 |
4.1 核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基与细胞质雄性不育 |
4.2 膜联蛋白与细胞质雄性不育的关系 |
4.3 能量代谢与细胞质雄性不育关系密切 |
4.4 查尔酮合酶与细胞质雄性不育的相关性 |
4.5 转录组研究与蛋白质组研究的一致性和互补性 |
第四章 晋A细胞质雄性不育系、保持系及恢复系RNA编辑研究 |
引言 |
1 实验材料 |
1.1 实验材料的选择 |
1.2 实验试剂 |
2 实验方法 |
2.1 总DNA的提取 |
2.2 总RNA的提取与c DNA的合成 |
2.3 目标片段的重获,克隆,测序 |
2.4 序列分析 |
2.5 蛋白质跨膜结构预测 |
3 结果与分析 |
3.1 总RNA的检测 |
3.2 线粒体相关基因的克隆 |
3.2.1 atp4基因的DNA和c DNA序列分析 |
3.2.2 atp9基因的DNA和c DNA序列分析 |
3.2.3 atp8基因的DNA和c DNA序列分析 |
3.2.4 atp6基因的DNA序列分析 |
3.2.5 coxⅠ基因的DNA和c DNA序列分析 |
4 结论与讨论 |
4.1 棉花线粒体基因编辑 |
4.2 细胞色素氧化酶与JA-CMS花粉败育 |
第五章 研究结论与创新点 |
1 研究结论 |
2 研究创新点 |
参考文献 |
ABSTRACT |
(9)棉花线粒体基因组的测序和序列初步分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 植物线粒体基因组的结构特征 |
1.1.1 植物线粒体基因组的存在形式 |
1.1.2 植物线粒体基因组的大小及组成 |
1.1.3 植物线粒体基因组的基因间区 |
1.1.4 线粒体基因组的水平基因迁移 |
1.2 植物线粒体基因组的基因组成 |
1.2.1 蛋白编码基因 |
1.2.2 非蛋白编码基因 |
1.2.3 多拷贝基因 |
1.3 植物线粒体基因的共线性 |
1.4 线粒体基因的RNA编辑 |
1.4.1 线粒体基因密码子的不通用性 |
1.4.2 线粒体RNA编辑的作用方式 |
1.4.3 RNA编辑对线粒体基因表达的意义 |
1.5 植物线粒体与细胞质雄性不育 |
1.5.1 细胞质雄性不育 |
1.5.2 植物线粒体基因是CMS因子的载体 |
1.5.3 植物CMS分子机理的研究 |
1.6 棉花CMS基因的研究 |
1.7 本研究的目的与意义 |
第二章 海岛棉线粒体BAC克隆的筛选和一个克隆的测序 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 试剂与药品 |
2.1.3 实验器材 |
2.1.4 引物设计 |
2.1.5 BAC文库的筛选 |
2.1.6 阳性克隆测序和组装 |
2.1.7 测序克隆的序列分析 |
2.1.8 分子系统发生分析 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 引物PCR反应体系优化和选择 |
2.2.2 阳性混合池的筛选 |
2.2.3 单克隆池的筛选 |
2.2.4 克隆重叠关系分析 |
2.2.5 一个克隆的测序和序列分析 |
2.2.6 克隆序列的基因注释 |
2.2.7 序列同源性分析 |
2.2.8 基因的共线性分析 |
2.2.9 RNA编辑分析 |
2.2.10 分子系统发生分析 |
2.3 讨论 |
2.3.1 BAC克隆用于棉花线粒体基因组测序 |
2.3.2 测序克隆的基因注释和序列分析 |
2.3.3 RNA编辑现象 |
第三章 陆地棉2074B线粒体基因组测序 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 棉花材料 |
3.1.2 主要试剂及配制 |
3.1.3 棉花mtDNA提取 |
3.1.4 mtDNA高通量测序 |
3.1.5 拼接序列分析 |
3.1.6 gap的初步补平 |
3.1.7 PCR产物回收、克隆及测序 |
3.1.8 拼接序列分析 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 提取mtDNA质量检测 |
3.2.2 测序及拼接情况 |
3.2.3 序列比对分析 |
3.2.4 基因注释 |
3.2.5 Contig序列的拼接 |
3.2.6 初拼接后序列分析 |
3.2.7 基因组研究所对2074B的solexa测序 |
3.3 讨论 |
3.3.1 棉花mtDNA的提取 |
3.3.2 棉花线粒体基因组成 |
3.3.3 重复序列对完成线粒体图谱的影响 |
