水稻ATP结合盒式转运基因OsABCI7的克隆与功能分析
发布时间：2021-04-06 17:05
叶绿体作为植物光合作用的主要器官,对其发育机制和功能的研究有助于挖掘作物光合潜力,提高作物产量。近年来,有不少的水稻叶绿体发育相关基因被报道,其功能也涉及到各个不同的方面。本研究以一个从籼稻品种中鉴100的EMS诱变突变体库中分离出的萎黄叶突变体为研究对象,将该突变体命名为chlorotic and necrotic leaf 1（cnl1）。随后,我们对cnl1进行了表型鉴定、生理生化及遗传分析,并对目标基因进行了克隆和功能分析。主要结果如下:1)在大田自然条件下,约播种后40天,cnl1的老叶开始呈现出萎黄的表型。随着生育期的推进,cnl1的黄化表型逐渐加重,至抽穗期,整株叶片都呈现出明显的萎黄表型,较老的叶片甚至呈现出枯死的表型。与野生型相比,cnl1的叶片叶绿素含量明显下降,叶肉细胞中叶绿体的结构也遭到了破坏,其中最明显的是类囊体片状结构的破坏。此外,在cnl1中,存在明显的活性氧积累以及活性氧清除系统紊乱的现象。外源的抗氧化剂（抗坏血酸）能在一定程度上缓解突变体cnl1的表型。2)遗传分析和基因定位的结果表明,突变体cnl1的表型由一对单隐性核基因控制,该基因LOC...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水稻ABC基因在染色体上的分布
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论2(DEANetal.,2001;DEANetal.,2005）。植物中ABCA-ABCG这7个亚族中的主要成员同时也广泛存在于其他类真核生物中；而对于ABCH这个亚族来说，它只在昆虫、硬骨鱼、棘皮动物以及黏菌中被检测到。迄今为止，在植物中没有发现任何ABCH亚族的成员。同时，在植物中，存在一类特殊的细菌类型ABC转运蛋白，被命名为ABCI亚族(VERRIERetal.,2008）。1.1.2水稻ABC转运蛋白1.1.2.1水稻ABC基因的分布与进化通过绘制水稻ABC基因在各染色体上的分布图，我们可以直观地看出水稻ABC家族基因在12条染色体上分布密集程度存在着较大差异。大约有四分之一，其中涉及到5个亚族的ABC基因位于第1染色体上，而第7染色体和第10染色体上分别仅坐落着3个和4个ABC基因；此外，基因分布密集区域多以基因簇出现（图1-1）。此外，在水稻基因组中两个独立的基因LOC_Os12g34010和LOC_Os03g21490分别被命名为ABCI3_1和ABCI3_2(GARCIAetal.,2004）；通过对水稻ABCI3_1和ABCI3_2蛋白的氨基酸序列比对分析，我们发现二者仅仅存在约11%的相似度（图1-2）。图1-1水稻ABC基因在染色体上的分布Fig.1-1ThedistributionofriceABCgenesonchromosomes.图1-2水稻ABCI3_1和ABCI3_2蛋白氨基酸序列比对Fig.1-2AminoacidsuquencealignmentbetweenriceABCI3_1andABCI3_2proteins.
