一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

玉米微管动态调控基因ZmTFCB、其拷贝数鉴定分子标记及应用的制作方法

2021-11-20 04:20:00 来源:中国专利 TAG:
no.9所示;在zmtfcb基因启动子区(b73v4:27642902

27643719),涉及多个长片段的插入缺失,影响zmtfcb基因的表达,对于copy1、copy2、copy3、b73,其侧翼的核苷酸序列分别如seq id no.2~seq id no.5所示;5’utr区(b73v4:27641197

27641682),涉及copy4特异的144bp片段的缺失,其侧翼的核苷酸序列参见seq id no.6~seq id no.7。
9.转基因功能互补验证表明zmtfcb突变是导致tfcb籽粒表型的基因(见图1e),zmtfcb定位于微管(见图3),参与微管的动态调控(见图4a

b),zmtfcb突变使微管的数目减少、微管阵列由横向排列变为和纵向排列(见图4c

e),对微管抑制剂不敏感(见图4f

g)。
10.基于启动子和5’utr的核苷酸多态性开发了可用于鉴定zmtfcb不同拷贝的分子标记indel1和indel2。
11.研究获得了indel1和indel2在自然群体中的分布信息,并与zmtfcb的表达水平进行相关性分析,结果表明zmtfcb的不同拷贝的启动子与其表达量显著相关。野生型的zmtfcb表达量最高,其次为包含copy1和copy2的自交系,包含copy1、copy2、copy3的自交系,包含copy2、copy3、copy4的自交系和包含copy2、copy3、copy4的自交系,而包含copy2和copy3的自交系表达量最低。
12.与现有技术相比,本发明的主要有益技术效果在于:1. 首次揭示了zmtfcb对玉米胚乳发育的影响及对微管动态的调控;即zmtfcb调控细胞微管动态,影响细胞分裂和籽粒发育。
13.2. zmtfcb的不同拷贝的表达量差异显著,而明确不同遗传背景下zmtfcb的拷贝数对于解析其调控微管动态平衡和细胞分裂的分子机制十分重要;本发明进一步提供了鉴定zmtfcb拷贝数的分子标记,为该基因的利用提供了高效的检测标记,在玉米种质资源分析、分子辅助遗传育种等方面有着广阔的应用前景。
14.3. 本发明提供的检测方法准确性高、操作简单,为zmtfcb在分子标记辅助育种的利用提供了技术支持;为在育种选系和杂交种组配过程中甄选和利用具有有利单倍型拷贝数的种质提供了有力的技术工具。
附图说明
15.图1为zmtfcb基因结构及功能验证图;图中,a:zmtfcb基因的图位克隆;b:zmtfcb基因结构;c:zmtfcb在野生型和突变体中的氨基酸序列比对;d:zmtfcb基因的半定量;e:zmtfcb的转基因验证。
16.图2为tfcb突变体籽粒及苗期表型图;图中,a:分离果穗上籽粒表型;b:野生型和突变体籽粒的比较;c:野生型和突变体籽粒纵切面比较;d:野生型和突变体籽粒百粒重差异;e:野生型和突变体苗期表型差异;f:野生型和突变体籽粒芽率差异。
17.图3为zmtfcb的亚细胞定位图;其中,a:zmtfcb

