水稻粒长基因GL5的克隆及启动子自然变异的探索

发布时间：2021-02-11 16:58

　　粒重是产量要素的重要构成因子。对粒形基因的研究不仅具有生物学意义,同时也具有重要的农业生产和育种实践意义。尽管水稻粒形基因的克隆和分子机理的研究在近十多年来取得了较大的进展,克隆更多的粒形基因并研究粒形调控的分子机制仍然对水稻生产具有重要意义。本研究以明恢63的大粒EMS（ethyl methanesulfonate）突变体grain length 5（gl5）为材料,通过对突变基因的克隆,突变位点分析和GL5的核酸多样性分析,探索位于启动子的自然变异与粒长的关系,为发掘可用的自然变异提供线索。主要结果如下:1.与野生型相比,水稻大粒突变体gl5在整个生育期植株表型没有显著差异,但是粒长显著增长、穗粒数减少,结实率下降,产量显著降低。碘-碘化钾染色表明突变体的花粉育性较野生型显著降低。2.结合高通量测序和MutMap分析方法,确定了该突变基因的候选基因,它在第5染色体上,编码拟南芥MKP1同源蛋白OsMKP1。该基因的一个碱基发生了非同义突变,导致编码的氨基酸发生了改变。通过构建包含自身启动子的全长基因的互补载体对突变体gl5进行遗传转化,发现转基因阳性植株粒长、结实率和穗粒数可以恢复... 

【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水稻种子粒重的调控途径(XingandZhang2010)

图 1 水稻种子粒重的调控途径(Xing and Zhang 2010)Fig. 1Aschematic network of genes regulating grain weight管对水稻种子发育的生物学机制研究尚不完善，但根据已有的研究进展，调控水稻粒形的基因主要通过两种途径，一是影响细胞分裂进而影响细是调控细胞壁的伸长进而影响细胞大小，它们最终都影响了水稻种子的al. 2018)。根据目前已克隆到的粒形基因，主要可分为如下几个途径：G径、泛素途径、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号途径、激素途径以及径等，其中激素途径又包括油菜素内酯（BRs）、生长素（IAA）和细胞K）等(Li et al. 2019)。

Zhou et al. 2009)。RGA1 是水稻 G 蛋白的 α 亚基，粒、直穗，同时对水稻赤霉素（GA）的敏感性降低；RG量受到抑制的转基因材料产生与 d1 相似的短小圆粒的guchi-Tanaka et al. 2000, Utsunomiya et al. 2011)。G 蛋白、DEP1 和 GGC2，由于结构域差异，它们之间功能并不P1 通过与 G 蛋白的 β 亚基形成复合体发挥功能从而实单独发挥功能，需要通过与 G 蛋白的 β 亚基竞争结合进，可以通过对 G 蛋白亚基的不同等位基因型进行组合和在不同范围的精准调控（图 3）(Sunetal.2018)。最近的S-box 家族蛋白 OsMADS1 的一个截短等位型，该等位白减少，稻米品质提升(Liu et al. 2018)。实验证明，LGY基 DEP1 和 GS3 互作，进而参与稻米产量和品质的调控的 GS3-DEP1-OsMADS1 的育种思路。

【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻粒型基因克隆和调控机制研究进展[J]. 刘喜,牟昌铃,周春雷,程治军,江玲,万建民.  中国水稻科学. 2018(01)



本文编号：3029426