1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
黄化苗突变体可以作为形态标记性状应用于杂交育种中,用于杂种一代纯度的鉴定,同时,也可以用来阐明叶绿体的形态建成,除此之外,还可以用来研究植物叶绿素含量与光合作用的关系,对于植物而言,叶片是光合作用的主要场所,关于植物叶片光合作用的研究对提高植物产量意义重大。
关于黄化苗突变体的研究有很多。
早期,人们通过研究发现叶色突变体的突变基因直接或间接影响光合色素的变化,特别是影响叶绿素合成和降解以及光合色素比例的失调,进而影响植物的光合效率,造成植物减产,常被认为是有害突变体。
2. 研究的基本内容和问题
本研究利用甘蓝型油菜为材料,通过EMS诱变处理得到黄化苗突变体材料,进而研究黄化苗突变体的表型特征、叶绿素含量的测定及其叶绿体的观察,最后利用SNP分子标记的方法定位黄化苗的黄化基因,为利用该黄化基因奠定基础。
在这个过程中,我们要能够熟练地运用EMS处理方法得到我们需要的黄化苗材料,从而观察比较黄化苗突变体与其野生型之间的差异,包括苗期表型的差异及叶绿体组织的差异。
在进行基因的定位操作时,要选出黄化性状明显的植株为材料,通过SNP分子标记手段对其定位,从而确定突变基因在染色体上的位置。
3. 研究的方法与方案
通过对本实验室甘蓝型油菜NJ7982经EMS诱变处理得到其黄化苗突变体cde1,对NJ7982和cde1进行苗期表型的观察比较、叶绿素含量的测定及叶绿体组织的透镜观察。
最后将黄化突变体与野生型甘蓝型油菜杂交后形成的F2代分离群体进行性状鉴定后,提取单株叶片的DNA,检测合格后进行SNP芯片的杂交试验,根据杂交信号利用相关软件将其转化为各样本的在各个标记位点的SNP基因型数据,再利用标记定位的软件实现对黄化基因的标记定位。
实验材料cde1是由甘蓝型油菜NJ7982经过EMS诱变处理而来,所有材料均种植于南京农业大学江浦农场;将黄化苗突变体与野生型甘蓝型油菜杂交后的F2代分离群体进行性状鉴定后即可进行定位,定位过程中,我们选取典型单株,取单株的幼苗叶片,提取DNA,进行SNP分子标记的实验,最终得到每个样本的SNP基因型分型数据,进行标记定位后即可确定突变基因的位置,从而通过图位克隆等技术手段研究该突变基因的功能,阐明其控制黄化苗产生的机理。
4. 研究创新点
叶色突变体的来源非常广泛,大致可以分为自然突变和人工诱变两类。
本研究是通过人工诱变中的化学诱变EMS诱导野生型甘蓝型油菜NJ7982发生突变产生黄化苗突变体cde1;在本研究的基因定位过程中,不同于SSR、RFLP等第二代分子标记技术,采用了最新的分子标记技术SNP分子标记方法。
在众多的分子标记中,SNP分子标记是当前遗传标记研究中最多,也是最有应用前景的分子标记。
5. 研究计划与进展
本研究在前期主要进行黄化苗突变体的获得和培养工作,将黄化苗突变体与其野生型植株种植于江浦实验农场。
苗期对幼苗进行表型观察及比较,同时,取幼苗叶片进行色素含量测定及叶绿体的观察。
研究中将刚采取的幼苗叶片立即冷冻在液氮中,温度保持在80 C,使用时取出即可。
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