gfp信号;b:α微管蛋白信号;c:合并信号;d:c图中白色虚线部分信号的一致性展示图。
18.图4为zmtfcb影响微管聚合和微管方向图;其中,a:zmtfcb与微管共沉淀图;b:zmtfcb的免疫杂交图;c:野生型和突变体根尖细胞中微管的免疫荧光图;d:c图中微管方向的分布图;e:c图中微管数目的比较图;f:微管抑制剂处理后野生型和突变体的根长表型;g:f图中不同时间段野生型和突变体根长的比较图。
19.图5为indel1、indel2的pcr分子标记图;图中,a:indel1的pcr标记图,红色星号标注条带为野生型,白色星号标注条带为copy1,黄色星号标注条带为copy3,蓝色星号标注条带为copy2;b:indel2的pcr标记图,红色星号标注条带为野生型,橙色星号标注条带为copy4。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式,但以下实施例只是用来详细说明本发明,并不以任何方式限制本发明的范围。
21.在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明,均为常规仪器设备;所涉及的试剂及原料如无特别说明,均为市售常规产品;所涉及的试验、检测方法,如无特别说明,均为常规方法。
22.实施例1:zmtfcb基因的克隆和功能验证利用本发明人课题组在育种选系过程中发现的玉米籽粒自然突变体tfcb(2011年夏,河南长葛,采集人:汤继华)及其f2分离群体,通过遗传分析和图位克隆,将目的基因定位于玉米第2染色体上约348kb的物理区间内(见图1a)。
23.图位克隆过程中用到的连锁标记及其序列见表1。候选区段内8个蛋白编码基因的测序和半定量分析结果表明,编码微管蛋白折叠辅助因子b的zm00001d002942基因是潜在候选基因,在突变体中存在两个拷贝(copy1和copy3),copy3编码区第7个外显子上存在导致翻译提前终止的ga缺失(见图1b和1c),启动子区存在引起其表达显著下调的多个长片段缺失(见图1d,表2)。
24.为验证该候选基因,构建了由ubi启动子驱动的zmtfcb过表达载体并转化玉米自交系kn5585的幼胚,将获得的过表达转基因株系(zmtfcb

oe)与zmtfcb杂合子( /

)杂交,对自交得到的f2果穗籽粒表型进行标记鉴定,结果表明zmtfcb的隐性纯合基因型(

/

)籽粒能够被zmtfcb

oe回补而表现野生型表型(见图1e)。
25.表1 ztfcb克隆所用引物及序列

26.实施例2:zmtfcb调控胚乳微管动态为明确zmtfcb的功能和作用部位,构建了pro35s:zmtfcb

gfp表达载体,并在烟草叶片表皮细胞中瞬时表达,激光共聚焦显微镜观察显示gfp信号与α微管蛋白的红光信号重叠(见图3),表明zmtfcb在微管发挥作用。
27.同时,纯化的zmtfcb蛋白与微管及微管稳定剂紫杉醇体外共孵育,通过共沉淀试验证明zmtfcb在体外能够与微管结合(见图4a)。
28.bn

page和wb试验表明tfcb突变体中的微管蛋白聚合受限(见图4b),根尖分生组织细胞中微管数目减少(见图4c

e),微管陈列方向发生改变(见图4 c

e),其生长对微管抑制剂不敏感(见图4f

g),胚乳细胞核内复制受阻(见图5)。该结果表明zmtfcb调控微管的聚合和胚乳细胞的分裂。
29.实施例3:zmtfcb的分子标记设计针对indel1(29bp、95bp、1078bp、16bp、143bp的插入/缺失)、indel2(144bp的插入缺失),开发了易于检测的pcr分子标记。
30.(1)b73v4:27642902

27643719,表明indel1在参考基因组b73第四版上的实际位置;基于此,设计如下indel1引物(见seq id no.10~seq id no.11):indel1f: 5
’ꢀ
cgtagaactccgctcgatga3’;indel1r: 5
’ꢀ
gcaggataaggatggtgtgc3’。
31.(2) b73v4:27641197

