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mutator转座子介导的玉米甜质突变体侧翼序列克隆

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华北农学报 2016年第2期31卷 28-31页

作者：成业么大轩刘云婷胡文静段会军河北农业大学华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室河北保定071001

为了探讨Mu转座子使玉米发生甜质突变的分子机理,利用Mu-AFLP方法分离mutator转座子插入位点的侧翼序列,并根据侧翼序列的延伸设计一对特异性引物P1、P2,验证转座子插入的真实性,同时对插入位点所在的基因进行生物信息学分析。结果显示... 详细信息

为了探讨Mu转座子使玉米发生甜质突变的分子机理,利用Mu-AFLP方法分离mutator转座子插入位点的侧翼序列,并根据侧翼序列的延伸设计一对特异性引物P1、P2,验证转座子插入的真实性,同时对插入位点所在的基因进行生物信息学分析。结果显示:侧翼序列长299 bp,插入位点位于第3染色体,该转座子的插入属于真实插入;突变基因全长5 746 bp,共编码592个氨基酸;所编码蛋白的理论分子量为67.5 k Da,疏水性氨基酸含量为42.06%,具有10个跨膜结构域,属于亲水性内膜蛋白。该结果为更好地利用mutator转座子创制甜玉米新种质奠定了基础,也对揭示玉米胚乳发育与淀粉合成机制具有重要意义。

关键词：甜玉米 mutator转座子玉米 Mu-AFLP

mutator转座子介导的玉米脆秆突变体的形态学、生物化学及遗传学分析

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Mutator转座子介导的玉米脆秆突变体的形态学、生物化学及遗传学...

作者：傅学乾华中农业大学

学位级别：硕士

茎秆脆性突变体是研究茎秆形成机制、进行秸秆改良的重要资源。茎秆强度是重要的玉米农艺性状,茎秆机械强度降低,容易导致植株倒伏,影响玉米的产量和品质;茎秆机械强度变化伴随有植株生化成分以及植株脆性的改变。我国每年产生多达2亿... 详细信息

茎秆脆性突变体是研究茎秆形成机制、进行秸秆改良的重要资源。茎秆强度是重要的玉米农艺性状,茎秆机械强度降低,容易导致植株倒伏,影响玉米的产量和品质;茎秆机械强度变化伴随有植株生化成分以及植株脆性的改变。我国每年产生多达2亿吨的玉米秸秆,改良玉米秸秆,使其适用于饲料、生物能源等用途,有利于提高资源的综合利用效率。因脆性突变体较为缺乏,有关玉米细胞壁合成机理的研究进展缓慢,获得更多脆性突变体将加快其研究步伐。在玉米中主要利用mutator转座子构建突变体库,mutator转座子具有较高的突变频率、较低的插入专一性、在基因组中自身拷贝数多等特点,容易在较少的群体内产生覆盖全基因组的大量突变体。从玉米自交系Zong31和携带活性（?）4uDR转座子的自交系W22杂交构建的突变体库中,筛选得到了茎秆和叶片都表现明显脆性的突变植株,经多代自交和表型鉴定,获得性状稳定的纯合突变体。本研究应用形态学、细胞学、生物化学和遗传学等方法分析了此突变体与正常玉米叶片机械强度、茎秆显微结构、植株生化成分的差异;并对杂交后代进行遗传分析,明确了此性状的遗传方式,为今后深入开展脆性基因的克隆、功能分析以及生物质能源利用研究等提供了基础材料。主要结果如下： 1、田间表型考察表明：在种子萌发和幼苗阶段,突变体与正常玉米的生长状况一致,无明显差别。脆性表型从4叶1心期开始出现,突变型植株的所有组织都表现出脆性,且在此后的各生育期持续存在。 2、突变体的茎叶同正常玉米相比,组织韧性和张力减弱,极易折断。叶片抗张力结果表明：西双版纳、武汉两地群体中脆性植株叶片断裂所需最大拉力分别为正常玉米的77.9%和61.7%,差异极显著。 3、石蜡切片结果显示：脆性植株茎秆组织在维管束数目、分布以及皮层纤维细胞层数上与正常植株差异不大。扫描电镜观察图显示：两者在组成维管束鞘的厚壁组织细胞上有差异,正常玉米植株的细胞壁厚,细胞腔小,结构紧密,而突变植株细胞壁薄,细胞腔大,排列松散。脆性突变体的细胞壁厚度为正常玉米的42.3%。 4、植株生化成分测定的结果表明：脆性植株与正常植株纤维素和可溶性糖的含量差异达到极显著水平,木质素含量差异达到显著水平。脆秆突变体中,纤维素含量占干物质总量的12.3%,显著低于正常玉米（26.7%）;可溶性糖含量占干物质总量的36.1%,显著高于正常玉米（12.4%）;木质素含量占干物质总量的16.9%,低于正常玉米（19.2%）;半纤维素略有降低,果胶质和脂类差异不明显。 5、2010年春在武汉种植的F1单株,田间表型正常;2010年秋在武汉及2010年冬在西双版纳分别种植的406个单株和214个单株的F2群体中正常和脆性植株的分离比分别为164：50和311：95,卡方测验表明符合3：1分离;2011年春武汉种植F2：3家系,其中纯合正常型家系83个,性状分离家系159个,脆性家系60个,卡方检测表明符合1：2：1分离比。遗传分析结果说明该脆性突变为单基因控制的隐性性状。 6、分别运用MuAIL-PCR、SAIFF以及Mu-Illumina等方法对此脆性材料进行了Mu侧翼序列的扩增,为后续实验积累了重要经验与数据。

