玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析本科畢業(yè)論文

1、 . . . 編號(hào)NO：農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文論文題目 玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析 學(xué)生 學(xué)號(hào) 成績(jī) 82 學(xué)院 專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師職稱 副教授 材料目錄：1、任務(wù)書 （1）份2、開題報(bào)告 （含文獻(xiàn)綜述） （1）份3、指導(dǎo)教師評(píng)閱書 （1）份4、答辯記錄表 （1）份5、論文正文 （1）份6、其它材料農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文任務(wù)書學(xué) 院： 農(nóng)學(xué)院 教師： 勇生 職 稱： 副教授 2012 年 5 月 3 日專業(yè)名稱農(nóng)學(xué)論文題目玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析題目來源科研課題項(xiàng)目目的意義：玉米株高是重要的農(nóng)藝性狀，對(duì)作物的光和等重要的生理過程有影響。株高是玉米品種的重要農(nóng)藝性狀之一，

2、植株過高會(huì)降低種植密度、抗倒伏性和收獲指數(shù)，過低則影響群體通透性、易患病蟲害、降低生物產(chǎn)量。對(duì)玉米來說，適當(dāng)?shù)闹旮呤呛饬恳粋€(gè)優(yōu)良品質(zhì)的重要標(biāo)志。株高與產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、光合特性和抗倒伏性均密切相關(guān)。研究株高的遺傳規(guī)律對(duì)育種工作具有一定的指導(dǎo)作用。隨著育種工作的進(jìn)展，育種工作者把株高作為重要的選擇性狀，這不僅因?yàn)橹旮吲c其他重要經(jīng)濟(jì)性狀（如抗到和產(chǎn)量等）存在一定程度的遺傳相關(guān)性，而且株高本身是一個(gè)最直觀的、最方便的選擇指標(biāo)。因此，深入研究禾本科作物株高遺傳規(guī)律，可以作為育種工作者提供一些有益的遺傳信息，進(jìn)而推動(dòng)育種工作的進(jìn)展。可行性分析： 1. 研究成果 轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽技術(shù)是構(gòu)建轉(zhuǎn)座子插入誘變突變性狀與

3、基因功能聯(lián)系的有效途徑。2. 預(yù)期成果通過建立玉米PPR插入位點(diǎn)與株高表型的關(guān)聯(lián)，驗(yàn)證PPR基因與玉米株高性狀發(fā)育的相關(guān)性3. 可能存在的問題：因?yàn)橥蛔內(nèi)后w突變方向的不確定性，給篩選工作帶來不確定的因素。23 / 23進(jìn)度安排：1 2012.05種植試驗(yàn)材料。2 2012.052012.06查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)與本試驗(yàn)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。3 2012.082012.09 進(jìn)行玉米授粉以與株高的測(cè)量42013.012013.06 撰寫論文并修改，準(zhǔn)備答辯專家意見：該實(shí)驗(yàn)對(duì)玉米株高突變體進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，技術(shù)路線可行，預(yù)期結(jié)果明確，進(jìn)度安排合理，同意按計(jì)劃執(zhí)行。專家簽字：年 月 日學(xué)院意見:

4、同意立題并按計(jì)劃執(zhí)行。院長(zhǎng)： 年 月 日 農(nóng) 學(xué)院 農(nóng)學(xué) 專業(yè) 穆子洲 學(xué)生：現(xiàn)把 2012-2013 學(xué)年，第 二 學(xué)期的畢業(yè)論文安排下達(dá)給你，你本學(xué)期承擔(dān)的畢業(yè)論文任務(wù)如下：1、依據(jù)本任務(wù)書中論文題目、目的意義、可行性分析的容完成開題報(bào)告。2、按照開題報(bào)告的要求按期完成畢業(yè)論文各項(xiàng)工作的實(shí)施。3、完成畢業(yè)論文的撰寫。4、完成畢業(yè)論文的答辯。請(qǐng)按相關(guān)要求完成畢業(yè)論文任務(wù)。教師簽字：2012 年 5 月 3日農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文開題報(bào)告題 目：玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析學(xué) 院： 農(nóng)學(xué)院 學(xué)生： 穆子洲 專 業(yè)： 農(nóng)學(xué) 班級(jí)學(xué)號(hào)： 05 指導(dǎo)教師： 勇生 指導(dǎo)教師職稱： 副教授 201

