水稻胚乳突变体b140的表型分析及基因克隆

发布时间：2019-08-08 15:37

【摘要】：[目的]对水稻粉质胚乳突变体b140进行表型分析和基因克隆,为阐明水稻淀粉合成机制奠定基础。[方法]以粳稻品种‘W017’为野生型,测量‘W017’和突变体b140的农艺性状,分析籽粒的灌浆期干物质积累量和理化性质,并观察淀粉颗粒的结构;构建b140与‘南京11’的F2群体,取隐性极端个体定位基因;利用qRT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;测定相关淀粉合成酶活性。[结果]b140表现为粉质胚乳,粒宽、粒厚和千粒质量均显著低于野生型,但粒长和其他农艺性状无显著变化。b140种子的总淀粉和直链淀粉含量均显著低于野生型,而可溶性糖含量显著高于野生型。扫描电镜观察b140胚乳淀粉粒呈球形或不规则形状,排列疏松。突变基因定位在第1号染色体短臂56 kb的区间内,测序发现只有1个已知基因Os01g0179400发生突变。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,b140胚乳中淀粉合成相关基因的表达量出现不同程度的下调。b140胚乳中腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性显著低于野生型。[结论]b140由于Os01g0179400基因发生突变,导致粉质胚乳表型。Os01g0179400突变影响了淀粉合成相关基因的表达以及腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性。b140的发现对于了解水稻淀粉合成和调控的机制具有一定的意义。
【图文】：

CTAGAGTTTGACCGCAGTGTGATGGATCCTGCCAGPS2bAACAATCGAAGCGCGAGAAAGCCTGTAGTTGGCACCCAGAAGPL2AGTTCGATTCAAGACGGATAGCCGACTTCCACAGGCAGCTTATTSSⅠGGGCCTTCATGGATCAACCCCGCTTCAAGCATCCTCATCSSⅡaGCTTCCGGTTTGTGTGTTCACTTAATACTCCCTCAACTCCACCATSSⅡbTAGGAGCAACGGTGGAAGTGAGTGAACGTGAGTACGTGACCAATSSⅢaGCCTGCCCTGGACTACATTGGCAAACATATGTACACGGTTCTGGGBSSⅠAACGTGGCTGCTCCTTGAATTGGCAATAAGCCACACACAGBSSⅡbAGGCATCGAGGGTGAGGAGCCATCTGGCCCACATCTCTA2结果与分析2．1b140表型分析野生型成熟种子的胚乳透明，，横断面致密均匀(图1－A、C);b140成熟种子胚乳不透明，横断面呈粉质(图1－B、C)。图1野生型与b140成熟籽粒表型Fig.1Phenotypeofwildtype(WT)andb140matureseedsb140成熟种子的千粒质量、粒宽和粒厚均显著低于野生型，但粒长没有显著的差异，b140的株高、主穗长、每穗粒数、结实率等农艺性状与野生型相比均无显著差异(表3)。图2野生型与b140的干物质积累量Fig.2DrymatteraccumulationofWTandb140表3野生型和b140的农艺性状Table3AgronomictraitsofWTandb140材料Materials株高/cmPlantheight主穗长/cmLengthofpanicle每穗粒数Grainsperpanicle粒长/mmLengthofgrain粒宽/mmWidthofgrain粒厚/mmThicknessofgrain千粒质量/g1000-grainweight结实率/%SeedsettingrateWT120．8±6．723．2±1．5130．6±14．06．7±0．43．2±0．22．3±0．0123．8±0．389．3±5．4b140121．6±5．823．0±2．7128．5±15．76．7±0．33．0±0．2*2．2±0．02*21．0±0．1*88．9±4．3Note:*P＜0．05．Thesameasfollows．2．2野生型与b140灌浆期干物质积累量灌浆动态分析的结果表明:在开花10d后，野生型和b1