关键词： mutator转座子纤维素脆秆突变体细胞壁机械强度

mutator转座子介导的玉米叶色突变体侧翼序列的克隆及遗传分析

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Mutator转座子介导的玉米叶色突变体侧翼序列的克隆及遗传分析

作者：杨伟峰河北农业大学

学位级别：硕士

玉米基因组测序完成为玉米功能基因组学研究开辟了新的篇章,也为玉米种质资源创制和分子育种奠定了重要基础。突变体是反向遗传学研究进行基因分离、克隆和功能解析的最理想、最有效的材料。mutator(Mu)转座子是玉米的内源转座子,具有... 详细信息

玉米基因组测序完成为玉米功能基因组学研究开辟了新的篇章,也为玉米种质资源创制和分子育种奠定了重要基础。突变体是反向遗传学研究进行基因分离、克隆和功能解析的最理想、最有效的材料。mutator(Mu)转座子是玉米的内源转座子,具有高诱变特点,极易获得遗传多样的突变体。与此同时转座子标签技术是开展玉米功能基因组学研究的重要策略。本研究中以含活性MuDR转座子的W22::Mu为父本,与优良自交系综31杂交,经多代自交或回交,筛选出了Mu转座子诱导的叶色突变体,作为本研究Mu转座子标签技术的分离叶色突变目标基因的材料。利用改良的MuTail-PCR、MuAFLP和illumina测序方法,分离Mu因子插入位点侧翼序列,并对Mu因子插入位点进行了真实性验证和生物信息学分析,获得了以下结果:1、共获得含Mu-TIR的侧翼序列129条,其中重复序列36条,特异性序列93条。特异性序列中插入位点为多拷贝序列的有18条占18.9%,对其余75条特异性单拷贝序列在玉米染色体上的分布进行定位:其中第4、第6和第7染色体分布较少,所占比例分别为2.67%,1.33%和4%,合计为8%;第2、第5、第8和第9染色体分布较多,所占比例分别为13.33%,13.33%,16%和18.67%,合计为61.33%。这75条序列平均长度约为600bp,其中在200～400 bp范围内有6条序列,在400～600 bp范围内有26条序列,在600～1000 bp范围内有43条序列,没有低于200 bp的序列。2、对75个9 bp正向重复序列进行分析,发现了5个Mu因子插入热点序列:GTCACGCAC,GTTAGCAGA,CHTTYCTAG,ATTCTCTAK和TGCAGTACA。3、对叶色突变群体利用MuAFLP的方法分离侧翼序列,对获得的差异条带进行回收、测序,将测序结果去载体和Mu-TIR序列,共获得14条Mu插入位点的目标序列,去除冗余序列2条和重复序列8条,获得4条目标序列作为进一步研究的对象,经验证共有2条为真实性插入位点。4、PPR突变位点,定位在玉米第6染色体上,Mu因子插入在基因5’UTR区,位于第121个碱基和第122个碱基之间;此突变位点的分离群体基因型比例符合孟德尔分离规律,但与表型不关联。5、PB1突变位点,定位在玉米第5染色体上,Mu因子插入在基因第1外显子中;突变位点其分离群体基因型比例符合孟德尔分离规律,但与表型不关联。