5、2年 5月15 日學(xué)生穆子洲專業(yè)班級(jí)農(nóng)學(xué)0902班學(xué) 號(hào)05指導(dǎo)教師勇生職 稱副教授所在學(xué)院農(nóng)學(xué)院論文名稱玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析選題依據(jù)：研究玉米作物株高遺傳規(guī)律，可以玉米株高是重要的農(nóng)藝性狀，對(duì)作物的光和等重要的生理過程有影響。株高是玉米品種的重要農(nóng)藝性狀之一，植株過高會(huì)降低種植密度、抗倒伏性和收獲指數(shù)，過低則影響群體通透性、易患病蟲害、降低生物產(chǎn)量。對(duì)玉米來說，適當(dāng)?shù)闹旮呤呛饬恳粋€(gè)優(yōu)良品質(zhì)的重要標(biāo)志。株高與產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、光合特性和抗倒伏性均密切相關(guān)。研究株高的遺傳規(guī)律對(duì)育種工作具有一定的指導(dǎo)作用。隨著育種工作的進(jìn)展，育種工作者把株高作為重要的選擇性狀，這不僅因?yàn)橹旮吲c其他重

6、要經(jīng)濟(jì)性狀（如抗到和產(chǎn)量等）存在一定程度的遺傳相關(guān)性，而且株高本身是一個(gè)最直觀的、最方便的選擇指標(biāo)。因此，深入研作為育種工作者提供一些有益的遺傳信息，進(jìn)而推動(dòng)育種工作的進(jìn)展。文獻(xiàn)綜述：玉米是人類最重要的農(nóng)作物之一，在世界上很多國(guó)家都被廣為種植。長(zhǎng)期以來，玉米都是人類維持生存的基本食物和主要的動(dòng)物飼料原料。此外，非常多的生活必需品的加工都要用玉米作原材料?；蚪M草圖會(huì)幫助科學(xué)家解開玉米的基本生物學(xué)奧秘，人們可以借此尋找哪些基因能讓玉米更有營(yíng)養(yǎng)，哪些基因能使玉米更高效地被制取成乙醇。在玉米價(jià)格走高、出口量上升、乙醇需求激增等因素影響下，由此來看，以基因作為工具的玉米“改造”之路，將前途無限。玉米的

7、全基因組測(cè)序工作的完成，對(duì)于玉米功能基因組學(xué)的研究開啟了新的篇章。玉米是基本食物來源和主要的動(dòng)物飼料原料，也是植物遺傳學(xué)研究的重要模式植物。玉米基因組學(xué)研究是分子生物學(xué)的前沿領(lǐng)域，對(duì)認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象的本質(zhì)與農(nóng)作物品種的改良具有深遠(yuǎn)意義。玉米基因組學(xué)的研究也受到了世界各國(guó)的高度重視，北美、西歐和設(shè)在墨西哥的國(guó)際玉米小麥改良中心在該項(xiàng)研究中都投入了大量的人力和資金，研究進(jìn)展十分迅速。目前，玉米基因組研究向著以高密度遺傳圖譜為基礎(chǔ)構(gòu)建精細(xì)物理圖譜和全基因組測(cè)序的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)方向發(fā)展。這一工作的完成將大促進(jìn)玉米功能基因組學(xué)研究，為基因克隆，功能基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)和代組學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。PPR基因家族的

