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水稻lrd生理与遗传及Rim2分子指纹研究

作　者: 王建军
导　师: 薛庆中；何祖华
学　校: 浙江大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: Oryza sativa L 类病变突变体遗传抗病性细胞学 Rim2超级基因家族基因分布指纹
分类号: S511
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

1、水稻类病变（lesion resembling disease）突变体的生理与遗传分析从全基因组水平上筛选获得了10个籼稻和8个粳稻类病变（lesion resembling disease，lrd27～44）突变体。从突变体性状受环境影响敏感程度可以分为环境钝感型和环境敏感型。从发育进程可以分为全生育期类病斑型，营养生长阶段起始类病斑型和生殖生长阶段起始类病斑型。病斑的光诱导表明病斑由受光信号激发的程序性细胞死亡引起，而不受损伤诱导。对其中4个突变体lrd32，lrd39，lrd40和lrd42的遗传分析结果表明，这些类病变性状由1或2对隐性基因控制。两个突变体lrd37和lrd40表现出对白叶枯病菌的广谱抗病性，有关基因定位克隆正在进行中。 2、水稻类病变突变体lrd40的抗病性与细胞学分析由中花11经γ射线诱变获得的水稻类病变突变体lrd40，是一个对环境不敏感的全生育期表达的突变体。遗传分析表明，lrd 40的类病变性状为1个隐性位点控制，与已报道的类病变突变体lrd38、lrd39、lrd42是非等位的。经多点接种试验，lrd40对水稻白叶枯病2个菌系PXO99A和DY89031都表现抗病。lrd40与野生型杂交F₂代接种结果证实，lrd40的抗白叶枯与类病变的表现是一致的。锥虫蓝（trypan blue）染色观察到lrd40的类病变发生是一个程序性细胞死亡过程，经二氨基联苯胺（diamino benzidine，DAB）染色检测到lrd40的类病变表达时，叶片上产生H₂O₂沉淀。细胞学观察结果说明，lrd40的类病变类似于植物防卫反应的早期特征，如细胞死亡和过敏反应导致的氧迸发（oxidative burst）。 3、Rim2因子超级家族的分布及分子指纹技术在水品种鉴定中的应用灵敏有效的分子指纹技术是水稻分子育种、鉴定种子纯度和品种保护必不可少的工具。通过GenBank中230Mb水稻序列，对比分析结果表明，Rim2因子编码亚组和假基因亚组不均匀地分布于12条染色体上，以着丝点区域分布频率为最高。由基因内缺失和插入使得Rim2因子序列多变，结合其丰富的数量尝试将其开发为一种分子指纹。以水稻品种R963及其育种亲缘材料为测试样本，尽管材料间可能存在极其相近的遗传背景，利用Rim2因子设计的5个引物，还是检测出材料间DNA水平的差异。采用同样引物，对2份杂交籼稻和1份杂交粳稻组合及相应亲本的PCR检测，获得所有材料的特异指纹。RimZ因子可作为水稻品种鉴别的分子指纹，也可应用于杂交稻纯度的快速鉴定。

全文目录

中文摘要  8-10
英文摘要  10-12
第1章水稻类病变的发生、类型及遗传  12-17
  1.1 类病变突变体的发生机理和类型  12-13
  1.2 水稻类病变突变体的发现与遗传研究  13
  1.3 类病变发生与环境的互作  13-15
  参考文献  15-17
第2章水稻广谱抗病基因工程及防卫基因参与和调控  17-25
  2.1 植物广谱抗病基因工程的新途径  17-18
    2.1.1 利用病原菌无毒基因  17-18
    2.1.2 利用生物的抗菌蛋白基因  18
    2.1.3 利用植物防卫基因  18
  2.2 利用类病变突变体获得水稻广谱抗病基因  18-19
  2.3 水稻防卫基因及调控信号途径  19-20
  2.4 植物的过敏反应和细胞死亡  20
  2.5 系统获得性抗性(systemic acuqired resistance，SAR)  20-21
  2.6 植物防卫反应的整体特征  21-23
  参考文献  23-25
第3章水稻分子标记及在品种鉴定中的应用  25-32
  3.1 DNA分子标记概述  25-30
    3.1.1 限制性片段长度多态性标记(RFLP)  25-26
    3.1.2 随机扩增多态性DNA标记(RAPD)  26-27
    3.1.3 扩增片段长度多态性标记(AFLP)  27
    3.1.4 数量可变随机重复标记(VNTRs)  27-28
    3.1.5 简单序列重复标记(SSRs)  28-29
    3.1.6 单核苷酸多态性标记(SNPs)  29-30
  参考文献  30-32
第4章水稻类病变突变体(lesion resembling disease)的生理和遗传分析  32-45
  4.1 材料与方法  33-34
    4.1.1 实验材料  33
    4.1.2 类病斑突变体在不同纬度环境和遮光下的表现型  33-34
    4.1.3 类病斑性状的遗传分析  34
    4.1.4 突变体对水稻白叶枯病的抗性反应  34
  4.2 结果  34-40
    4.2.1 突变体类病斑性状的发生受纬度环境的影响  34-35
    4.2.2 不同生长阶段类病斑性状表现的差异  35-37
    4.2.3 机械损伤对类病斑表现的影响  37
    4.2.4 类病斑性状的遗传分析  37-38
    4.2.5 lrd突变体对水稻白叶枯病的抗性反应  38-40
  4.3 讨论  40-41
  参考文献  41-45
第5章水稻类病变突变体lrd40的抗病性与细胞学分析  45-55
  5.1 材料与方法  46-48
    5.1.1 实验材料  46
    5.1.2 lrd 40的类病变表现型与遗传分析  46-47
    5.1.3 lrd 40对白叶枯病的抗性鉴定  47
    5.1.4 lrd 40的类病变与白叶枯病抗性的关系  47
    5.1.5 lrd 40的叶片细胞死亡检测  47
    5.1.6 类病变表达诱导水稻叶片细胞产生H_2O_2沉积  47-48
  5.2 结果  48-50
    5.2.1 类病变突变体lrd 40的表现型、遗传特征  48-49
    5.2.2 类病变突变体lrd 40对水稻白叶枯病抗性  49
    5.2.3 lrd 40的类病变性状与白叶枯病抗性的关系  49-50
    5.2.4 lrd 40的类病变为程序性细胞死亡  50
    5.2.5 lrd 40的类病变表达诱导水稻叶片细胞产生H_2O_2沉积  50
  5.3 讨论  50-52
  参考文献  52-55
第6章 Rim2因子超级家族的分布及分子指纹技术在水稻品种鉴定中的应用  55-65
  6.1 材料与方法  56-58
    6.1.1 材料  56-57
    6.1.2 方法  57-58
      6.1.2.1 DNA的提取  57
      6.1.2.2 PCR反应  57
      6.1.2.3 聚类分析  57-58
      6.1.2.4 Rim2因子的数据采集和作图  58
  6.2 结果和分析  58-61
    6.2.1 编码亚组和假基因亚组的Rim2因子的染色体作图  58-59
    6.2.2 Rim2分子指纹分析育种系谱  59-61
    6.2.3 Rim2分子指纹的品种鉴定  61
  6.3 讨论  61-63
    6.3.1 Rim2分子标记的优点  61
    6.3.2 Rim2因子的结构与功能  61-62
    6.3.3 Rim2分子标记应用前景  62-63
  参考文献  63-65
附录A 表目录  65-66
附录B 图目录  66-67
附录C 发表论文  67-68
附录D 研究成果  68-69

水稻lrd生理与遗传及Rim2分子指纹研究

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