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论3对于植物研究而言，水稻和拟南芥是理想的模式植物研究材料(KOORNNEEFetal.,2010;HUetal.,2018）。水稻128个ABC基因中分别包含：ABCA1-6、ABCB1-27、ABCC1-17、ABCD1-3、ABCE1-2、ABCF1-6、ABCG1-50、ABCI1-17基因；显而易见，ABCG亚族是成员数目最大的亚族。为了更好地了解水稻ABC蛋白家族之间各成员的进化关系，我们利用MEGA5.0软件构建了一个系统进化树。从进化树分析几乎可以看出，与不同亚族的成员相比，各成员与所在同一亚族的其他成员之间明显存在着更近的遗传进化关系，而ABCI亚族的成员则相对分散在相隔较远的进化枝上，这说明不同的ABCI蛋白在功能上可能存在较大差异。图1-3水稻ABC转运蛋白家族进化树(MEGA5构建）Fig.1-3phylogenetictreeofriceABCtransporterproteinfamily(constructedbyMEGA5software）.1.1.2.2ABC基因的结构与功能1.1.2.2.1ABCA亚族ABCA蛋白存在半分子ABCA（half-sizeABCA）和全分子ABCA（full-lengthABCA）两种形式，半分子ABCA蛋白和全分子ABCA蛋白又分别称作ATH（ABCtwohomologues）和AOH（ABConehomologue）(SANCHEZ-FERNANDEZetal.,2001;GARCIAetal.,2004）。在早期的陆地植物（如苔藓类植物）中已经发现了AOH同源体，而水稻基因组中缺乏AOH基因，这可能是由于该植物在进化过程中基因丢失造成的（Rensingetal.,2008）。植物中ABCA亚族转运蛋白的
本文编号：3121795
【文章来源】：中国农业科学院北京市
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【学位级别】：博士
【部分图文】：
水稻ABC基因在染色体上的分布
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论2(DEANetal.,2001;DEANetal.,2005）。植物中ABCA-ABCG这7个亚族中的主要成员同时也广泛存在于其他类真核生物中；而对于ABCH这个亚族来说，它只在昆虫、硬骨鱼、棘皮动物以及黏菌中被检测到。迄今为止，在植物中没有发现任何ABCH亚族的成员。同时，在植物中，存在一类特殊的细菌类型ABC转运蛋白，被命名为ABCI亚族(VERRIERetal.,2008）。1.1.2水稻ABC转运蛋白1.1.2.1水稻ABC基因的分布与进化通过绘制水稻ABC基因在各染色体上的分布图，我们可以直观地看出水稻ABC家族基因在12条染色体上分布密集程度存在着较大差异。大约有四分之一，其中涉及到5个亚族的ABC基因位于第1染色体上，而第7染色体和第10染色体上分别仅坐落着3个和4个ABC基因；此外，基因分布密集区域多以基因簇出现（图1-1）。此外，在水稻基因组中两个独立的基因LOC_Os12g34010和LOC_Os03g21490分别被命名为ABCI3_1和ABCI3_2(GARCIAetal.,2004）；通过对水稻ABCI3_1和ABCI3_2蛋白的氨基酸序列比对分析，我们发现二者仅仅存在约11%的相似度（图1-2）。图1-1水稻ABC基因在染色体上的分布Fig.1-1ThedistributionofriceABCgenesonchromosomes.图1-2水稻ABCI3_1和ABCI3_2蛋白氨基酸序列比对Fig.1-2AminoacidsuquencealignmentbetweenriceABCI3_1andABCI3_2proteins.
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论3对于植物研究而言，水稻和拟南芥是理想的模式植物研究材料(KOORNNEEFetal.,2010;HUetal.,2018）。水稻128个ABC基因中分别包含：ABCA1-6、ABCB1-27、ABCC1-17、ABCD1-3、ABCE1-2、ABCF1-6、ABCG1-50、ABCI1-17基因；显而易见，ABCG亚族是成员数目最大的亚族。为了更好地了解水稻ABC蛋白家族之间各成员的进化关系，我们利用MEGA5.0软件构建了一个系统进化树。从进化树分析几乎可以看出，与不同亚族的成员相比，各成员与所在同一亚族的其他成员之间明显存在着更近的遗传进化关系，而ABCI亚族的成员则相对分散在相隔较远的进化枝上，这说明不同的ABCI蛋白在功能上可能存在较大差异。图1-3水稻ABC转运蛋白家族进化树(MEGA5构建）Fig.1-3phylogenetictreeofriceABCtransporterproteinfamily(constructedbyMEGA5software）.1.1.2.2ABC基因的结构与功能1.1.2.2.1ABCA亚族ABCA蛋白存在半分子ABCA（half-sizeABCA）和全分子ABCA（full-lengthABCA）两种形式，半分子ABCA蛋白和全分子ABCA蛋白又分别称作ATH（ABCtwohomologues）和AOH（ABConehomologue）(SANCHEZ-FERNANDEZetal.,2001;GARCIAetal.,2004）。在早期的陆地植物（如苔藓类植物）中已经发现了AOH同源体，而水稻基因组中缺乏AOH基因，这可能是由于该植物在进化过程中基因丢失造成的（Rensingetal.,2008）。植物中ABCA亚族转运蛋白的
本文编号：3121795
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