8、特點(diǎn)1.1 PPR蛋白的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)PPR基因編碼一種以35個(gè)簡(jiǎn)并氨基酸為重復(fù)單位串連排列組成的蛋白質(zhì)，稱為PPR蛋白。在每個(gè)PPR基序中，存在著酪氨酸、賴氨酸、亮氨酸、氨酸和甲硫氨酸等保守的氨基酸，在其它位置不存在明顯的同源性。在蛋白質(zhì)分子，PPR重復(fù)單元的數(shù)目由2到26個(gè)不等，平均是12個(gè)。它們串連重復(fù)排列，大約占蛋白序列的2/3左右。其中，約有一半的PPR蛋白重復(fù)單元之間沒有被其它的氨基酸序列打斷，而另一半PPR蛋白的重復(fù)單元之間有一段含有65到70個(gè)氨基酸殘基的間隔區(qū)1。由于這個(gè)基因家族與植物體中線粒體和葉綠體的功能有密切的聯(lián)系，因而該基因家族的發(fā)現(xiàn)受到了研究者的極大關(guān)注。PPR 基序在

9、各種生物中廣泛存在，它與具有蛋白結(jié)合活性的 TPR 基序（重復(fù)單元含有 34 個(gè)氨基酸殘基）有很大的相似性。大多數(shù)PPR蛋白定位在葉綠體和線粒體中，對(duì)葉綠體和線粒體基因的表達(dá)具有重要的調(diào)節(jié)作用。同時(shí)，在研究中也發(fā)現(xiàn)定位在細(xì)胞核的 PPR 蛋白2 。1.2 PPR蛋白的功能盡管PPR基因在植物量存在，但到目前為止，僅僅對(duì)極少數(shù)不同生物的PPR基因的功能進(jìn)行了分析。它們大多數(shù)定位在細(xì)胞器葉綠體或線粒體上，對(duì)細(xì)胞器基因的表達(dá)與植物發(fā)育具有重要的調(diào)節(jié)作用。葉綠體和線粒體是植物重要的細(xì)胞器，在植物的能量代和物質(zhì)代中起著非常重要的作用。從發(fā)現(xiàn)PPR 基因家族以來，由于它在線粒體和葉綠體基因表達(dá)調(diào)控中具有重

10、要作用，因此成為當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。1.3 PPR位點(diǎn)與葉色突變?nèi)~綠體和線粒體是植物重要的細(xì)胞器，在植物的能量代和物質(zhì)代中起著非常重要的作用。它們都是半自主性細(xì)胞器，具有自己的 DNA，能進(jìn)行自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，但大多數(shù)葉綠體和線粒體基因初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都要經(jīng)過加工才能成為成熟的RNA。研究發(fā)現(xiàn) PPR 蛋白作為 RNA 結(jié)合蛋白，其作用是在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)線粒體和葉綠體基因的表達(dá)。這一過程相當(dāng)復(fù)雜，包括許多高度特異的加工過程，如 5端和3端的轉(zhuǎn)錄后修飾，順式或反式剪切，轉(zhuǎn)錄本的穩(wěn)定性和去穩(wěn)定性等。在生物體，完整的線粒體的生物學(xué)發(fā)生過程需要核基因和線粒體基因的共同作用3-5。研究表明，許多核基因

11、編碼的蛋白質(zhì)在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)線粒體基因的表達(dá)。PPR 蛋白除參與葉綠體 RNA 的加工過程外，在線粒體 RNA 的加工過程中也具有重要的作用。線粒體是能量代的重要細(xì)胞器。它具有獨(dú)立于核染色體之外的遺傳物質(zhì)，能編碼提供自身生物發(fā)生和各項(xiàng)生命功能所需的部分遺傳信息。同大多數(shù)葉綠體基因一樣，它的初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物也必須經(jīng)過核蛋白因子的加工過程才能成為成熟的 RNA。 酵母 PET309 蛋白定位在線粒體上，對(duì)保持含有含子線粒體基因 COX1 初始轉(zhuǎn)錄物的穩(wěn)定性和成熟 mRNA 翻譯起到了重要作用6。展望從發(fā)現(xiàn)PPR基因家族以來，由于它在線粒體和葉綠體基因表達(dá)調(diào)控中具有重要作用，因此成為當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)

