学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

水稻白条纹叶突变体gws的遗传分析与Gws基因精细定位

作　者: 许凤华
导　师: 万建民
学　校: 中国农业科学院
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 水稻(Oryza sativa L.) 突变体叶绿体白条纹 St1
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 131次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

水稻(Oryza sativa L.)作为最重要的粮食作物之一,其产量的提高对解决未来全球粮食问题具有十分重要的意义。叶色突变不仅在高等植物叶绿素生物合成、叶绿体分化与发育、结构及功能等研究中具有重要意义,在实际生产中还可作为标记性状用于杂交稻种子纯度鉴定。本研究从粳稻品种日本晴(Nipponbare)T-DNA突变体库获得了水稻白条纹叶突变体gws,共分离分析表明其突变表型不是由T-DNA插入片段引起,推测它是在诱导愈伤组织分化出幼苗的过程中产生的组织培养突变体,对突变体Gws基因进行了精细定位和功能分析,从分子水平揭示了引起水稻白条纹叶突变性状的分子机理,并从农艺性状、叶绿体超微结构、温敏特性、遗传特性等方面对该突变体进行研究,主要研究结果如下:1. gws突变体的鉴定:突变体植株与野生型植株相比,除第一片完全叶外,其它所有叶片均表现为一定程度的绿白相间的条纹。该表型受温度影响,在低温环境下尤为明显。突变体的株高、穗长、有效分蘖数、单株生物量、一级枝梗数、结实率、千粒重等农艺性状明显低于对照品种日本晴。2.叶绿体超微结构观察:野生型叶肉细胞中叶绿体数量较多,类囊体结构发育相对完全,细胞中质体小球、线粒体等清晰可见,突变体叶绿体发育较野生型显著滞后,且数目较少,其他细胞器也很少。3.叶绿素荧光特性研究:突变体和野生型的光合系统??(PS??)最大光化学效率Fv/Fm无明显差异,突变体的光化学猝灭系数(Qp)、电子传递速率(ETR)和非光化学猝灭系数(NPQ)均比野生型减少。该结果表明gws突变体光合系统??(PS??)的供体侧和受体侧的光化学均遭到严重抑制,光合能力减弱,光合效率降低。4. Gws基因的遗传及精细定位结果分析:遗传分析表明gws突变体是属于单基因隐性突变。利用公共的SSR分子标记和开发的InDel分子标记对gws突变体与培矮64杂交F2代分离群体的隐性单株进行定位,将突变基因定位于第6染色体短臂端标记InDel 15和InDel 16之间,物理距离约73 kb的区域内。比较突变体和野生型的基因组序列时发现:基因LOC Os06g14620(核糖核苷二磷酸还原酶小亚基)只含有一个外显子,在编码区314～317碱基处,各缺失和突变了两个碱基,导致编码框产生移码突变,在第118氨基酸处产生终止子,从而造成该基因编码的蛋白质翻译提前终止。因此推测该基因是造成白条纹叶突变的候选基因,经验证该基因是已报道的St1基因的等位基因。5.同源基因序列比对及表达分析:该突变基因编码的核糖核苷二磷酸还原酶小亚基基因,同来自玉米、拟南芥、高粱、烟草等高等植物的同源基因具有高度的保守性。该基因突变导致基因表达水平降低,同时还影响RpoA、PsbA、LhcpⅡ、RbcS等叶绿体发育相关基因的表达。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第一章引言  13-25
  1.1 高等植物叶绿体的分化发育  13-14
  1.2 叶绿素合成途径  14-15
  1.3 叶色突变体的类型  15
  1.4 叶色突变体的产生方法  15-16
    1.4.1 自发突变  15
    1.4.2 物理和化学诱变  15
    1.4.3 T-DNA 标签法  15-16
    1.4.4 转座子插入法引起的突变  16
    1.4.5 组织培养和基因沉默引发的突变  16
  1.5 叶色突变体的遗传规律  16
  1.6 叶色突变发生的分子机制  16-22
    1.6.1 叶绿素生物合成途径受阻  17
