【正文】 在對(duì)植物體本身有許多重要的作用。 劉建超 [73]以兩個(gè)葉面積差異顯著的親本 478武 312為基礎(chǔ)材料所構(gòu)建的 218個(gè) F8代的重組自交系為作圖群體， 將其定位 在第 2染色體 umc1542umc1518。嚴(yán)建斌 [67]玉米雜交組合豫玉 22 (綜387 l)為基礎(chǔ)材料 。 玉米籽粒和穗軸花色苷含量是數(shù)量性狀，由多個(gè)數(shù)量性狀位點(diǎn)控制，同時(shí)受環(huán)境影響。 Hou等發(fā)現(xiàn)花色苷可以阻塞有活性的分裂素蛋白至活酶路徑，從而有效抑制腫瘤的發(fā)生 [58]（ Hou et al., 20xx）。 Zhai, 20xx），種子和果實(shí)中花色苷的積累有利于預(yù)防害蟲(chóng)和紫外線的傷害，與其抗逆性密切相關(guān) [52535455]（ Hichem et al., 20xx。黑（紫）玉米中所含的花色苷主要是矢車(chē)菊素 3葡萄糖苷第一章 文獻(xiàn)綜述 7 （ Cy3glu） , 矢車(chē)菊素 3半乳糖苷（ Cy3gal），天竺葵色素 3葡萄糖苷（ Pg3glu） , 芍藥色素 3葡萄糖苷 Pn3glu等 [4849]（ Dpascualteresa et al., 20xx?；ㄉ帐菢?gòu)成植物花瓣、葉片、果實(shí)、種子等器官顏色的最主要水溶性色素 [4041]Klein et al., 1989。 Rhoades[35]研究基因劑量效應(yīng)對(duì)玉米糊粉層顏色的影響，指出影響玉米糊粉層顏色的 4個(gè)基因 A c、 R和 A2必須至少各有一個(gè)顯性基因，才能使糊粉層顯顏色。結(jié)構(gòu)基因直接編碼花色苷生物合成途徑中的生物合成酶類(lèi)．如 PAL、 4CL、 CHS、 CHI、 F3H、 DFR、 F3′H 、F3′5 H 、 ANS、 3GT等基因；另一類(lèi)是調(diào)節(jié)基因，它們調(diào)控花色苷生物合成基因的表達(dá)強(qiáng)度和模式．同時(shí)控制花色苷在時(shí)空上的變化，如 AN AN JAFl3和 ANL1等 [28]。應(yīng)用近等基因系等次級(jí)定位群體可以將遺傳背景的干擾效應(yīng)降低至最小，極大地提高 QTL定位的精度。第一章 文獻(xiàn)綜述 5 Grope等提出了一種“ in silico” QTL定位方法，在 15個(gè)近交系組成的群體中定位了老鼠疾病相關(guān)性狀的多個(gè) QTL[18]。目前 eQTL定位在酵母 [14]、玉米和老鼠 [15]等中得以應(yīng)用。靜態(tài) QTL定位只反映了 QTL從發(fā)育初始到觀察時(shí)期的累積效應(yīng)，難于掌握不同發(fā)育時(shí)期各個(gè) QTL的作用和提供有關(guān) QTL表達(dá)過(guò)程的信息 。 基于混合線性模型的復(fù)合區(qū)間作圖法（ Composite interval mapping based mixed linear model MCIM） 朱軍 [9]提出了用隨機(jī)效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法獲得基因型效應(yīng)及基因型與環(huán)境 互作 效應(yīng)，然后再用區(qū)間作圖法或復(fù)合區(qū)間作圖法進(jìn)行遺傳主效應(yīng)及基因型與環(huán)境互作效應(yīng)的 QTL 定位分析。 同 IM 一樣，將回歸效應(yīng)視為固定效應(yīng)，不能分析基因型與環(huán)境的互作及復(fù)雜的遺傳效應(yīng)（如上位效應(yīng)等） 。與單標(biāo)記分析法相比，區(qū)間作圖法具有以下特點(diǎn)：能從支撐區(qū)間推斷 QTL 的可能位置；可利用標(biāo)記連鎖圖在全染色體組系統(tǒng)地搜索 QTL,如果一條染色體 上只有一個(gè) QTL，則 QTL 的位置和效應(yīng)估計(jì)趨于漸進(jìn)無(wú)偏； QTL 檢測(cè)所需的個(gè)體數(shù)大大減少。統(tǒng)計(jì)方法有方差分析法，均值分析法，矩估計(jì)法，最大似然法。 