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39420字硕士毕业论文粳稻云银稻瘟病基因近等基因系的鉴定及蛋白质组学研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:39420字
论点:基因,水稻,稻瘟病
论文概述:

本项目以丽江新团黑谷为背景材料,通过连续回交构建广谱稻瘟病抗性材料云引的近等基因系,结合蛋白质组学研究抗、感近等基因系在稻癌病菌诱导下产生的差异表达蛋白。

论文正文:

介绍

1.1近等基因系
1.1.1近等基因系
尼艾_-等基因系的概念。【无】指两种遗传物质,除了目标基因附近的基因组差异外,其他部分的遗传物质大致相同。一般来说,通过饱和回交形成的目标性状是不同的,其他遗传背景完全相同。理论上,近等基因系排除了遗传背景的影响,避免了基因间的相互作用,充分揭示了单个基因的作用。因此,近等基因系广泛应用于作物遗传育种、生理生化、目标基因或位点定位克隆、基因功能分析等领域。构建近等基因系有三种方法:第一,回交(backcross),通过回交将所需特定性状的等位基因转移到具有相同遗传背景的另一个品种,通常回交超过5代。目前,该方法主要用于构建大豆近等基因系;第二种方法是通过突变选择和人工诱变使原始亲本的基因组发生突变,将高山从原始群体中分离出来,形成近等基因系。二是分子标记辅助选择的回交育种方法,通常在回交几代后,利用与目标性状相连的分子标记在分子水平上进行蹄选择,以消除人为因素和环境因素可能造成的偏差,确保近等基因系的真实性(常如珍1991;段红梅2002)。

1.1.2近等基因系
在作物育种中不可避免地存在抗病基因以外的基因。一些基因可能对作物产量和品质性状有不利影响。近等基因系的两种材料的遗传背景相同,只保留了我们需要的基因,可以锁定目标基因,消除连锁障碍,是育种、研究植物生理生化和分子生物学的理想材料。张文英等人(2012)初步构建了两个等基因系(BC6F4;),并对其农艺性状和生理指标进行了鉴定。结果表明,两个近等基因系的早期抽薹性状比较规则,分别比轮回亲本早42 d和45d。段爽等人(2012)以小麦簇状小麦染色体易位系6AL/6VS为抗病供体,与对白粉病敏感的优良小麦品种京411为轮回亲本,回交F1个体7次,培育近等基因系,并通过蛋白质组学检测NIL的选择效率。张拜托等(2002)以籼稻品种JG30为轮回亲本,与携带23的供体亲本H4杂交,通过人工接种和分子标记辅助选择构建。华2_?CBB23的近等基因系。沈圣泉等人(2005)利用轮回亲本杨幂46近等基因系的5/基因抗螺研究了化合价基因对水稻相关性状的影响。结果表明,化合价基因对纯系植物的前期生长有一定的抑制作用。国际水稻研究所用籼稻品种C090作为轮回亲本培育了一套由4个系统组成的近等基因系(刘炳华等人,1994;水电部,王久林等人,2000年;高倩·昆等人,2009年)。目前,世界上用于病原菌生理小种研究的近等基因系主要有两套:中国培育的近等基因系和国际水稻研究所培育的近等基因系。中国育成的近等基因系以丽江新团黑谷(LTH)为遗传背景,是稻瘟病生理小种中常见的敏感品种,对籼粳稻区菌株具有较高的生理小种鉴定能力。RRI育成的近等基因系的轮回亲本为C090,表现出对来自中国北方稻区的日本品系54-04、延53-33、北1、P-2b和品系Zh2-1、91-17、91-18、91-65-1、98-89-1和91-86-2的高、中抗性。不适合作为水稻生理小种的国际鉴定系统。

1.2稻瘟病的危害及传播机制
V水稻癌症是世界上最严重的水稻病害之一,白叶枯病和纹枯病被称为三大水稻病害。它具有易爆发、易灾害的特点,一般会导致水稻减产10?20%,严重时,会导致大米流失。近年来,一些地区的流行病仍然很频繁(朱永生,2007)。水稻癌症通过气流传播,主要感染植物的叶子、耳朵和莲藕。根据水稻癌症发病的不同时期,可分为苗癌、叶癌和荷癌。苗癌主要发生在三片叶子前,由种子携带的细菌引起。患病幼苗的基部是灰色和黑色的,上部是棕色的,它收缩到死亡。湿度高时,患病部位产生大量灰色和黑色霉菌层,即病原菌分生孢子和分生孢子。叶瘤可能发生在水稻的整个生长期。分蘖至拔节期危害更大。水稻稻瘟病难以控制的主要原因是人们对水稻癌症和水稻之间的相互作用仍然缺乏深入的了解。稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)是一种丝状子囊菌,对水稻品种的致病性具有特异性,可分为不同的生理小种。稻瘟病菌在世代生长和侵染机制方面具有独特的特征。侵染水稻的水稻标记细菌的致病过程可分为以下几个阶段:(1)孢子在特定环境条件下萌发,孢子顶端会分泌类似胶水的物质并附着在水稻叶片表面;(2)湿度适宜时,成熟的分生孢子顶端细胞或基底细胞形成芽管,芽管在2-4小时内分化为附着细胞,并特异性吸附在水稻叶片表皮上;(3)附着细胞形成感染栓并分泌一些酶物质,这些酶物质通过细胞胞质黑色素增加形成的膨压穿透水稻表皮和细胞壁;(4)侵染栓在叶表皮细胞中分化成簇状次生菌丝,侵入邻近叶肉细胞;(5) 5?7天后,新分生孢子成熟并产生新的孢子细胞,孢子细胞从水稻叶片的病斑中释放出来,疾病进入下一个周期。