12、。最近幾年，對(duì)PPR基因的研究進(jìn)展迅速，特別是對(duì)PPR基因的克隆與功能研究取得了一定的進(jìn)展。盡管取得了一定的進(jìn)展，但當(dāng)前仍面臨許多問題，對(duì)PPR基因的克隆和功能分析，幾乎全部來源于這些基因的突變體，但突變體的篩選和獲得非常不易，這是因?yàn)樵S多突變體是致死的，或者在表型上沒有明顯的差異。并且，對(duì)這些基因的功能分析也只停留在初級(jí)階段，與這些基因相互作用的底物，以與如何相互作用，目前都不十分清楚。但隨著不同生物基因組測(cè)序工作的結(jié)束和生物信息學(xué)的發(fā)展，可以為將來PPR基因遺傳和功能的深入研究提供一個(gè)有力的技術(shù)平臺(tái)。參考文獻(xiàn)1 Ding YH, Liu NY, Tang ZS, et al. Arabid

13、opsis GLUTAMINE-RICH PROTEIN23 is essential for earlyembryogenesis and encodes a novel nuclear PPR motif protein that interacts with RNA polymerase II subunit III J.Plant Cell, 2006, 18(4): 815-830.2 Benne R, Van den Burg J, Brakenhoff JP, et al. Major transcript of the frameshifted coxII gene from

14、trypanosomemitochondria contains four nucleotides that are not encoded in the DNAJ. Cell, 1986, 46(6): 819-826.3Mackenzie S, McIntosh L. Higher plant mitochondria J. Plant Cell, 1999, 11(4): 571-586.4 Mulligan RM, Williams MA, Shanahan MT. RNA editing site recognition in higher plant mitochondria J.

15、 J Hered,1999, 90(3): 338-344.5 Manthey GM, McEwen JE. The product of the nuclear gene PET309 is required for translation of mature mRNAand stability or production of intron-containing RNAs derived from the mitochondrial COX1 locus ofSaccharomyces cerevisiae J. EMBO J, 1995, 14(16): 4031-4043.6 Mant

16、hey GM, McEwen JE. The product of the nuclear gene PET309 is required for translation of mature mRNAand stability or production of intron-containing RNAs derived from the mitochondrial COX1 locus ofSaccharomyces cerevisiae J. EMBO J, 1995, 14(16): 4031-4043.研究方法、容：1 BC3F2群體的構(gòu)建實(shí)驗(yàn)在市三分廠進(jìn)行，雌花則要求在玉米須（花絲，

17、柱頭）沒有從穗中抽出時(shí)就進(jìn)行套袋（專用的羊皮紙袋雌袋），用大頭針別好。等雌花花絲抽出1-2厘米時(shí)，在第一天下午給散粉的雄花套大袋，并且用曲別針別好。第二天上午進(jìn)行自交或采粉雜交，并掛牌記錄好授粉類型與授粉日期。2 玉米株高的測(cè)量在玉米成熟期，測(cè)量其株高。一般測(cè)量從玉米地面根部到雄穗頂部，采用的工具是桿尺，測(cè)量數(shù)據(jù)后并記錄清晰。記錄數(shù)據(jù)后采用方差分析，多重比較和分布圖的查看來得出最后結(jié)論。3 株高數(shù)據(jù)的處理采用單因素方差分析，利用excel表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，看其組間與組差異是否顯著，若是顯著，則用多重比較方法做進(jìn)一步分析。進(jìn)度安排：1 2012.05種植試驗(yàn)材料。2 2012.052012.0

