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D基因组二倍体棉种D3-d和D3-k种间杂交种的SSR连锁图谱

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摘要

ABSTRACT

TABLE OF CONTENT

LIST oF FIGURES

LIST OF TABLES

ABBREVIATION

CHAPTER ONE INTRODUCTION

1.1 The Cotton

1.1.1 Cotton morphology

1.1.2 Origin of cotton

1.1.3 Countries with Highest Production of Cotton

1.1.4 Agronomic properties for cotton production

1.1.5 Growth and development of a cotton plant

1.1.6 Uses of Cotton

1.2 Wild cotton species

1.2.1 Importance of wild cotton species in breeding

1.2.2 The use of wild cotton species:G.davidsonii and G.klotzschianum

1.3 Breeding and breeding strategies in cotton production

1.3.1 Development of parental lines

1.3.2 Genetic markers

1.4 Genetic Mapping

1.4.1 Significance of genetic mapping

1.4.2 Importance of SSR markers in screening and genotyping of population

1.4.3 Identification of polymorphism using SSR markers

1.4.4 Advantages of the use of EST-SSR markers

1.5 Distribution of genes on the D genome

1.6 Significance of gene discovery and mining in cotton genomes

1.7 Main objective of the research

1.7.1 Specific objectives

CHAPTER TWO MATERIALS AND METHODS

2.1 Plant materials

2.2 DNA extraction,quantification and qualification

2.3 Electrophoresis

2.4 Screening SSR markers for polymorphism

2.5 Genotyping using the SWU polymorphie primers

2.6 Software’s for construction of genetic map

2.7 Collinearity Analysis

2.8 Gene Mining,GO Functional Annotation,and Expression Analysis

CHAPTER THREE RESULTS

3.1 Marker information

3.2 General information about the genetic map

3.3 Segregation distortion

3.4 Collinearity analysis

3.5 Collinearity Analysis of the Genetic Map and the Physical Map of the (Dt) Sub-Genome

3.6 Gene Mining,GO Functional Annotation,and RNA sequence expression analysis

3.6.1 Gene mining

3.6.4 Gene Ontology (GO) analysis

3.6.5 RNA expression analysis

CHAPTER FOUR DISCUSSION

4.1 Parental materials

4.2 Polymorphism using EST-SSR markers

4.3 The genetic map constructed from wild species of the D genome

4.4 Segregation distortion in diploid cotton of D genome

4.5 Collinearity in D Genome cotton

4.6 Gene Mining,GO Annotation and Expression

4.6.1 Gene Mining

4.6.2 Physiological properties of mined genes

4.6.3 GO Annotations

CONCLUSION

REFERENCES

ACKNOWLEDGEMENT

CURRICULUM VITAE

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摘要

四倍体棉品面临的问题为遗传基础狭窄,关键在于如何获得种间杂种并将种质资源由野生棉直接引入到优良品种中。遗传图谱的构建为理解基因组结构,进化过程中生物体间的相互关系以及发现植物重要农艺性状的基因提供了深入的见解。  在这项研究中,我们建立了两个二倍体野生棉戴维逊氏棉和克劳茨基棉间的种间杂种和188个F2群体,用于开发遗传图谱。我们筛选了12560对SWU简单序列重复序列(SSR)引物,获得1000个多态性标记,仅占8%。共成功获得928对多态性引物,只有728对在13条染色体上有效连锁,但分布不对称。图谱长度为1480.23cM,相邻标记间平均长度2.182cM。在2号、5号、7号和8号染色体中观察到高分离畸变,大多数畸变标记偏向于克劳茨基棉。  图谱上的高比例标记和雷蒙德氏棉的物理图谱显示出极显著的共线性,有两种类型的重复,分别为染色体内重复和染色体间重复。共发现94个标记是重复的,染色体间重复的标记数目最多。Dt亚基因组的遗传图谱和物理图谱显示出良好的共显性区段组成。  沿SSR区域共获得2063个基因,分布在所有13条染色体上;在9号染色体上发现的基因数目最多,有269个基因,而在13号染色体上检测到基因数目最少,有58个基因。分析这些基因的理化性质,GO功能注释和它们的基因结构。所有基因的分子量范围为4.272至318.34kDa,等电点范围为3.562至12.546,总平均亲水性值为-1.982至1.148。发现大多数基因被内含子打断,只有274个基因无内含子,占所有基因的13%。发现这些基因参与了所有的GO功能注释。在各组织的RNA表达分析中选择100个高度上调基因,其中27个基因高度表达,并被鉴定为在植物激素信号传导、发育和防御反应中具有不同作用的关键基因。F2群体开发及其遗传图谱构建的成果可能为建立野生棉品种遗传改良新工具奠定基础。我们的图谱与从其它D基因组棉种开发的图谱相比,重组长度有所增加。

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