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一株水稻Ds插入半矮秆突变体（sdwrky）的表型和分子鉴定研究

作　者: 张永华
导　师: 孙丙耀
学　校: 苏州大学
专　业: 植物学
关键词: 水稻半矮秆突变体 WRKY 致死性黄化幼苗突变体 RCC1 TAIL-PCR
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水稻(Oryza sativa L.)既是世界上最重要的粮食作物之一,也被公认为禾本科植物的分子生物学研究的模式植物。近年来,随着水稻基因组测序工作的基本完成,水稻基因组学研究由结构基因组学时代进入功能基因组学时代。开展水稻重要农艺性状相关基因的定位、克隆和功能分析等方面的研究,对于水稻和其它禾本科植物都具有十分重要的理论意义和应用价值。株高是水稻等禾本科作物的重要农艺性状之一。目前,有关水稻株高分子机制的研究成果,多数是通过对水稻矮秆和半矮秆突变体的基因克隆实现的。在筛选水稻Ds插入突变体的过程中,我们发现一株半矮秆突变体(sdwrky)。与野生型水稻相比,sdwrky突变体表现为种子萌发迟缓约1天、抽穗期提前约5天、叶色深绿、叶角张大、腋芽生长旺盛并形成有效分蘖、株高约为野生型的81%、对赤霉素敏感。突变体与野生型株高的差异来源于节间长度和穗长两个方面的不同。我们采用TAIL-PCR技术,从sdwrky突变体扩增并分离到Ds侧翼序列。以Ds侧翼序列为待查询序列进行NCBI-BLAST在线分析,发现Ds插入于sdwrky突变体4号染色体Os04g0597300(sdwrky)基因,导致sdwrky基因突变。以Os04g0597300(sdwrky)基因编码的氨基酸序列为查询序列,通过在线检索分析Pfam (http://pfam.sanger. ac.uk/); GRAMENE (http://gramene. agrinome.org/), RAP-DB (http://rapdb.dna.affrc.go.jp/), Rice Genome Annotation Project (http://rice.plantbiology.msu.edu/)等数据库,表明sdwrky基因编码一种包含WRKY结构域的蛋白质(SDWRKY),推测SDWRKY可能存在两种机调控水稻种子萌发、幼苗生长以及节间伸长:(1)SDWRKY可能抑制其它WRKY转录因子(如OsWRKY71和OsWRKY51)的功能活性;(2)SDWRKY可能是水稻糊粉层细胞内ABA和GA信号传导途径中共同的抑制因子。在对sdwrky突变体的鉴定过程中,我们发现一个有趣的现象,sdwrky突变体的后代发生遗传分离,即:在467株T2代分离群体中,分离出现145株致死性黄化幼苗突变体(lysrcc1)。遗传分析表明,lysrcc1突变体受一对隐性核基因控制。采用TAIL-PCR技术,分离得到Ds插入位点的侧翼序列。以Ds侧翼序列为待查询序列进行NCBI-BLAST在线分析,发现Ds插入于sdwrky突变体3号染色体Os03g0599600(lysrcc1)基因,导致lysrcc1基因突变。以Os03g0599600(lysrcc1)基因编码的氨基酸序列为查询序列,通过在线检索分析Pfam (http://pfam.sanger. ac.uk/); GRAMENE (http://gramene. agrinome.org/), RAP-DB (http://rapdb.dna.affrc.go.jp/), Rice Genome Annotation Project (http://rice.plantbiology.msu.edu/)等数据库,表明lysrcc1基因编码一个包含RCC1结构域的蛋白质(LYSRCC1)。推测LYSRCC1可能是一种Ran GEF,参与调控和质运输,从而影响叶绿体发育的某一环节。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章文献综述  11-28
  1 水稻矮秆和半矮秆突变体的基因克隆和分子机制  11-16
    1.1 水稻矮秆和半矮秆突变体的基因克隆  11-13
    1.2 水稻矮秆和半矮秆突变体的分子机制  13-16
      1.2.1 水稻矮秆和半矮秆基因与赤霉素（GA）的关系  13-14
      1.2.2 水稻矮秆和半矮秆基因与油菜素类固醇（BR）的关系  14-16
      1.2.3 水稻矮秆和半矮秆基因与植株分蘖的关系  16
  2 WRKY 转录因子的研究进展  16-20
    2.1 WRKY 转录因子的结构和分类  16-17
    2.2 WRKY 转录因子的生物学功能  17-20
      2.2.1 参与调控植物的生物胁迫反应  18
      2.2.2 参与调控植物的非生物胁迫反应  18-19
      2.2.3 参与调控植物的生长发育  19-20
  3 叶色突变基因及其分子机制  20-28
    3.1 叶绿素合成与降解途径中相关的基因及其分子机制  21-24
    3.2 叶绿体发育相关的基因及其分子机制  24-25
    3.3 血红素代谢途径的基因及其分子机制  25
    3.4 花青素合成与降解途径的基因及其分子机制  25-26
    3.5 类胡萝卜素合成与降解途径的基因及其分子机制  26-28
第二章水稻半矮秆突变体（sdwrky）的鉴定  28-38
  1. 材料和方法  28-32
    1.1 材料  28
    1.2 方法  28-32
      1.2.1 水稻半矮秆突变体（sdwrky）的表型鉴定  28
      1.2.2 水稻基因组DNA 的提取  28-29
      1.2.3 Ds 侧翼序列的分离  29-32
      1.2.4 Ds 侧翼序列的生物信息学分析  32
  2 结果和分析  32-38
    2.1 水稻半矮秆突变体（sdwrky）的表型鉴定  32-34
    2.2 水稻半矮秆突变体（sdwrky）与野生型株高、节间长度、穗长的比较  34-35
    2.3 Ds 侧翼序列的分离  35-37
    2.4 突变基因的克隆  37-38
第三章水稻致死性黄化幼苗突变体（lysrcc1）的鉴定  38-48
  1. 材料和方法  38-42
    1.1 材料  38
    1.2 方法  38-42
      1.2.1 水稻致死性黄化幼苗突变体（lysrcc1）的遗传分析  38
      1.2.2 水稻基因组DNA 的提取  38-39
      1.2.3 Ds 侧翼序列的分离  39-42
      1.2.4 Ds 侧翼序列的生物信息学分析  42
  2 结果和分析  42-48
    2.1 水稻致死性黄化幼苗突变体（lysrcc1）的遗传分析  42-45
    2.2 Ds 侧翼序列的分离  45-46
    2.3 突变基因的克隆  46-48
第四章讨论和结论  48-53
  1 讨论  48-51
    1.1 SDWRKY可能抑制其它WRKY转录因子（如OsWRKY71和OsWRKY51的功能活性  48-50
    1.2 SDWRKY 可能是水稻糊粉层细胞内ABA 和GA 信号传导途径中共同的抑制因子  50
    1.3 LYSRCC1 可能作为一种Ran GEF 调控核质运输影响叶绿体合成的某一环节  50-51
  2 结论  51-53
    2.1 sdwrky 突变体的表型鉴定  51
    2.2 sdwrky 突变体的分子鉴定  51
    2.3 lysrcc1 突变体的遗传分析  51
    2.4 lysrcc1 突变体的分子鉴定  51-53
参考文献  53-60
硕士学习期间发表的论文  60-61
致谢  61-62

一株水稻Ds插入半矮秆突变体（sdwrky）的表型和分子鉴定研究

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