18、6查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)與本試驗(yàn)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。3 2012.082012.09 進(jìn)行玉米授粉以與株高的測(cè)量42013.012013.06 撰寫論文并修改，準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師意見：論文選題針對(duì)性強(qiáng)，試驗(yàn)材料有代表性，試驗(yàn)方案可行，預(yù)期結(jié)果明確，同意開題。指導(dǎo)教師：2012年5 月 15日審 核 小 組 成 員姓 名職 稱備 注姓 名職 稱備 注開題報(bào)告記錄：審核小組評(píng)語：審核小組組長(zhǎng)：（簽字）2012年 5 月 15日學(xué)院意見：院長(zhǎng)：年 月 日農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書學(xué)生：穆子洲學(xué)號(hào)：05專業(yè)班級(jí)：農(nóng)學(xué)0902 所在學(xué)院：農(nóng)學(xué)院論文題目：玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析 農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院

19、， 071001指導(dǎo)教師評(píng)語：該同學(xué)遵守學(xué)校的各項(xiàng)規(guī)章制度，對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，能夠較好的完成各項(xiàng)實(shí)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)態(tài)度端正，具有較為扎實(shí)的生物科學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)。論文通過含有PPR插入位點(diǎn)的玉米BC3F2群體，建立玉米PPR插入位點(diǎn)與株高表型的關(guān)聯(lián)；篩選含有PPR插入位點(diǎn)的株高突變體。利通生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析測(cè)量的株高數(shù)據(jù)來確定PPR基因是否與玉米株高性狀相關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PPR基因與玉米株高性狀發(fā)育不相關(guān)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，研究方法可行，工作量較大，符合本科論文要求。論文寫作格式規(guī)，條理清楚，符合一般科技論文寫作要求。該生閱讀文獻(xiàn)資料較多，基本掌握了本學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)。論文不足之處

20、：（1） 文章參考文獻(xiàn)尚需進(jìn)一步完善(2) 注意文中個(gè)別專業(yè)詞成 績(jī) 評(píng) 定：是否同意答辯：同意答辯指導(dǎo)教師（簽名）： 年月日農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文答辯評(píng)分表評(píng)分指標(biāo)分 值評(píng) 價(jià) 容得 分論文選題10選題有重要理論意義或?qū)嵱脙r(jià)值。立題依據(jù)充分。文獻(xiàn)引用12閱讀、引用文獻(xiàn)資料較廣泛，較全面了解本領(lǐng)域?qū)W術(shù)動(dòng)態(tài)，綜合分析能力較強(qiáng)。論文難度與工作量14難度較大，工作量大。論文成果的創(chuàng)新性12有獨(dú)到見解，有較大的創(chuàng)新性成果。理論基礎(chǔ)與科研能力16具有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專門知識(shí)，具有較強(qiáng)的獨(dú)立從事科研工作的能力，研究方法和技術(shù)體系得當(dāng)。寫作能力16條理清楚，層次分明，說理透徹，文筆流暢，表格、繪圖準(zhǔn)確規(guī)

21、，中外文摘要簡(jiǎn)明扼要，語句通順，語確，符合科技寫作規(guī)。答辯報(bào)告10能簡(jiǎn)明扼要、重點(diǎn)突出地闡述論文或設(shè)計(jì)的主要容，有新見解，結(jié)論明確；時(shí)間掌握恰當(dāng)?；卮饐栴}10思維敏捷，邏輯性強(qiáng)，準(zhǔn)確流利地回答各種問題?？?分100注：本表為答辯小組成員評(píng)分用表，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參照農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文質(zhì)量評(píng)定參考標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013屆本科畢業(yè)論文答辯記錄表所在學(xué)院：農(nóng)學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：農(nóng)學(xué)0902班 時(shí) 2013年6月6日學(xué) 生 姓 名穆子洲學(xué) 號(hào)05指導(dǎo)教師勇生職 稱副教授畢業(yè)論文題目：玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析答 辯 小 組 成 員姓 名職 稱成 績(jī)姓 名職 稱成 績(jī)答辯小組評(píng)語：該生閱讀文獻(xiàn)資料較多，掌握