    1.6.2 血红素及吡咯合成途径受阻  17-18
    1.6.3 叶绿体分化途径受阻  18-19
    1.6.4 叶绿体发育途径受阻  19
    1.6.5 质一核信号转导途径受阻  19-20
    1.6.6 叶绿体蛋白转运受阻  20-21
    1.6.7 叶绿素降解途径受阻或细胞分裂素增多导致常绿表型  21
    1.6.8 糖分增多导致叶色突变体产生  21
    1.6.9 2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸（MEP）途径及类萝卜素合成途径受阻  21
    1.6.10 线粒体编码的基因或蛋白发生突变  21-22
    1.6.11 其它与光系统无直接关系的基因突变  22
  1.7 叶色突变基因的表达受光、温调控  22
  1.8 水稻叶色基因的定位与克隆  22-23
  1.9 水稻叶色突变体的育种利用  23
  1.10 本研究的目的和意义  23-25
第二章突变体gws 的农艺性状、光合特性  25-31
  2.1 材料与方法  25-26
    2.1.1 试验材料  25
    2.1.2 主要农艺性状的调查  25
    2.1.3 突变体温敏特性研究  25
    2.1.4 叶绿素a、b 和胡萝卜素含量的测定  25-26
    2.1.5 透射电子显微镜分析  26
    2.1.6 叶绿素的荧光动力学参数测定  26
  2.2 结果与分析  26-30
    2.2.1 gws 突变体的表型分析及农艺性状调查  26-27
    2.2.2 gws 突变体的表型受环境温度影响  27-28
    2.2.3 gws 突变体的叶绿体超微结构分析  28-29
    2.2.4 gws 突变体的叶绿素荧光特性分析  29-30
  2.3 讨论  30-31
第三章水稻白条纹叶Gws 基因的遗传分析与精细定位  31-42
  3.1 材料与方法  31-34
    3.1.1 遗传群体的构建  31
    3.1.2 水稻基因组DNA 的提取、PCR 扩增  31
    3.1.3 突变体基因定位过程中的分子标记开发及基因型分析  31
    3.1.4 目标基因区域范围内三个基因组DNA 序列比对及分析  31-32
    3.1.5 Gws 基因结构及同源分析  32-33
    3.1.6 Gws 基因表达分析  33-34
  3.2 结果  34-39
    3.2.1 白条纹叶表型受一对隐性核基因控制  34
    3.2.2 白条纹相关基因的分子标记定位  34-37
    3.2.3 核糖核苷二磷酸还原酶小亚基基因Gws 的序列分析  37-38
    3.2.4 核糖核苷二磷酸还原酶小亚基基因Gws 是植物的一个保守基因  38-39
    3.2.5 Gws 基因及叶绿体发育相关基因的表达情况  39
  3.3 讨论  39-42
    3.3.1 Gws 是最新报道的条纹叶基因Stripe1 的等位基因  39-40
    3.3.2 Gws 与叶绿体DNA 生物合成控制相关  40
    3.3.3 条纹斑马叶性状在水稻育种实践中的应用前景  40-42
第四章全文结论  42-43
  4.1 突变体的农艺性状、光合特性分析  42
  4.2 水稻白条纹叶突变体gws 的遗传分析及精细定位  42
  4.3 Gws 基因的表达分析  42-43
参考文献  43-53
附录  53-57
  附录一 CTAB 方法提取水稻基因组DNA  53
  附录二 8%PAGE 凝胶工作液配方  53-54
  附录三快速银染显色  54
  附录四目标基因区域内三个基因组DNA 序列比对及分析  54-55
  附录五普通琼脂糖凝胶DNA 回收(试剂盒)  55
  附录六大肠杆菌转化  55
  附录七 RNA 抽提(用 TRIzol 提取水稻植株的总 RNA)  55-56
  附录八 Gws 基因的 1st-strand cDNA 合成  56-57
致谢  57-58
作者简历  58

水稻白条纹叶突变体gws的遗传分析与Gws基因精细定位

内容摘要

全文目录

相似论文