基因的加性效應(yīng)，顯性效應(yīng)，上位性效應(yīng)的定義分別是，加性效應(yīng)是等位基因的累加效應(yīng)，是遺傳中可以固定的因素，也稱為育種值，顯性效應(yīng)是等位基因之間的互作效應(yīng)，是遺傳中不能固定的因素，可以產(chǎn)生雜種優(yōu)勢(shì)。微效基因與主效基因間可以重組，連鎖等。為了定位的結(jié)果更準(zhǔn)確需要多設(shè)計(jì)引物。通過(guò) 兩個(gè)群體的籽粒和穗軸花色苷含量的方差分析發(fā)現(xiàn)不同基因型間玉米籽粒與穗軸花色苷平均含量差異顯著，基因型不同籽粒與穗軸花色苷的平均含量也不同。 到目前為止關(guān)于玉米上位性方面的研究多為玉米株高、穗位高、單株總?cè)~數(shù)、穗位葉長(zhǎng)、穗位葉寬和穗位葉面積之間的上位性研究，還 有在玉米出子率進(jìn)行上位性效應(yīng)分析，而對(duì)玉米花色苷的上位性研究很少。 單位代碼 10635 學(xué) 號(hào) 1120xx307000784 碩士學(xué)位論文 玉米籽粒、穗軸花色苷含量?jī)蓚€(gè)顯性基因的上位性研究與玉米葉脈葉耳顏色的進(jìn)一步定位 論文作者： 袁文娟 指導(dǎo)教師： 蔡一林 教授 學(xué)科專(zhuān)業(yè)： 生物化學(xué)與分子生物學(xué) 研究方向： 玉米分子育種 提交論文日期： 20xx 年 4 月 10 日 論文答辯日期： 20xx 年 6 月 1 日 學(xué)位授予單位：西南大學(xué) 中 國(guó) ? 重 慶 20xx 年 6 月 獨(dú)創(chuàng)性聲明 學(xué)位論文題目 玉米籽粒、穗軸花色苷含量?jī)蓚€(gè)顯性基因上位性研究與玉米葉脈葉耳顏色的進(jìn)一步定位 本人提交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果?；ㄉ沼卸喾N保健功能，花色苷最主要的功能是可以清除自由基，具有抗氧化抗衰老的功能 。 MuSBC4F MoSBC4F3兩個(gè)群體的基因型確定通過(guò)定位結(jié)果的最近標(biāo)記的帶型進(jìn)行確定，最后得出基因型個(gè)數(shù)的分離比符合孟德?tīng)柕倪z傳定律 9： 3： 3： 1，說(shuō)明籽粒和穗軸花色苷的含量基因主要是受這兩個(gè)非等位基因控制的。加大葉脈葉耳基因附近引物的篩選力度，通過(guò)電泳篩選 BC4F3有差異的引物只有 3 對(duì)。微笑基因?qū)Νh(huán)境非常敏感，所以數(shù)量性狀的表型性狀容易受環(huán)境的影響，微效基因還有多個(gè)效果，不僅對(duì)數(shù)量性狀產(chǎn)生作用還對(duì)其他別的性狀有一定的作用。 主效基因，微效基因，修飾基因都對(duì)數(shù)量性狀有作用，數(shù)量性狀的表型受這三種基因的表達(dá)，三種基因?qū)?shù)量性狀的影響不同，主效基因的影響較大，對(duì)數(shù)量形狀的表型起的作用相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，一般情況數(shù)量性狀是由幾個(gè)主效基因共同控制的，修飾基因?qū)Ρ硇偷挠绊戄^小，主要是對(duì)主效基因起修飾的作用，而微效基因?qū)Ρ硇偷挠绊懸埠苄?，這些微效基因的作用是可以累加的，對(duì)環(huán)境很敏感 。 定位的方法 通過(guò) QTL與標(biāo)記間的連鎖關(guān)系，確定 QTL于標(biāo)記間的距離并將其定位到遺傳圖譜上，根據(jù)標(biāo)記數(shù)目的不同分為單標(biāo)記，雙標(biāo)記，多標(biāo)記。區(qū)間作圖法可以估算 QTL 加性和顯性效應(yīng)值。存在的不足是： 由于將兩側(cè)標(biāo)記用作區(qū)間作圖，對(duì) 相鄰標(biāo)記區(qū)間的 QTL 估計(jì)會(huì)引起偏離 。 但是 MIM 模型相當(dāng)復(fù)雜，計(jì)算需要很長(zhǎng)時(shí)間，待估參數(shù)的數(shù)目隨著 QTL 的增大呈指數(shù)增長(zhǎng)，而且如何確定合適臨界值目前還沒(méi)有現(xiàn)成理論， QTL 效應(yīng)可能會(huì)被側(cè)連標(biāo)記區(qū) 間之外的標(biāo)記變量吸收，還有就是標(biāo)記背景不同對(duì)作圖結(jié)果影響很大，難以推廣到上位性互作 QTL的定位，章元明等研究認(rèn)為， MIM只能檢測(cè)具有主效QTL 間互作，對(duì)于效應(yīng)小的 QTL 很難檢測(cè)到。 