第二章抗爆近等基因系的鉴定

序言
稻瘟病是世界上水稻最严重的病害之一。化学防治和种植抗病品种是控制病害的常规方法。由于化学防治会造成环境污染,化学药物的残留也会对人体健康产生不良影响。另一方面,由于水稻癌症生理小种的快速变异,新种植的抗病品种在推广几年后将失去抗性。随着分子生物学的快速发展,中国科学家利用分子标记来定位和克隆一些无毒的病原菌基因。水稻中也发现了一系列抗病基因。此外,在分子水平上,病原菌生理小种与宿主抗性基因的相互作用机制也进行了深入研究。近等基因系广泛应用于水稻育种的每一个实践中,主要是培育多系品种。特别是对于变异快、病原菌生理小种多的病害,将多个抗性基因导入产量和品质较好的同一品种,获得的近等基因系具有相同的遗传背景和多个抗性基因,然后根据实际情况按比例混合种植,可以很好地提高高产优质品种的抗性持久性,发挥品种的生产潜力。在本研究中,茎秆稻云银对大多数水稻癌症病原菌表现出抗性。在本实验室初期,对该材料的抗病基因挖掘、抗病机制和调控途径进行了深入研究。通过与敏感材料丽江新团黑谷杂交获得近等基因系。消除遗传背景干扰对云种材料中抗性基因的精细定位和功能研究具有重要意义。

第三章抗爆近等基因系材料的材料和方法……25
第一节材料和方法……25
3.1.1测试材料……25
3.1.2试验方法……25
第二节结果和分析……31
3.2.1叶中差异表达蛋白点的质谱鉴定……31[/溴/] 3.2.2近等基因抗性和敏感性材料……33[/比尔/]第三节讨论荧光定量……41第四章中的[/溴/]候选蛋白质……38
BR/]第一节材料和试剂……41
4.1.1生物材料……41
4.1.2主要锻炼者……41
4.1.3主要锻炼者……42
第二节实验方法……42
第三节结果和分析……46

结论

根据前一章对谷蛋白转移酶和氧化酶功能的分析,它们在植物体防御和过氧化损伤修复中起着重要作用。编码碟形脂肪酶d的基因(图b)在水稻的正常生理过程中保持高表达。结果表明,在水稻抗病原菌的关键时期,磷脂酶D的表达在12h至48h间下调。据推测,磷脂酶D活性的降低可以减缓植物的生理生化反应,降低植物的代谢率,并维持体内抵抗外界生物胁迫的能量。在病原菌入侵水稻期间,编码鸟嘌呤核苷酸结合蛋白的基因(图e)的表达水平逐渐上调,然后下调。接种后96小时,基因表达水平恢复到Oh水平。这表明鸟噪声毒核苷酸结合蛋白是一种参与信号转导的蛋白,在抵抗外来入侵的过程中起着重要作用。
当植物处于不利环境中时,与植物信号转导相关的酶的特异性上调表达可以使植物体及时接收信号,做出适当的反应,维持植物的正常生长发育。本研究初步分析了获得的差异蛋白的相关功能和生理特性,为进一步探索水稻抗病机制提供了强有力的依据。根据这些准确的蛋白质序列信息,推导出相应的基因序列,从而为定位和克隆这些功能基因提供有效的依据。后续实验展望:本研究主要分析差异蛋白的功能。在后续实验中,希望分析疾病相关蛋白之间的相互作用、在抗病过程中执行的不同功能,并构建抗病反应的网络图。寻找病原体感染途径中的关键酶,为水稻抗病研究寻找新的方向。实验过程中的缺点:在燃烧光定量聚合酶链反应的实验过程中,误差大,重复性差。除了更标准化的个人实验操作之外,移液枪添加的试剂的低模板浓度和准确性也至关重要。

参考
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