tent总淀粉含量/%Totalstarchcontent葡萄糖含量/(mg·g－1)Glucosecontent果糖含量/(mg·g－1)Fructosecontent蔗糖含量/(mg·g－1)SucrosecontentWT15．4±0．280．3±1．30．108±0．0110．012±0．0020．101±0．013b14014．1±0．3*75．8±0．3*0．138±0．009＊＊0．022±0．001＊＊0．297±0．012＊＊Note:＊＊P＜0．01．Thesameasfollows．2．4b140成熟种子扫描电镜对b140和野生型种子的横断面进行扫描电镜观察，发现野生型籽粒横断面的淀粉颗粒为多面体，排列紧密(图3－A、B、C);而突变体籽粒横断面的淀粉颗粒多呈球形或不规则状，排列疏松(图3－D、E、F)。图3野生型和b140胚乳中淀粉颗粒结构Fig.3StructureofstarchgranulesintheendospermofWTandb140A，B，C:野生型;D，E，F:b140。A，D:胚乳横断面，标尺=1mm。B，E:胚乳中心区域(红色矩形内)，标尺=10μm。C，F:胚乳边缘区域(蓝色矩形内)，标尺=10μm。A，B，C:Wildtype;D，E，F:b140．A，D:Endospermcross-section，bar=1mm．B，E:Thecentralareaofmatureendospermfromthecross-sectionsinAandDwasindicatedbyaredsquare，bar=10μm．C，F:Theouterportionofmatureendospermfromthecross-sectionsinAandDwasindicatedbyabluesquare，bar=10μm．2．5米粉的尿素膨胀体积从图4可见:在低浓度尿素溶液(0～3mol·L－1)中，b140和野生型米粉的膨胀体积没有变化;随着尿素浓度的逐渐增大，b140和野生型米粉的膨胀体积均逐渐变大;在5mol·L－1时两者的差异显著;在高浓度尿素溶液(9mol·L－1)中，两者几乎没有差异。2．6b140突变位点的遗传分析将b140与‘南京11’杂交，杂种F1自交产生F2群体，统计F2群体中正常胚乳和粉质?
【作者单位】： 南京农业大学农业部长江中下游粳稻生物学与遗传育种重点实验室/长江流域杂交水稻协同创新中心/江苏省现代作物生产中心;
【基金】：江苏省科技支撑计划项目(BE2015363) 江苏省自主创新课题资助项目(CX(16)1029) 安徽省科技重大专项(16030701068)
【分类号】：S511

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 曹莉;王辉;孙道杰;冯毅;;小麦黄化突变体光合作用及叶绿素荧光特性研究[J];西北植物学报;2006年10期

2 王伟平;朱飞舟;唐俐;陈立云;武小金;;一种水稻全包穗突变体的发现及初步分析[J];中国农学通报;2008年06期

3 罗洪发;查仁明;杨洪海;田永航;薛建蜂;张鹏;;水稻突变体的创制[J];中国农学通报;2011年27期

4 温明星;陈爱大;曲朝喜;;植物突变体创造及研究现状[J];上海农业科技;2012年06期

5 冯永清;邹维华;李丰成;张晶;张会;谢国生;涂媛苑;路铁刚;彭良才;;特异水稻脆茎突变体生物学特性及生物质降解效率的研究[J];中国农业科技导报;2013年03期

6 张洪征;程治军;万建民;;水稻白化突变体研究进展[J];生物技术通报;2013年11期

7 杨春艳;江玲;沈贝贝;冯志明;王新华;万建民;;水稻品种‘南粳35’辐射诱变突变体的鉴定[J];南京农业大学学报;2012年03期

8 叶俊;吴建国;杜婧;郑希;张志;石春海;;水稻“9311”突变体筛选和突变体库构建[J];作物学报;2006年10期

9 毛毕刚;刘华清;陈建民;陈在杰;彭永宏;王锋;;两个水稻生殖器官突变体的形态特征和遗传分析[J];分子植物育种;2008年02期

10 佟星;赵波;金文林;曾潮武;刘红霞;吴宝美;濮绍京;陈学珍;潘金豹;万平;;理化诱变小豆京农6号突变体的鉴定[J];作物学报;2010年04期

相关会议论文 前10条

1 何俊瑜;朱诚;蒋德安;陈静;孙宗修;;水稻突变体对镉的反应及其对镉的积累、分配特性[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年

2 林冬;朱诚;胡国成;孙宗修;;镉胁迫下敏感水稻突变体的抗氧化应答[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年

