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水稻多分蘖矮秆突变体htd1-2的基因定位及HTD1基因表达特征分析

作　者: 江海湃
导　师: 王术
学　校: 沈阳农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 水稻 多分蘖 矮化 分子标记 HTD1基因
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


水稻是世界上最重要的粮食作物之一,全球约有一半的人以稻米作为主食。水稻的分蘖和株高是水稻株型结构中两个最重要的农艺性状,直接影响水稻单位面积的产量。本研究中所采用的多分蘖矮秆突变体htd1-2（high-tillering dwarf 1-2）,是野生型籼稻品种9311经350Gy的60Co-γ射线辐射处理后产生的后代中选育出来的稳定多分蘖矮秆突变体。与野生型相比,该突变体表现为植株明显矮化,分蘖明显增多,叶片细小,籽粒较小同时成熟期延迟。采用经典遗传学方法,观察htd1-2/9311、htd1-2/台北309和台北309/htd1-2 3组杂交组合的F1、F2代分蘖与株高情况,结果表明无论正交还是反交,所有杂交组合的F1代均表现野生型的表型,而各杂交组合的F2代群体表现为野生型和突变体表型分离,分离比率经x2测验符合一对基因控制的分离比3:1。以上结果表明突变体htd1-2多分蘖矮秆性状是由一对隐性核基因的突变造成的。在初步定位多分蘖矮秆基因HIGH-TILLERING DWARF1-2（HTD1-2）时,本研究采用htd1-2/台北309杂交组合F2代群体中116株具有多分蘖矮秆等突变体表型的植株作为定位群体。通过分子标记的连锁分析将HTD1-2基因定位在第4染色体上,位于简单重复序列（simple sequence repeat,SSR）分子标记RM17303和RM17321之间,与两个标记间的遗传距离分别为3.1cM和0.4cM。为了进一步缩小HTD1-2基因的界定区间,参考了Zou等（2005）发表的一篇文献中设计的酶切扩增多态性序列（Cleaved Amplified Polymorphic Sequence,CAPS）引物,并通过CAPS标记的逼近,最终将HTD1-2基因精细定位在CAPS标记A6和E2之间116Kb的物理区间。与已报道的控制水稻分蘖的基因比对,在该物理区间内找到一个已经克隆的控制水稻分蘖的基因HIGH-TILLERING DWARF1（HTD1）,经过对野生型9311与突变体htd1-2内HTD1基因测序比对和衍生型CAPS（derived CAPS,dCAPS）特异性分析,证明HTD1就是HTD1-2基因。通过突变体htd1与突变体htd1-2的表型比较发现,htd1分蘖数明显多于htd1-2,而且htd1株高也比htd1-2高出了近40%。以上结果表明,尽管两个突变体是等位基因的不同位点发生突变,但是由于遗传背景的不同,两者表型并不完全相同。本研究通过去除分蘖芽的实验讨论了多分蘖矮秆突变体中多分蘖性状与植株矮化的关系,并证明了突变体htd1-2的矮化部分是由于分蘖过多造成的。此外,通过分析β-葡萄糖醛酸苷酶（β-glucuronidase,GUS）基因产物,对水稻HTD1基因启动子在转基因拟南芥中的表达特性进行初步研究。结果表明,在HTD1基因启动子的驱动下,GUS报告基因主要在转基因拟南芥幼苗期的叶片、叶柄、下胚轴以及主根基部的维管组织中表达。

全文目录


摘要  8-10
Abstract  10-12
第一章 文献综述  12-28
  1.1 水稻株高性状的研究进展  12-15
    1.1.1 水稻矮秆突变体的分类  12-13
    1.1.2 水稻矮化的分子生物学机制研究进展  13-15
  1.2 高等植物分枝机制研究进展  15-19
    1.2.1 植物茎分枝的形成  15-16
    1.2.2 有关植物分枝突变体的遗传学研究与SMS途径  16-18
    1.2.3 激素控制茎分枝的研究进展  18-19
  1.3 有关水稻分蘖的研究进展  19-23
    1.3.1 水稻分蘖的发生  19-20
    1.3.2 影响水稻分蘖的环境因素  20-21
    1.3.3 水稻分蘖基因表达特征及研究进展  21-23
  1.4 分子标记与水稻基因克隆  23-26
    1.4.1 分子标记概述  23
    1.4.2 分子标记技术研究进展  23-25
    1.4.3 水稻基因的克隆  25-26
  1.5 本研究的目的和意义  26-28
第二章 材料与方法  28-34
  2.1 实验材料  28-29
    2.1.1 植物材料  28
    2.1.2 常用的分子生物学试剂  28-29
  2.2 实验方法  29-34
    2.2.1 水稻栽培条件  29
    2.2.2 遗传分析和定位群体  29
    2.2.3 性状调查  29
    2.2.4 DNA的提取  29-30
    2.2.5 引物合成  30-31
    2.2.6 PCR反应及电泳分析  31-32
    2.2.7 连锁分析及制图  32
    2.2.8 拟南芥的转化  32
    2.2.9 抗性植株的PCR检测  32
    2.2.10 PCR阳性植株的GUS染色  32-34
第三章 结果与分析  34-46
  3.1 水稻多分蘖矮秆突变体htd1-2的表型鉴定  34-35
  3.2 水稻多分蘖矮秆突变体htd1-2在全生育期内分蘖与株高的发生特征  35-36
  3.3 水稻多分蘖矮秆突变体htd1-2的株高与分蘖的关系  36-37
  3.4 水稻多分蘖矮秆突变体htd1-2的遗传分析  37-38
  3.5 水稻多分蘖矮秆基因HTD1-2的初步定位  38-39
  3.6 HTD1-2基因的精细定位及候选基因的鉴定  39-42
  3.7 htd1与htd1-2表型的比较  42-43
  3.8 水稻HTD1基因启动子在转基因拟南芥中的表达特征  43-46
第四章 结论与讨论  46-50
  4.1 定位群体构建和分子标记选择  46-47
  4.2 突变体htd1-2多分蘖性状的发生原因  47
  4.3 突变体htd1-2矮化性状与赤霉素(Gibberellins,GA)的关系  47-48
  4.4 水稻多蘖矮秆突变体中分蘖和植株矮化之间的关系  48
  4.5 水稻HTD1基因启动子在水稻与拟南芥中表达的异同  48-49
  4.6 今后研究展望  49-50
参考文献  50-57
致谢  57-58
攻读学位论文期间发表文章  58

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 稻
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