水稻花粉壁发育关键基因OsPKS2的克隆与功能研究
发布时间：2021-03-26 22:40
水稻是世界上重要的粮食作物之一,全世界超过50%的人口以水稻为主食,因此不断提高水稻的产量意义重大。杂交水稻在生产中的推广应用,为我国乃至全世界的水稻增产做出了十分重大的贡献,水稻育性中的雄性不育性是杂种优势能够有效利用的基础。在水稻雄性生殖发育中,花药和花粉的发育都扮演着十分重要的角色,而正常的花粉壁形成过程对花药的发育有着必不可少的作用。在水稻生长发育过程中,花粉壁能够保护雄性配子免受各种环境胁迫和病原体攻击,并促进花粉萌发。绒毡层细胞中孢粉素的生物合成对花粉壁的形成至关重要。近年来,在单子叶模式植物—拟南芥的花粉壁发育过程特别是孢粉素代谢研究方面取得了一定进展,但水稻花粉壁形成中的孢粉素合成分子机制知之甚少。因此,为了增加对水稻花粉发育方面的了解,本实验通过筛选EMS诱导的籼稻品种9311突变体文库,获得了一份雄性不育突变体材料ospks2-1,并对其进行了一系列的形态学、细胞学和遗传学的分析鉴定。主要研究结果如下:1.突变体ospks2-1的表型分析。ospks2-1表现出正常的营养生长,花序和花形态,但其具有比9311更小和颜色更浅的花药。ospks2-1花药的花粉粒数少于9...
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ospks2-1的表型Fig.3.1.Phenotypeofospks2-1.
ospks2-1 花药中正常发育（图 3.2a 和 f）。在花药发育的早期阶段，ospks2-1 和WT 的花粉母细胞随后在 8b 末期进行减数分裂形成四分体（图 3.2b 和 g），ospks2-1 和 WT 之间未观察到可检测的差异。然而，从四分体释放小孢子后，ospks2-1 花药的小孢子开始表现出异常发育。在第 9 时期，WT 花药的小孢子是球形的（图 3.2c），而 ospks2-1 花药的小孢子是不规则形状的（图 3.2h）。在第10 时期，WT 的小孢子空泡化且呈圆形（图 3.2d），而 ospks2-1 的小孢子表现为皱缩畸形（图 3.2i）。在第 12 时期，WT 花药室内充满成熟花粉粒，花粉壁完全成形并伴随淀粉积累（图 3.2e）。相比之下，ospks2-1 花粉粒的发育已中止（图3.2j）。
图 3.5 OsPKS2 基因结构和 ospks2-1，ospks2-2 和 ospks2-3 的突变位点Fig. 3.5.OsPKS2 gene structure and mutation sites of ospks2-1, ospks2-2, and ospks2-3.黑 色 框 表 示 外 显 子 ， 选 择 位 于 OSPKS2 基 因 的 第 二 个 外 显 子 中 的 序 列（5'-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3'和 5'-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3'）作为 sgRNA 的两个独立靶位点（参见补充表 1）。红色字符表示 ospks2-1 中的 SNP 突变。绿色字符表示 PAM。红色破折号表示 ospks2-2 和 ospks2-3 中由 CRISPR / Cas9 产生的突变位点（缺失）。The black boxes indicate the exons. The sequence (5’-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3’ and5’-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3’) located in the second exon of the OsPKS2 gene were selected as thetwo independent target sites of sgRNA, respectively (see Supplementary Table S1). The red characters indicate theSNP mutation in ospks2-1. The green characters indicate the PAM. The red dashes indicate the mutation events(deletions) generated by CRISPR/Cas9 in ospks2-2 and ospks2-3.为了验证雄性不育表型和候选 SNP 之间的连锁性，我们随机对 F2 群体中若干个体进行了测序。结果表明，F2 中所有测序的 43 个雄性不育植株都具有该纯
本文编号：3102360
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ospks2-1的表型Fig.3.1.Phenotypeofospks2-1.
ospks2-1 花药中正常发育（图 3.2a 和 f）。在花药发育的早期阶段，ospks2-1 和WT 的花粉母细胞随后在 8b 末期进行减数分裂形成四分体（图 3.2b 和 g），ospks2-1 和 WT 之间未观察到可检测的差异。然而，从四分体释放小孢子后，ospks2-1 花药的小孢子开始表现出异常发育。在第 9 时期，WT 花药的小孢子是球形的（图 3.2c），而 ospks2-1 花药的小孢子是不规则形状的（图 3.2h）。在第10 时期，WT 的小孢子空泡化且呈圆形（图 3.2d），而 ospks2-1 的小孢子表现为皱缩畸形（图 3.2i）。在第 12 时期，WT 花药室内充满成熟花粉粒，花粉壁完全成形并伴随淀粉积累（图 3.2e）。相比之下，ospks2-1 花粉粒的发育已中止（图3.2j）。
图 3.5 OsPKS2 基因结构和 ospks2-1，ospks2-2 和 ospks2-3 的突变位点Fig. 3.5.OsPKS2 gene structure and mutation sites of ospks2-1, ospks2-2, and ospks2-3.黑 色 框 表 示 外 显 子 ， 选 择 位 于 OSPKS2 基 因 的 第 二 个 外 显 子 中 的 序 列（5'-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3'和 5'-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3'）作为 sgRNA 的两个独立靶位点（参见补充表 1）。红色字符表示 ospks2-1 中的 SNP 突变。绿色字符表示 PAM。红色破折号表示 ospks2-2 和 ospks2-3 中由 CRISPR / Cas9 产生的突变位点（缺失）。The black boxes indicate the exons. The sequence (5’-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3’ and5’-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3’) located in the second exon of the OsPKS2 gene were selected as thetwo independent target sites of sgRNA, respectively (see Supplementary Table S1). The red characters indicate theSNP mutation in ospks2-1. The green characters indicate the PAM. The red dashes indicate the mutation events(deletions) generated by CRISPR/Cas9 in ospks2-2 and ospks2-3.为了验证雄性不育表型和候选 SNP 之间的连锁性，我们随机对 F2 群体中若干个体进行了测序。结果表明，F2 中所有测序的 43 个雄性不育植株都具有该纯
本文编号：3102360
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