1． 3 QTL 定位方法的最新進(jìn)展 QTL 動(dòng)態(tài)定位 單標(biāo)記分析法、區(qū)間作圖法、復(fù)合區(qū)間作圖法、多重區(qū)間作圖法等均是針對(duì)某一時(shí)間點(diǎn)數(shù)量性狀觀測(cè)值的 QTL定位 ,即靜態(tài) QTL定位 (static mapping， SM)。當(dāng) eQTL的遺傳連鎖與該基因的位置一致時(shí)，便可確定與數(shù)量性狀有關(guān)的基因。目前種質(zhì)資源新基因發(fā)掘的 QTL統(tǒng)計(jì)方法主要包括關(guān)聯(lián)分析、“ in silico”方法和基于 IBD的混合模型方法。這類(lèi)群體是由供體親本與受體親本經(jīng)過(guò)多代回交以后選育形成的，株系間除目的性狀外遺傳背景基本一致。根據(jù)基因?qū)ㄉ丈锖?成的作用可分為結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因 [27]。 Anderson[34]研究發(fā)現(xiàn)，某些有關(guān)玉米種皮顏色的基因在遺傳上是等位基因或緊密連鎖，有大量的基因參與性狀的表達(dá)。 黑玉米是玉米栽培中的一個(gè)變種，因籽粒中色素成分含量高而成黑色（紫色）。自然條件 下花色素（ anthocyanidins）通常與葡萄糖、木糖等糖類(lèi)結(jié)合，其中矢車(chē)菊素 3葡萄糖苷在自然界中分布最廣 [47](Kong et al., 20xx)。 Yang amp?；ㄉ湛梢愿纳迫撕蛣?dòng)物的整體視西南大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 覺(jué)功能，研究報(bào)道，花色苷提高視覺(jué)靈敏度的主要原因是花色苷刺激視網(wǎng)膜色素再生 [57]（ Matsumoto et al., 20xx）。數(shù)量性狀由于受多基因控制，并存在環(huán)境影響，對(duì)其研究難度很大。采用 QTLMapper1— 6統(tǒng)計(jì)軟件檢測(cè)控制這些性狀的加性效應(yīng) QTLs和加性加性上位性 QTLs，共檢測(cè)到 19個(gè)加性效應(yīng) QTLs和 14對(duì)上位性 QTLs。程紅亮 [71]利用出現(xiàn)淡綠色幼苗的自交系 4H8雜合體以及其與綠色自交系 406構(gòu)建的一套分離群體對(duì)葉色淡綠色突變體進(jìn)行了遺傳分析，并用 SSR分子標(biāo)記將該基因初步定位在第 1染色體的長(zhǎng)臂上， 鄭洪建 [72]玉米葉片保綠性基因 QTL定位到第 1， 2， 5， 8， 9染色體上?；ㄉ帐菢?gòu)成植物花瓣、葉片、果實(shí)、種子等器官顏色的最主要水溶性色素 [76]，是由苷元與葡萄糖以糖苷鍵形式結(jié)合形成的 一類(lèi)廣泛存在于植物 體內(nèi) 的類(lèi)黃酮多酚化合物 [42]。 上位性的研究可以豐富花色苷的遺傳基礎(chǔ) ,為遺傳改良提供依據(jù)。 20xx 年上半年種植 BC4F3于歇馬玉米基地，每小區(qū)種植 20 株，重復(fù) 2 次，種植密度為 45000株 hm2，套袋自交用于表型和基因型測(cè)定。母本木 6 為白玉米自交系籽粒為白色，穗軸為白色， Mo17 為黃玉米自交系，籽粒穗軸都為黃色 ,父本 SDM 是黑玉米自交系籽粒是黑色和穗軸都是深紫色的，如圖 所示?；ㄉ兆钪饕纳砘钚怨δ苁亲杂苫宄芰涂寡趸芰? [79]。 關(guān)于玉米葉脈與葉耳顏色的定位方面未見(jiàn)相關(guān)研究。生育期 3個(gè)性狀 QTL的上位性分析 , 都檢測(cè)到 3對(duì)加性 加性上位性互第一章 文獻(xiàn)綜述 9 作效應(yīng) ,分別可以解釋 %～ %,% ～ %和 %～ %的表型遺傳變異。 Cockerham 于1954年進(jìn)一步將上位性方差分解為加性加性 (AA)、加性 x顯性 (AD)以及顯性顯性 (DD) [64]。 Tsuda 等的試驗(yàn)證明花色苷可以作為功能保健食品，有效預(yù)防肥胖和糖尿病 [61]（ Tsuda et al., 20xx） 。 Sperdouli amp。