3 张亚芳;潘存红;李爱宏;汤雯;武茹;陈宗祥;许爱霞;潘学彪;;提高水稻插入突变体库利用效率的一点尝试[A];江苏省遗传学会第七届代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年

4 佟星;吴宝美;赵波;叶剑;刘红霞;曾潮武;濮绍京;万平;;小豆突变体库构建及突变体筛选[A];中国遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编（2004-2008）[C];2008年

5 石春海;吴建国;周元飞;;水稻“9311”和“日本晴”植株和稻米突变体库的构建[A];全国生物遗传多样性高峰论坛会刊[C];2012年

6 高荣村;胡胜武;郭学兰;董彩华;刘胜毅;;拟南芥抗菌核病突变体的筛选[A];湖北省遗传学会、江西省遗传学会2006年学术年会暨学术讨论会论文摘要集[C];2006年

7 倪永静;胡新;任德超;李巧云;牛吉山;;国麦301突变体库构建初报[A];中国作物学会2013年学术年会论文摘要集[C];2013年

8 朱传凤;吴家和;何朝族;;一个水稻半矮秆突变体的鉴定及其分子功能研究[A];全国植物分子育种研讨会摘要集[C];2009年

9 高志勇;王宏亮;刘浩;张杨;郭建飞;苗雨晨;宋纯鹏;;Mutator转座子介导的玉米突变体库的构建及干旱相关突变体的筛选[A];2012年全国玉米遗传育种学术研讨会暨新品种展示观摩会论文及摘要集[C];2012年

10 张乐萍;王学奎;杨业华;贾秀伟;黄秋波;;转座活化标签诱发的棉花突变体的筛选[A];中国棉花学会2007年年会论文汇编[C];2007年

相关重要报纸文章 前2条

1 本报记者 刘洋;寻找“美丽的偶然”[N];东方烟草报;2014年

2 科综;水稻“长生不老”可被制约[N];大众科技报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 师晓;水稻雄性不育突变体gsl5的基因克隆及不育机理研究[D];中国农业科学院;2015年

2 刘峰;烟草激活标签突变体库的构建与分析[D];中国农业科学院;2014年

3 奉保华;水稻斑点叶突变体HM47的基因克隆与功能分析[D];中国农业科学院;2015年

4 谭炎宁;水稻温敏雄性不育突变体T98S和叶色突变体grc2的鉴定、遗传与利用研究[D];湖南农业大学;2015年

5 宋晓峰;大豆叶形突变体的遗传和功能分析[D];山东师范大学;2016年

6 朱忠欣;水稻调节铵吸收基因筛选及拟南芥铵吸收调节机制研究[D];安徽农业大学;2015年

7 李宁;小麦黄绿突变体特性研究与遗传分析[D];中国农业科学院;2012年

8 刘文真;三个水稻叶色突变体的鉴定与基因克隆[D];浙江大学;2006年

9 曹莉;一个新的小麦黄化突变体研究[D];西北农林科技大学;2007年

10 汪得凯;三个与水稻株型相关突变体的鉴定与基因克隆[D];中国农业科学院;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 于洋;水稻护颖外稃化突变体lemma-like sterile lemma(lsl)的遗传分析与基因定位[D];西南大学;2015年

2 张龙弟;水稻中一个叶尖枯突变体的图位克隆及LTN2基因的功能分析[D];中国农业科学院;2015年

3 董青;两个水稻黄绿叶基因的图位克隆[D];中国农业科学院;2015年

4 杜依聪;玉米表皮蜡质突变体glossy6的表型分析与基因克隆[D];中国农业科学院;2015年

5 焦禹顺;烟草香气突变体鉴定及挥发性香气成分分析[D];中国农业科学院;2015年

6 程孝;水稻稃片白化突变体Ds插入位点与标记基因的分子鉴定[D];苏州大学;2015年

7 杨群;水稻品种空育131甲基磺酸乙酯突变体库的创建[D];华中农业大学;2015年

8 李小红;两个水稻斑点叶突变体的鉴定、遗传分析与基因定位[D];中国农业科学院;2015年

9 秦冰清;EMS诱变“晋谷21号”叶色突变体生理特征的研究[D];山西农业大学;2015年

10 魏霞;水稻后期卷叶突变体lrl1的鉴定和基因定位[D];西南大学;2015年

本文编号：2524453