27641682,表明indel2在参考基因组b73第四版上的实际位
置;基于此,设计如下indel2引物(见seq id no.12~seq id no.13):indel2f: 5
’ꢀ
acatgttaacggggcagaga3’;indel2r: 5
’ꢀ
attggagtgggtgatgagca3’。
32.实施例4:玉米基因zmtfcb的分子标记的检测针对启动子的indel1分子标记的检测,包括以下步骤:(1)反应体系为:dna模板(30~50ng/μl)
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2μlleft primer (10μm)
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0.5μlright primer (10μm)
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0.5μlddh2o
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2μl2
×
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5μl 。
33.(2)indel1的pcr扩增程序为:1 cycle 95℃ 5min35 cycles
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95℃变性15s、56℃退火20s、72℃延伸15sdelay
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72℃ 10minsoak
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25℃ 。
34.indel1的pcr标记图如图5所示。
35.针对启动子上不同拷贝插入缺失片段的差异,设计了indel1标记用于鉴定copy1、copy2、copy3和b73,其扩增产物长度分别为1895bp、627bp、562bp和818bp,其中1、2、3、5、6、7、13、14、16、17、19和20代表存在b73拷贝的个体, 8、9、10、11、12、20和22代表存在 copy1和copy3的个体,4和15代表存在copy1、copy2、copy3的个体,18代表存在copy2和copy3的个体。
36.针对5’utr上的indel2分子标记的检测,包括以下步骤:(1)反应体系为:dna模板(30~50ng/μl)
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2μl2
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5μl 。
37.(2)pcr扩增程序为:1 cycle 95℃ 5min35 cycles
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95℃变性15s、59℃退火20s、72℃延伸1min30sdelay
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72℃ 10minsoak
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25℃ 。
38.indel2的pcr标记图如图5所示。
39.针对5’utr上copy4特异的144bp片段缺失,设计包含该位点的引物,copy1、copy2和copy3的扩增产物长度为486bp,copy4的扩增产物长度为343bp,其中15和18代表含有copy4个体。
40.实施例5:自交系中zmtfcb拷贝的分布
基于启动子上的indel1和5’utr上的indel2标记对228份自交系进行检测,发现这些自交系中zmtfcb共有6种组合(见表2):hap1野生型类型(148份,两个标记带型均为1),hap2包含copy1和copy3(45份,两个标记带型分别为2,1),hap3包含copy1、copy2和copy3(13份,两个标记带型分别为3,1),hap4包含copy1、copy2、copy3和copy4(18份,两个标记带型分别为3,3),hap5包含copy2、copy3和copy4(3份,两个标记带型分别为4,3),hap6包含copy2和copy3(1份,两个标记带型分别为4,1)。
41.表2 indel1和indel2 在部分自交系中的分布
材料名称indel1indel2材料名称indel1indel2材料名称indel1indel2cml11811cml11311j411211cml12111cml16511k1211cml16311cml42611dan34011k2211liao138118116211chuan48

211521311bgy11cimbl7711cml17011dsb11cimbl6311cml1221104k570211cimbl9311cml33811132311cimbl10711cml3111m15311cimbl1211cml16811tt1611cimbl10611cml22811dh373211cimbl9611cml48011dan424511cimbl5811cimbl211irf31411cimbl7211cimbl41150111cimbl13911cimbl811738111cimbl4911cimbl1711zz0311cimbl1011cimbl2111dan313011cimbl15711cimbl2311ry73711cimbl14211cimbl4511by483911cimbl13811cimbl5011sy99911cimbl8711cimbl5411d04711cimbl6111cimbl6711dan59811cimbl3011cimbl8811by84311cimbl9211cimbl9111cml16211cimbl8011cimbl9711cml47911cimbl2211cimbl10511dan36011cimbl14311cimbl1091115011cimbl1111cimbl11211es4011cimbl14511cimbl11711fcd060211cimbl5911cimbl12011jh96c11cimbl9811cimbl12611835b11cimbl14011qi31911irf29111
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4ht11yan41411gems2711ji85311ye47811gems5511tie792211ye51511gems2511lv2811ye5210611ye800111hb21gems4833yu87

111wmr21gems2333z2018f11ty121cimbl6033cimbl3511ty821jh5933cml2911ty1121lk1133cimbl13111b111214f133cimbl5311b15121w13833cimbl12211tx521gems1233cimbl911liao15921k1033cimbl4611lxn21gems1133cml2871104k567221gems1833cimbl13011gy24621gems5833p13811gy386b21gems233cimbl3311sy105221cml4033cml16611ty721cml30533cml42211ty421cml24733cimbl3711gems121gems1543cimbl3111gems4421zi33043sy99811gems6121si44643zheng65311gems6521cml42341b7311xz69821
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by813213h

221
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cimbl14621cimbl8331
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sy103221cf331
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mo1721gems4131
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tian7721cimbl14831
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wu10921cimbl5233
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mo11321gems633
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注:针对indel1,野生型记为1、copy1加copy3记为2、copy1加copy2加copy3记为3、copy2加copy3记为4;针对indel2,野生型记为1、存在copy4记为3。
42.对其中有表达数据的174自交系zmtfcb的拷贝数与其表达量进行单因素方差分析,结果表明zmtfcb的拷贝数与其表达显著相关(2.30e

05,见表3)。
43.表3indel1和indel2组合单倍型影响zmtfcb的表达。
44.上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明;但是,所属技术领域的技术人员能够理解,在不脱离本发明构思的前提下,还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更,或者是对相关元件、结构及材料进行等同替代,从而形成多个具体的实施例,均为本发明的常见变化范围,在此不再一一详述。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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