22、了本學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)。論文立題依據(jù)充分，試驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，研究方法可行，數(shù)據(jù)翔實(shí)可靠。論文寫作條理清晰，格式規(guī)，符合一般科技論文寫作要求。論文答辯中重點(diǎn)突出，思維敏捷，回答問題正確。答辯小組組長(zhǎng)：（簽字）年 月 日答 辯 成 績(jī)：注：本表與學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）一同在學(xué)院存檔（必須用鋼筆書寫）農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目：玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析學(xué) 院：農(nóng) 學(xué) 院專業(yè)班級(jí)：農(nóng)學(xué)0902班學(xué) 號(hào)： 05學(xué)生： 穆子洲指導(dǎo)教師： 勇生指導(dǎo)教師職稱： 副教授二O一 三 年 六月 六 日 玉米PPR插入位點(diǎn)突變表型的遺傳分析摘要：目的利用有PPR插入位點(diǎn)的玉米BC3F2群體，建

23、立玉米PPR插入位點(diǎn)與株高表型的關(guān)聯(lián)；篩選含有PPR插入位點(diǎn)的株高突變體。方法以優(yōu)良玉米自交系Z31 與具有原始來源活性W22:Mu 雜交構(gòu)建誘變?nèi)后wM1，M1自交獲得M2子粒，田間種植，對(duì)其進(jìn)行植株表型性狀的考察。對(duì)有突變性狀的M2與親本Z31 連續(xù)回交得到BC3F1，再自交獲得BC3F2，經(jīng)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法解析其株高形狀的變異。結(jié)果PPR插入位點(diǎn)構(gòu)建的分離群體與玉米株高性狀沒有出現(xiàn)共分離現(xiàn)象。結(jié)論P(yáng)PR基因與玉米株高性狀發(fā)育不相關(guān)。關(guān)鍵詞： 玉米；株高；PPR基因Genetic analysis of PPR insertion mutation phenotype of MaizeAbst

24、ract: ObjectiveWith maize BC3F2 population of PPR insertion site, construction of maize PPR insertion site and strains associated with high phenotypic screening of mutant strains; high containing PPR insertion site. method with maize inbred lines Z31 and W22: with the original source activity: Mu hy

25、brid construct mutation groups M1, M1 selfed to obtain M2 seed, field planting, study on the plant phenotypic traits. The M2 and its parent Z31 mutants in continuous backcross BC3F1, then were obtained by BC3F2, biostatistics analytical method and its height shape variation. resultsPPR insertion sit

26、e construction segregation population and maize plant height were isolated phenomenon does not appear. ConclusionPPR gene and maize plant height development of characters not relatedKeywords: corn; plant height; PPR gene 引言玉米是人類最重要的農(nóng)作物之一。玉米基因組測(cè)序的完成，為玉米功能基因組學(xué)研究開辟了光明前景。轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽技術(shù)是構(gòu)建轉(zhuǎn)座子插入誘變突變性狀與基因功能聯(lián)系的有效途

27、徑。轉(zhuǎn)座子又稱跳躍因子，是一段 DNA 片段，可以在生物的染色體組中從染色體的一個(gè)位點(diǎn)“跳”到另一個(gè)位點(diǎn)或從一條染色體轉(zhuǎn)移到另一條染色體上。1951 年McClintock1就發(fā)現(xiàn)了 DNA 轉(zhuǎn)座子。PPR基因家族是在植物中發(fā)現(xiàn)的最大家族之一，廣泛存在真核生物中，在擬南芥和水稻中分別約有466和650個(gè)成員，但在原核生物中的分布很少。它是以35個(gè)氨基酸為重復(fù)單位連續(xù)排列在一起為主要特征的，在動(dòng)物基因組中發(fā)現(xiàn)的PPR基因的數(shù)目很少，編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物不到10個(gè)，而在植物中，PPR基因形成了一個(gè)龐大的基因家族，有上百個(gè)成員。PPR蛋白家族在植物的生長(zhǎng)發(fā)育、細(xì)胞器組成、細(xì)胞質(zhì)雄性不育的育性恢復(fù)、RNA