关键词：玉米 mutator转座子 MuTail-PCR MuAFLP PPR基因 PB1蛋白

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玉米mutator转座子

玉米科学 2007年第6期15卷 5-9页

作者：王益军徐明良邓德祥卞云龙扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/教育部植物功能基因组学重点实验室江苏扬州225009 中国农业大学国家玉米改良中心北京100094

mutator转座子因其拷贝数高、正向突变频率高、倾向于插入低拷贝的DNA序列等独特的遗传特性,已成为基因组学研究中重要的诱变剂之一。本文对mutator转座子的发现、mutator家族的分类、mutator转座子的特性、mutator元件的表观调控、Muta... 详细信息

mutator转座子因其拷贝数高、正向突变频率高、倾向于插入低拷贝的DNA序列等独特的遗传特性,已成为基因组学研究中重要的诱变剂之一。本文对mutator转座子的发现、mutator家族的分类、mutator转座子的特性、mutator元件的表观调控、mutator转座子标签在植物基因组学研究中的应用作了综述。对mutator系统的研究进行了展望。

关键词：玉米 mutator转座子标签

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玉米mutator转座子的研究进展

贵州农业科学 2013年第6期41卷 5-7页

作者：张少斌张力刘慧曹松屹王雪夏爽沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁沈阳110866

玉米mutator(Mu)转座子具有转座活性高、诱变能力强的特点,利用Mu插入突变可以构建大型玉米突变体库,从而有利于分离和克隆玉米的重要功能基因。介绍了Mu转座子的种类和特性,以及Mu因子在玉米突变群体构建和基因克隆中的应用,旨在为利... 详细信息

玉米mutator(Mu)转座子具有转座活性高、诱变能力强的特点,利用Mu插入突变可以构建大型玉米突变体库,从而有利于分离和克隆玉米的重要功能基因。介绍了Mu转座子的种类和特性,以及Mu因子在玉米突变群体构建和基因克隆中的应用,旨在为利用Mu转座子开展玉米功能基因组学研究和玉米分子标记辅助育种提供借鉴。

关键词：玉米 mutator转座子突变体

玉米mutator转座子的结构特征与作用性质

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玉米科学 2016年第2期24卷 47-50页

作者：高志勇谢恒星刘楠楠刘史力渭南师范学院化学与生命科学学院陕西渭南714099 陕西省河流湿地生态与环境重点实验室陕西渭南714099

玉米转座子系统主要有En/Spm系统、Ac/Ds系统和mutator系统3大类,其中mutator转座子易于插入到基因内部及基因周围,引起的正向突变频率为10-4~10-5,比野生玉米高出近30倍,所引起的突变大部分为隐性突变。由转座子引起的突变,可以通过TAI... 详细信息

玉米转座子系统主要有En/Spm系统、Ac/Ds系统和mutator系统3大类,其中mutator转座子易于插入到基因内部及基因周围,引起的正向突变频率为10-4~10-5,比野生玉米高出近30倍,所引起的突变大部分为隐性突变。由转座子引起的突变,可以通过TAIL-PCR的方法对相关的突变基因进行克隆。本文主要对mutator转座子的种类、结构特征和作用性质进行综述,并对mutator转座子的研究应用进行展望。

关键词：玉米 mutator转座子结构特征

玉米mutator转座子插入突变体库的构建和遗传分析以及脆杆突变体的初步研究

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玉米Mutator转座子插入突变体库的构建和遗传分析以及脆杆突变体...

作者：冯静华中农业大学

学位级别：硕士

玉米既是主要的粮食和经济作物,又是基础生物学研究的重要的模式植物。随着玉米全基因组测序工作的完成,它正成为禾本科植物功能基因组学研究的重要成员。在功能基因组学中,创建基因的功能缺失突变体是研究目的基因功能的最直接和有效... 详细信息

玉米既是主要的粮食和经济作物,又是基础生物学研究的重要的模式植物。随着玉米全基因组测序工作的完成,它正成为禾本科植物功能基因组学研究的重要成员。在功能基因组学中,创建基因的功能缺失突变体是研究目的基因功能的最直接和有效的途径,转座子插入诱变因为在基因敲除上具有极大的优势而受到了广泛地运用。玉米Mutaton转座子因其较高的转座活性常被用于构建大型插入突变体群体,成为分离、克隆玉米功能基因的重要工具之一。本研究利用带有高转座活性MuDR因子的玉米材料与中国优良玉米自交系Z31杂交,构建基于Mu因子插入的大型突变体库,通过田间鉴定突变表型及实验室内分离侧翼序列方法,对突变体库进行遗传评价,为进一步的功能基因组学研究提供材料和技术支持,主要研究结果如下： 1.构建了一个含有886个家系、17720个单株的M2突变群体。田间表型鉴定表明：其中的536个家系中的1031个单株有明显的突变表型,包括幼苗的白化与黄化、植株的高矮、叶片夹角的大小、雌雄穗的数量、叶色、花粉的育性、植株的脆性、穗位的高低等。 2.对（?）MuTAIL-PCR方法进行优化后,扩增、克隆得到695条MuDR因子插入侧翼序列,利用生物信息学方法分析得到374条非冗余的插入位点。 3.在获得的374条非冗余的插入位点中,有298个插入位点能够被电子定位到玉米基因组物理图谱单个位点上。实验结果揭示或印证了MuDR因子在玉米基因组中插入的一些特征：分布于玉米10条染色体上,偏向于插入到基因序列中,并在某些功能基因中有明显的插入偏好。 4.从突变群体中筛选得到2株脆杆突变体,通过与亲本Z31回交构建F2分离群体,表型鉴定发现脆杆与非脆杆的分离符合3：1的比例。生化成分测定显示脆杆突变体中纤维素的含量降低了50%,而可溶性糖的含量明显升高。细胞学观察发现脆杆突变体植株茎杆组织维管束细胞数目及形态正常,但其维管束鞘细胞的细胞壁厚度明显变薄于野生型的细胞壁厚度,推测维管束鞘细胞细胞壁厚度变薄可能是导致植株变脆的重要因素。 5.利用（?）fu-Illumina sequencing方法分离得到脆杆突变体中特异的Mu因子插入位点,并通过生物信息学方法确定了48个与脆杆相关的候选基因。

