1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
芽黄突变是体用于研究理论基础的重要材料,芽黄一般由自然突变、辐射诱变、EMS (Ethyl methanesulfonate)诱变、T-DNA插入、组织培养等引发的,通常是受一对隐性基因控制的可遗传性状。芽黄突变体叶片一般在苗期表现出黄化特性,随着植株的生长,叶绿素含量的增加,黄化的叶片逐渐变绿,可以用于研究叶绿体发育、光合作用途径(宋明梅,et al.,2014)。芽黄突变体不仅是研究光合作用、叶绿素合成途径、基因表达调控的理想材料,而且在棉花遗传育种和分子生物学研究上芽黄突变体可以作为一种新的种质资源培育新品种。现有的研究发现各芽黄突变体材料的差异主要表现在农艺性状和纤维品质性状(周小凤,et al.,2012),利用叶色突变这一容易识别的特点,将控制芽黄性状的基因转到杂交亲本中,作为指示性状鉴定种子纯度,节约时间和成本。
自Balls (1980)把在叶色上有差异的陆地棉和埃及棉杂交发现后代性状比为3:1开始,逐步发现叶绿素缺失的黄化突变体。1933年killough等首次报道陆地棉芽黄基因v1(Kmough and Horlacher,1933),目前已有26个芽黄基因在四倍体棉种中鉴定出来,涉及到22个芽黄突变体(宋美珍,et al.,2011)。美国学者鉴定的有 18 个,包括 v1、v2、v3、v4、v5v6、v7 ()、v8、v9、v10、v11、v12、v13、v14、v15、v16v17、v21、av1av2、yg1yg2(Rhyne, 1955; Duncan and PATE, 1967; Quisenberry and Kohel, 1970; Kohel, 1973; Turcotte and FEASTER, 1973; Kohel, 1974; Percival, 1974; Turcotte and Feaster, 1978; Kohel, 1983; Turcotte and Percy, 1988);中国学者鉴定的有 4 个,包括 v18、v19、v20、v22(张天真等,1986; 张天真等,1990)。其中,v2、v21、av1av2来源于海岛棉,yg1yg2来源于海陆杂种后代,剩余的 18 个突变体都是在陆地棉品种中发现的。定位方面,v1、v3、v5、v6、v8、v10、v11、v16、v17、yg1、yg2已经定位在第ⅩⅦ、ⅩⅤ、Ⅶ、Ⅱ、ⅩⅣ、Ⅻ、Ⅺ、Ⅶ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ连锁群上,仍有 15 个芽黄基因未定位到特定的连锁群或染色体上。
棉花芽黄突变体由于叶绿素的失衡造成叶色黄化,所以在叶绿素的生物合成过程中具有重要的价值(Meskauskiene,etal.,2001),在色素代谢和叶绿体结构和功能研究中,突变体中相应的色素异常对相应的叶绿素合成途径和叶绿体发育和光合作用研究提供理想的材(Beale,2005)。在叶色突变体中叶绿素的含量影响基因表达,对于研究细胞核和细胞器之间如何进行协调运作是十分重要的(Lopez-Juez,et al.,1998)。突变体与叶绿体和叶绿素有关的光合作用及其引发的激素和病理学等植物生理学领域也有很大的关系。目前在许多物种如拟南芥、水稻、黄瓜作物中已经克隆出多个与叶绿素合成及叶绿体发育相关的基因(Hansson, et al.,1999).通过功能基因组学的一系列研究把突变体应用到育种上,改良种质资源,或者作为标记性状利用到杂交棉制种。本次研究结果将为后期芽黄表型相关基因的克隆及基因功能研究奠定基础。
2. 研究的基本内容和问题
突变体是进行基因结构、功能及进化等研究的特种资源。
本研究拟对一个棉花芽黄突变体材料(v3)在生理特性及主要农艺性状的表现上进行分析研究,配制分离群体利用本实验室构建的高密度海陆遗传图谱中的位点信息及最新释放的TM-1基因组目标区段序列信息,进而在分子水平上初步探究芽黄机理,完成芽黄重要性状的基因定位研究。
将为更好地利用棉花芽黄突变体突变基因用于棉花新品种保持高产和良好纤维品质的转入基因做贡献
3. 研究的方法与方案
研究目标:
(1)田间形状调查。
(2)筛选多态性标记。
4. 研究创新点
由于芽黄突变型是由隐性单基因控制的性状,苗期就可辨认,所以芽黄突变体是鉴定棉花基因连锁群、同源转化群以及进行棉花突变基因图谱定位的理想试验材料;并且可以作为研究性状遗传的良好材料,用于天然杂交或不去雄人工辅助授粉,则为鉴定杂交种的良好标志性状亲本,可以节省制种的成本和劳力有效简化制种的途径。
5. 研究计划与进展
现已完成全田间形状调查,取样,模板DNA的提取,多态性标记筛选等工作。
预计:
2016.03-2016.04:完成多态性标记过群体。
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