28、的編輯加工、細(xì)胞核與細(xì)胞器之間信號(hào)傳遞、逆境防御等方面具有重要作用。在玉米育種過程中，玉米株型與其衍生的抗劣性、耐密性、抗倒性、結(jié)實(shí)性等具體指標(biāo)是影響產(chǎn)量的重要因素。株高是玉米品種的重要農(nóng)藝性狀之一。對(duì)玉米來說，適當(dāng)?shù)闹旮呤呛饬恳粋€(gè)優(yōu)良品質(zhì)的重要標(biāo)志。株高與產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、光合特性和抗倒伏性均密切相關(guān)2-4。研究玉米株高的遺傳規(guī)律對(duì)育種工作具有一定的指導(dǎo)作用。隨著育種工作的進(jìn)展，育種工作者把株高作為重要的選擇性狀，這不僅因?yàn)橹旮吲c其他重要經(jīng)濟(jì)性狀（如抗倒和產(chǎn)量等）存在一定程度的遺傳相關(guān)性，而且株高本身是一個(gè)最直觀的、最方便的選擇指標(biāo)。因此，深入研究玉米株高遺傳規(guī)律，可以作為育種工作者提供一些有

29、益的遺傳信息，進(jìn)而推動(dòng)玉米育種工作的進(jìn)展。本實(shí)驗(yàn)原理是利用轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽技術(shù)，構(gòu)建轉(zhuǎn)座子插入誘變突變性狀與基因功能聯(lián)系。通過含有PPR插入位點(diǎn)的玉米BC3F2群體，建立玉米PPR插入位點(diǎn)與株高表型的關(guān)聯(lián)；篩選含有PPR插入位點(diǎn)的株高突變體。利通生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析測(cè)量的株高數(shù)據(jù)來確定PPR基因是否與玉米株高性狀相關(guān)聯(lián)。1材料方法1.1材料 以優(yōu)良玉米自交系Z31 與具有原始來源活性W22:Mu 雜交構(gòu)建誘變?nèi)后wM1，M1自交獲得M2子粒，對(duì)每個(gè)自交M2果穗選取20 ?；ò咦蚜＿M(jìn)行種植，對(duì)其進(jìn)行植株表型性狀的考察。對(duì)有突變性狀的M2與親本Z31 連續(xù)回交得到BC3F1，再自交獲得BC3F2，田間種植作

30、為本實(shí)驗(yàn)的材料。1.2方法1.2.1BC3F2群體的構(gòu)建實(shí)驗(yàn)在市三分廠進(jìn)行，雌花則要求在玉米須（花絲，柱頭）沒有從穗中抽出時(shí)就進(jìn)行套袋（專用的羊皮紙袋雌袋），用大頭針別好。等雌花花絲抽出1-2厘米時(shí)，在第一天下午給散粉的雄花套大袋，并且用曲別針別好。第二天上午進(jìn)行自交或采粉雜交，并掛牌記錄好授粉類型與授粉日期。1.2.2玉米株高的測(cè)量在玉米成熟期，測(cè)量其株高。一般測(cè)量從玉米地面根部到雄穗頂部，采用的工具是桿尺，測(cè)量數(shù)據(jù)后并記錄清晰。記錄數(shù)據(jù)后采用方差分析，多重比較和分布圖的查看來得出最后結(jié)論。采用單因素方差分析，利用excel表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，看其組間與組差異是否顯著，若是顯著，則用多重比較