第四章 陆地棉2074B线粒体DNA Fosmid文库构建 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 棉花材料 |
4.1.2 Fosmid文库构建试剂盒 |
4.1.3 主要试剂配制 |
4.1.4 mtDNA Fosmid文库构建 |
4.1.5 Fosmid质粒DNA提取 |
4.1.6 Fosmid克隆质粒DNA酶切与脉冲电泳 |
4.1.7 线粒体Fosmid克隆的筛选 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 提取mtDNA大小检测 |
4.2.2 回收目标片段浓度检测 |
4.2.3 噬菌体颗粒的滴度计算 |
4.2.4 文库的覆盖度 |
4.2.5 文库质量检测 |
4.2.6 Fosmid文库的筛选 |
4.3 讨论 |
4.3.1 棉花线粒体基因组文库的构建 |
4.3.2 重叠性分析 |
4.3.3 高通量测序在基因组水平的应用 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介 |
(10)红麻CMS系P3A及其保持系P3B花药线粒体差异蛋白质组学研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 前言 |
1.1 线粒体与细胞质雄性不育 |
1.1.1 线粒体的功能 |
1.1.2 线粒体基因组与细胞质雄性不育 |
1.1.3 线粒体嵌合基因与细胞质雄性不育 |
1.1.4 线粒体RNA与细胞质雄性不育 |
1.1.5 线粒体蛋白质与CMS |
1.2 蛋白质组学概况 |
1.2.1 双向凝胶电泳技术 |
1.2.2 凝胶图像分析技术 |
1.2.3 质谱技术 |
1.2.4 蛋白质生物信息学 |
1.3 红麻细胞质雄性不育研究进展 |
1.4 研究目的及意义 |
2 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 材料 |
2.1.2 主要仪器 |
2.1.3 主要试剂 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 不育系P3A及保持系P3B线粒体差异蛋白质组学研究 |
2.2.2 atp1基因克隆 |
2.2.3 atp1基因半定量RT-PCR分析 |
3 结果与分析 |
3.1 线粒体蛋白质组学研究 |
3.1.1 蛋白质的定量检测 |
3.1.2 红麻CMS系P3A及其保持系P3B花药线粒体蛋白二维电泳图谱 |
3.1.3 差异表达蛋白质点的质谱分析 |
3.1.4 差异蛋白质的鉴定分析 |
3.1.5 鉴定蛋白质的功能分类 |
3.1.6 差异蛋白质点的生物学功能分析 |
3.2 atp1基因克隆 |
3.2.1 线粒体DNA提取 |
3.2.2 atp1基因片段克隆与分析 |
3.3 atp1基因半定量RT-PCR分析 |
3.3.1 红麻花药总RNA提取 |
3.3.2 cDNA合成 |
3.3.3 atp1基因表达分析 |
4 讨论 |
4.1 红麻花药及黄花苗线粒体的提取方法 |
4.2 不育系与保持系线粒体差异蛋白质分析 |
4.3 差异蛋白质与红麻细胞质雄性不育关系分析 |
4.4 atp1基因克隆及表达分析 |
5 结论 |
6 展望 |
致谢 |
参考文献 |
在读期间发表论文 |
四、细胞质雄性不育棉花线粒体蛋白质和DNA的分析(论文参考文献)
- [1]陆地棉转GhbZIP1基因CMS种质创新及其不育机理研究[D]. 李敏. 广西大学, 2020
- [2]基于陆地棉ms1突变体转录组的育性基因挖掘和调控机理研究[D]. 沈丽. 浙江理工大学, 2020(06)
- [3]棉花细胞质雄性不育的研究与利用[J]. 王学德. 中国农业科学, 2019(08)
- [4]哈克尼西棉细胞质雄性不育相关线粒体基因多态性分析[J]. 巩养仓,张雪林,吴建勇,张兴平,彭凡嘉,张志刚,贺云新,梅正鼎,周德桂,邢朝柱. 棉花学报, 2017(04)
- [5]海岛棉H276A雄性不育的细胞学与分子生物学基础研究[D]. 孔祥军. 广西大学, 2017(06)
- [6]棉花细胞质雄性不育系晋A与亚棉A活性氧代谢研究[D]. 张晋龙. 山西农业大学, 2016(05)
- [7]棉花亚棉A细胞质雄性不育系的不育机理研究[D]. 赵海燕. 山西农业大学, 2013(02)
- [8]棉花晋A细胞质雄性不育系与保持系差异转录组和蛋白质组研究[D]. 杨鹏. 河南农业大学, 2013(06)
- [9]棉花线粒体基因组的测序和序列初步分析[D]. 苏爱国. 中国农业大学, 2013(04)
- [10]红麻CMS系P3A及其保持系P3B花药线粒体差异蛋白质组学研究[D]. 廖剑. 广西大学, 2013(03)