陆地棉杂种优势相关circRNAs的鉴定与分析
杂种优势是生物界普遍存在的一种生物学现象，在农作物育种中得到了广泛的应用。棉花作为重要的经济作物，在农业、工业、医疗及国防建设等方面中也发挥着重要作用，促进了世界经济的发展。随着人们生活水平的提高，人们对棉花的需求越来越高，培育高产和优质棉花新品种尤为重要。因此，需要利用杂种优势来提高棉花的产量和品质。近几十年以来，世界各国的科学家们对杂种优势的遗传机制进行了大量的理论和试验研究。杂种优势的研究取得了一些新的进展，但杂种优势的遗传机理，特别是分子机制还不是很清楚，这制约了杂种优势在农业生产中的进一步利用。 本研究以丰产、抗病、优质的棉花品种中棉所12（Z12）为共同母本，以品质优良的J02-247（J）以及高产、抗病、适应性广的棉花品种百棉1号（B1）为父本，配制两对杂交组合，得到F1代杂交种Z12J和Z12B1。首先从产量性状和品质性状两个方面对田间数据进行分析。其次利用PEG和NaCl对亲本以及其杂交种棉花幼苗进行胁迫处理，分别从株高、形态性状和叶绿素含量测定等方面分析其抗逆性。最后利用高通量测序技术对亲本及其杂交种F1的五叶期幼苗、开花后0d胚珠（0day past anthesis，0DPA）和10DPA的纤维提取总RNA，并进行circRNA的测序分析，分别从营养生长阶段、纤维发育起始和纤维伸长阶段研究circRNA在亲本和F1之间的动态变化。最后挑选出与产量和纤维品质相关的circRNA来源基因。研究结果如下： 1、田间表型分析结果表明，两对杂交组合在纤维产量方面普遍较好，除Z12×B1和Z12×J组合的衣分（Lint percentage,LP）外，铃重（Boll weight,BW）、皮棉产量（Lint yield,LY/plan）和成铃数（Number of bolls,MNB）均是杂交种（F1）显性。但两对杂交组合在纤维品质上不一致，Z12×B1组合F1的纤维长度（FL）、纤维比强度（FS）、马克隆值（MIC）和纤维伸长率（FE）均优于亲本（Z12和B1）。除马克隆值（MIC）之外，Z12×J这个组合在纤维比强度（FS）、纤维长度（FL）、纤维伸长率（FE）均为父本（J）显性，并显著优于母本（Z12）。 2、PEG和NaCl处理棉花幼苗15d后，对两个杂交组合的杂交种和亲本分析发现，株高有一定的差异，但整体差异并不明显。NaCl处理下，Z12×B1和Z12×J两个杂交组合幼苗的抗逆性亲本优于两个亲本，且亲本叶片在PEG处理下表现出明显的干枯现象，而Z12B1和Z12J叶片只有少量的干枯现象。结果表明，杂交种的抗逆性优于亲本。 Z12叶绿素含量在干旱和盐胁迫下高于Z12×B1和Z12×J两个杂交组合的杂交种以及亲本，说明Z12在干旱和盐胁迫下生理状态相对稳定，胁迫对Z12的伤害相对较小；而在父本抗旱耐盐方面则较差。 3、对5个材料的五叶期幼苗、开花后0DPA胚珠和10DPA的纤维提取的总RNA进行circRNA的测序分析，Z12×B1和Z12×J两个杂交组合表现出相同的特征，胚珠中的circRNA数量高于纤维和叶片。基于Find_circ（默认参数）的研究结果，外显子来源的circRNA占主导地位，这与CIRI的结果相似。circRNA长度在150~99524bp之间，大多数的circRNA的长度小于2000bp，大于5000bp的是基因间的circRNA和内含子circRNA，说明circRNA的长度符合circRNA的特征。对亲本及F1的中的circRNA进行分析，Z12中检测到310个高质量circRNA，J中检测到321个高质量circRNA，Z12J中检测到303高质量circRNA，亲本和杂交种（Z12J）共有的circRNA有262个，对88个差异circRNA来源基因进行GO富集分析。在Z12中检测到了310个高质量circRNA，B1中检测到了287个高质量circRNA，Z12B1中检测到了313个高质量circRNA，亲本和杂交种（Z12B1）共有的circRNA有248个，对具有差异的101个具体差异的circRNA来源基因进行GO富集分析。结果表明：在Z12B1中novel_circ_0001679、novel_circ_0001680和novel_circ_00015537，3个来源基因与产量，可能参与产量形成过程。在Z12J中，来自novel_circ_0002071、novel_circ_0001630、novel_circ_0009489、novel_circ_0009998、novel_circ_0010000和novel_circ_0011595的6个来源基因可能参与到植物的产量形成。
棉花;杂种优势;遗传分析;农艺性状
河南科技学院
硕士
农艺与种业
王清连;秦腾飞;马玉霞
2022
中文
S562.03
2022-10-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）