31、方法做進(jìn)一步分析。2結(jié)果與分析2.1對(duì)F2群體的株高的統(tǒng)計(jì)計(jì)算與分析把測(cè)量出來的株高數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、分布圖、和多重比較。得到以下圖表圖1 頻數(shù)分布圖通過頻數(shù)分布圖容易看出：F2玉米株高處于80-98cm的大概有13株，株高處于99-116cm的大概有20株 ，株高處于117-134cm的大概有30株，處于135-152cm的大概有45株，株高處于153-170cm的大概有60株，株高處于171-188cm的大概有120株，株高處于189-206cm的大概有25株，株高處于207-224cm的大概有160株，株高處于225-242cm的大概有50株，株高處于243-260cm的大概有20株?？?/p>

32、以看出F2群體的玉米株高數(shù)據(jù)都比較集中，并且有數(shù)據(jù)可以觀測(cè)到株高大部分處于171-224cm圍。差異源SSdfMSFP-valueF crit組間35795.3948948.84910.712452E-082.384804組578075.3692835.369總計(jì)圖2 株高單因素方差分析613870.7696F>F0.05 差異顯著，進(jìn)行多重比較F2家系株高平均值±SD多重比較P2253±4.81aAA197.82±2.06bAa194.36±1.6baa183.95±2.22cP1圖3 多重比較178.1±5.33c圖4分布圖

33、由多重比較結(jié)果可以看出親本Mu(P2)的平均株高顯著大于F2代的平均株高和親本Z31(P1)的株高；F2代顯性純合基因型AA、與F2代雜合基因型Aa平均株高差異不顯著；純合隱性基因型的平均株高與本Z31的株高差異不顯著。但F2代群體株高均大于Z31親本株高。3討論P(yáng)PR基因在植物量存在，它們大多數(shù)定位在細(xì)胞器葉綠體或線粒體上，對(duì)細(xì)胞器基因的表達(dá)與植物發(fā)育具有重要的調(diào)節(jié)作用。PPR蛋白參與RNA分子的成熟加工，由于其蛋白家族成員眾多，足以應(yīng)對(duì)高等植物中所有的RNA編輯過程研究發(fā)現(xiàn)PPR蛋白作為RNA結(jié)合蛋白，PPR蛋白是植物RNA編輯過程中重要的反式作用因子5，它們結(jié)合到RNA編輯位點(diǎn)的順式作用

34、元件上，募集進(jìn)行RNA編輯所需要的酶。一種PPR蛋白可能會(huì)參與植物基因轉(zhuǎn)錄本上多個(gè)位點(diǎn)的RNA編輯過程。其作用是在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)線粒體基因的表達(dá)，進(jìn)而影響植物體的生長(zhǎng)發(fā)育過程。對(duì)于玉米株高有一定的影響作用。同時(shí)，在研究中也發(fā)現(xiàn)定位在細(xì)胞核的 PPR 蛋白6。玉米群體產(chǎn)量的高低，取決于單株的生產(chǎn)能力，單株產(chǎn)量在移動(dòng)程度上決定了群體的產(chǎn)量水平，二者具有密不可分的關(guān)系。單株產(chǎn)量與多種因素有關(guān)，從生理生化特性和形態(tài)特征來分析，株高與產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、光合特性和抗倒伏性均密切相關(guān)2-4。對(duì)于高桿玉米，其光合作用面積將增大，進(jìn)而影響光合作用的物質(zhì)積累，對(duì)玉米產(chǎn)量有一定影響。較高的玉米植株，其抗倒性、抗風(fēng)性減弱，易發(fā)生玉米倒伏現(xiàn)象，影響玉米的產(chǎn)量。對(duì)于矮桿玉米，其光合作用面積將減小，進(jìn)而影響光合作用的物質(zhì)積累，但是其抗風(fēng)性、抗倒伏能力將增強(qiáng)，對(duì)于惡劣天氣有一定的承受能力。所以培育株高適當(dāng)?shù)挠衩字仓?，?/p>