水稻水分蘖突变体6635的遗传鉴定及黄化突变体505ys的基因克隆

发布时间：2017-11-04 12:39

  本文关键词：水稻水分蘖突变体6635的遗传鉴定及黄化突变体505ys的基因克隆

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【摘要】：1.水稻少分蘖突变体6635的遗传分析与基因定位作物株型和产量密切相关,分蘖作为禾本科植物特有的分枝方式,是株型重要的构成因素之一,分蘖数的多少决定植株有效穗数的多少,从而影响其单位面积产量。因此分蘖数目对于选育作物理想型群体、增加单位面积产量具有十分重要的应用价值。水稻分蘖是单子叶植物分枝的模式系统,对其相关基因的研究,不仅有利于揭示水稻分蘖生长的分子机制,同时还对提高水稻产量具有重要作用。本试验利用化学诱变剂EMS处理水稻粳稻品种中花11,获得了一个稳定遗传的水稻少分蘖突变体6635,该突变体的分蘖数明显少于野生型,一般只有3到4个分蘖。遗传分析表明6635的突变性状由1对隐性核基因控制。以6635/冈46B的F2代为定位群体,利用SSR和In/Del标记将突变基因定位在水稻第4染色体两个In/Del标记H4和H5之间,遗传距离分别为0.53cM和1.21cM,物理距离为5198 kb。2.水稻黄化突变体505ys的基因克隆及功能分析叶色突变是一种比较常见且容易识别的突变,叶色突变导致植株体内光合色素代谢异常,从而影响其光合作用的正常进行。叶色突变体是研究光合作用、叶绿素合成和降解以及叶绿体发育等的实验材料,还可作为标记应用于杂交育种中。萜类化合物是由异戊二烯为基本结构单元构成的化合物,它是所有原核和真核生物有机体中最丰富的次级代谢产物。作为萜类化合物合成途径之一,MEP途径对植物生长发育具有非常重要的作用。研究水稻MEP途径关键酶的相关基因,有助于更好地阐述其分子作用机制。实验室通过EMS诱变日本晴获得一个能够稳定遗传的黄化突变体505ys,本试验在前期基因定位的基础上对该突变体进行基因克隆及功能分析,主要结果如下：(1)突变体505ys的表型特征及其农艺性状：该突变体整个生育期均表现出黄化表型,测定其主要农艺性状显示,与野生型相比,其株高、每株有效穗数和每穗着粒数均有所下降,其千粒重和结实率显著下降,分别下降6.5%和9.8%。(2)突变体505ys的光合色素测定：分别在苗期和抽穗期测定其光合色素含量,结果显示,突变体色素含量两个时期均显著低于野生型,其总叶绿素含量分别为1.78和1.36 mg/g,分别比野生型下降29.92%和41.63%。(3)透射电子显微镜分析：利用透射电子显微镜对生长4周左右的突变体505ys及其野生型日本晴的植株相同部位的叶片进行观察,结果显示：与野生型相比,突变体叶肉细胞的形状有较大的差异,叶绿体内没有明显基粒片层垛叠、类囊体膜结构紊乱以及出现很多空泡。(4)候选基因分析与克隆：前期工作将505ys定位在第2染色体长臂约182kb的区间内,通过候选基因的遴选,发现其中一个基因编码的蛋白质参与了MEP途径,测序显示该基因的DNA序列629位(对应cDNA序列508位)碱基由C突变为T,氨基酸由亮氨酸(L)突变为苯丙氨酸(F),推测该突变可能是引起突变体505ys黄化的原因,暂命名为505YS。(5)功能基因互补实验：构建转基因表达载体pC2300-actin-505YS,通过农杆菌介导将野生型基因505YS转入突变体中,转基因植株表型和光合色素含量均恢复正常；同时,将空载体pCAMBIA2300-actin转入突变体中作为对照,转基因植株表型和光合色素含量均与突变体相同。说明黄化表型是由505YS基因突变导致的。(6)组织表达分析：RT-PCR分析在苗期和孕穗期各个组织器官中的505YS基因表达水平,结果显示该基因在根、茎、叶、幼穗以及叶鞘中均有表达,且在叶中的表达量略高于其他器官。(7)亚细胞定位：将目的基因连接在pC2300-35S-eGFP表达载体上,通过PEG介导转入水稻原生质体中,利用荧光共聚焦显微镜观察,结果显示该基因编码的蛋白质定位在叶绿体上。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511

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