玉米、金魚(yú)草和矮牽牛是研究花色苷代謝途徑并分離基因的重要物種，代謝途徑中的多數(shù)反應(yīng)在三個(gè)物種中相同，在某些反應(yīng)上不同的物種也存在差別。 花色苷結(jié)構(gòu)和代謝途徑 花色苷是花色素和苷元與糖以糖苷 鍵形式結(jié)合，其結(jié)構(gòu)母核是 2苯基苯并吡喃陽(yáng)離子，屬于類(lèi)黃酮化合物。 Sourdille等 [37]對(duì)含 392單株的 F2群體的葉緣、主莖、穎片和花絲等顏色基因的 QTL定位，檢測(cè)到 8個(gè)位點(diǎn)，分別位于第 第 第 第 第 第 第 10染色 體，其中第 2和第 10染色體上的 QTL對(duì)表型的貢獻(xiàn)率最大。有研究結(jié)果指出，在玉米籽粒顏色的進(jìn)化過(guò)程中，調(diào)節(jié)基因的作用非常重要。研究設(shè)計(jì)高效的 QTL定位方法勢(shì)在必行，包括建立新的作圖群體、新的統(tǒng)計(jì)分析方法、以及以一種分子標(biāo)記方法輔助的 QTL選擇等。 Zhang等應(yīng)用該方法定位了玉米 GDUSHD(growing degree day heat units to pollen shedding)的 8個(gè) QTL[20]。但是，若兩者攜帶相同等位基因，即使其效應(yīng)較大。 eQTL 定位 20xx年 Jansen等提出了 eQTL定位方法 [13]。此西南大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 外該模型可以擴(kuò)展到分析具有加 加、加 顯、顯 顯上位的各種遺傳主效應(yīng)及其與環(huán)境互作效應(yīng)的 QTL。這種新的作圖法被命名為多重區(qū)間作圖法，它屬于同時(shí)在多個(gè)區(qū)間上檢測(cè)多個(gè) QTLs 的 方法，待估參數(shù)多，計(jì)算量大。 復(fù)合區(qū)間作圖法（ Composite interval mapping,CIM） 是 Zeng[5] 提出的結(jié)合了區(qū)間作圖和多元回歸特點(diǎn)的一種 QTL 作圖方法。 、連續(xù)性與間斷性變量 [3]、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性狀、單一性狀與多個(gè)相關(guān)性狀聯(lián)合 [4]、單個(gè)組合與多個(gè)組合聯(lián)合以及兩個(gè)親本與多個(gè)親本甚至育成品種群體的 QTL定位方法。上位性效應(yīng)是由非等位基因間互作產(chǎn)生的，對(duì)數(shù)量性狀的表型有很大的作用，加性效應(yīng)加性效應(yīng)互作產(chǎn)生的上位性效應(yīng)可以遺傳并逐漸固定，加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)產(chǎn)生的上位性效應(yīng)與雜種優(yōu)勢(shì)有關(guān)，在低世代的育種時(shí)影響數(shù)量性狀的選擇效果。質(zhì)量性狀的基因受環(huán)境影響不明顯，可以穩(wěn)定遺傳。用篩選出來(lái)的差異引物和新設(shè)計(jì)的引物對(duì)葉脈葉耳顏色進(jìn)一步定位，最后葉脈葉耳都定位到區(qū)間 J34bnlg1028，物理距離為 1304kb ，極大地縮短了物理距離，為下一步克隆提供依據(jù)。兩個(gè)群體的籽粒和穗軸花色苷含量的兩個(gè)基因上位性分析表明：一個(gè)基因單獨(dú)作用時(shí)對(duì)籽粒和穗軸花色苷的影響都比較低，兩個(gè)基因互作時(shí)對(duì)花色苷的影響比較大。 本文利用西南大學(xué)玉米研究所新育種的材料黑玉米自交系 SDM，以 SDM為父本，以木 6， Mo17分別為母本，構(gòu)建兩個(gè)回交群體，通過(guò)前景選擇和背景選擇獲得兩個(gè)近等基因系 BC4F3，對(duì)控制玉米籽粒和穗軸的花色苷含量?jī)蓚€(gè)主效基因進(jìn)行上位性研究。 學(xué)位論文作者： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解西南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本