关键词：玉米(Zea mays L.) mutator转座子 MuDR因子插入位点 MuTAIL-PCR 脆杆突变体细胞壁

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玉米mutator转座子系统的应用及展望

山东农业科学 2018年第5期50卷 168-172页

作者：高志勇谢恒星李吉锋刘史力渭南师范学院化学与环境学院陕西渭南714099 陕西省河流湿地生态与环境重点实验室陕西渭南714099

转座子标签法是近年来发展起来的一种非常有效的分子生物技术,是一种利用TEs插入高等植物基因组中造成基因突变,然后通过分离TEs插入的旁邻序列,克隆出突变基因的策略。这种策略在高等植物的功能基因组学研究中十分有用。玉米转座子系... 详细信息

转座子标签法是近年来发展起来的一种非常有效的分子生物技术,是一种利用TEs插入高等植物基因组中造成基因突变,然后通过分离TEs插入的旁邻序列,克隆出突变基因的策略。这种策略在高等植物的功能基因组学研究中十分有用。玉米转座子系统主要有En/Spm系统、Ac/Ds系统和mutator系统三大类。其中mutator转座子易于插入到基因内部及基因周围,引起的正向突变频率为10^(-5)~10^(-4),比野生玉米高出近30倍,所引起的突变大部分为隐性突变。由mutator转座子引起的突变,可以通过TAIL-PCR的方法,对相关的突变基因进行克隆。当前通过这种方法,已经克隆出一些重要的基因。本文主要介绍了mutator转座子的应用,并对mutator转座子系统的研究前景进行了展望。

关键词：玉米 mutator转座子应用展望

mutator诱导的玉米白化突变体插入位点的遗传分析及代谢途径的构建

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中国农业科学 2010年第22期43卷 4571-4578页

作者：王婷婷翟立红苏旭冯静李娟高友军陶勇生张祖新郑用琏河北农业大学农学院/国家玉米改良中心河北分中心作物遗传改良国家重点实验室河北基地华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室

【目的】利用mutator(Mu)诱变群体获得、验证叶色白化突变体的Mu因子插入位点;解析玉米叶色变异相关基因及其代谢网络。【方法】以含有活性MuDR转座子的W22∷Mu为父本,与玉米自交系综31(Z31)杂交产生的M2和M3家系群体为材料,经表型性状... 详细信息

【目的】利用mutator(Mu)诱变群体获得、验证叶色白化突变体的Mu因子插入位点;解析玉米叶色变异相关基因及其代谢网络。【方法】以含有活性MuDR转座子的W22∷Mu为父本,与玉米自交系综31(Z31)杂交产生的M2和M3家系群体为材料,经表型性状的遗传分析和Mu插入位点的分离获得白化突变体,经生物信息学方法解析白化突变体产生的相关基因,同时构建产生白化突变代谢网络。【结果】对870个M2家系的16000余单株和M3种植的36个家系近700单株进行考察,获得了遗传稳定的白化突变体41株。经Mu-TAIL-PCR分析获得35条Mu因子插入序列;对靶位点序列分析,获得的14个靶位点可能与叶绿素合成及光合作用有关;利用其中6个靶位点构建了5条玉米叶色突变产生白化的叶绿素代谢网络途径。【结论】初步证实了Mu转座子插入的27个靶位点与叶色白化突变体的关联;建立了6个靶位点的玉米叶色突变产生白化的叶绿素代谢网络途径。

关键词：玉米(ZeamaysL.) 白化突变体 mutator转座子 Mu-TAIL-PCR 叶绿素代谢