水稻叶型相关基因的图位克隆与功能分析
发布时间：2021-07-03 17:33
水稻株型改良是提高水稻群体光合效率和水稻总产量的有效途径之一。水稻叶片卷曲有利于塑造理想株型,虽然目前已经克隆到一些调控水稻卷叶的基因,但控制水稻卷叶的分子机制有待继续研究。本文以野生型水稻日本晴和籼稻9为材料,通过诱变或辐照处理,筛选到两个与叶片形态相关的突变体。本研究采用图位克隆和测序的方法,鉴定了导致叶片形态发生改变的基因,并对其在水稻中的表达模式及功能进行了初步分析。1、水稻HD-ZIP IV家族基因URL1的克隆与表达分析在成熟期测量突变体url1的卷曲度,发现不同突变体植株叶片卷曲指数在0.53～0.67之间浮动。url1突变体位于大侧脉与小侧脉之间的泡状细胞面积均小于野生型日本晴中的泡状细胞。以url1与Dullar杂交后F2代作为定位群体,最后将基因锁定在53kb的范围内。测序发现,在突变体中,URL1基因终止密码子后的第679个碱基发生了突变（C突变成T）。qRT-PCR测得URL1在突变体中的表达量比在野生型中高。亚细胞定位结果显示,URL1蛋白定位在细胞核内。2、URL1基因的功能分析URL1基因功能验证表明,将pURL1::g URL1过表...
【文章来源】：湖南农业大学湖南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
HD-Zip家族蛋白结构[48]
茫?延泄赜贖D-ZIPIV基因功能的研究几乎都围绕着植物表皮细胞分化展开。拟南芥HD-ZipIV基因家族中共有16个家族成员，它们分别被命名为HDG1-HDG5、FWA(HGD6)、HDG7-HDG12、MERISTEMLAYER1(ATML1)、GLABRA2(GL2)、ANTHOCYANIN-LESS2(ANL2)和PROTODERMALFACTOR2(PDF2)[54]。研究人员利用拟南芥Paralogons程序(http://wolfe.gen.tcd.i.e./athal/dup)，对HD-ZIPIV家族不同基因间的亲缘关系进行分析后发现，HDG1-ANL2、HDG2-HDG3、HDG4-HDG5、FWA/HDG6-HDG7、HDG8-HDG9、HDG11-HDG12、和ATML1-PDF2形成了同源基因对，如图所示（图1.2）。图1.2拟南芥HD-ZipIV基因的进化关系Figure1.2EvolutionaryrelationshipofArabidopsisHD-ZipIVgenes[54]1.2.4.2HD-ZIPIV家族基因功能已知PDF2、ATML1和其他HD-ZipIV基因在植物表皮细胞特异性表达，PDF2与
NL1与植物细胞壁的机械性能调控有关[83]。1.2.53’UTR对基因表达的影响最早在两个豌豆HD-ZIPIV基因，PaHB1和PaHB2的3’UTR中发现了一个保守的含21个核苷酸的motif，5’-GGTGGTTCGGGTATTGACTTC-3’，随后在拟南芥，向日葵，棉花中也发现存在该序列[53]。通过对不同物种HD-ZIPIV家族基因进行比对分析发现，这一保守motif在拟南芥的16个HD-ZIPIV基因中有10个、在玉米的17个基因中有13个、在高粱的13个基因中有9个、在水稻的9个基因中有8个。此外，还有4个卷柏基因，四个藓属基因，其3’UTR中都包含了这一保守的motif。图1.3拟南芥HD-ZIPIV基因中两个保守的motif序列(红色表示与其他序列不一致的碱基)Figure1.3Analysisoftheconserved3’UTRsequencemotifsinArabidopsisgenes(differencesfromtheconsensusareinred)此外，进一步对HD-ZIPIV基因3’UTR序列进行分析还发现，在已知的保守序列上游，还存在另外一个含19个核苷酸的motif，5’-GGAGTCAAGAACGCACCTC-3’，这一现象存在于所有已知含第一个保守序列的基因中。这两个序列要么同时在3’UTR中出现，要么同时都不出现，说明这两个motif有某种功能上的联系。由于这两个motif不仅共同进化而且部分互补，利用RNA二级结构预测软件发现，这两个位点能够形成一个特殊的RNA二级结构，茎环结构[84]。因此，可以推论这两个进化上保守的motifs，通过后转录调节机制，调控HD-ZIPIV基因的表达。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物HD-Zip转录因子的生物学功能[J]. 王宏,李刚波,张大勇,蔺经,盛宝龙,韩金龙,常有宏. 遗传. 2013(10)
[2]水稻品种日本晴最适叶片卷曲度研究[J]. 李磊,薛芗,左示敏,陈宗祥,潘存红,张亚芳,李亚超,朱俊凯,马玉银,潘学彪. 扬州大学学报(农业与生命科学版). 2013(02)
[3]中国栽培稻起源地研究进展[J]. 陈世龙,柏芸,李敏,余小映,熊善柏,赵思明. 中国稻米. 2013(03)
[4]EMS诱变技术研究进展[J]. 崔清志,刘晓虹,陈惠明. 湖南农业科学. 2013(05)
[5]HD-Zip Ⅲ转录因子家族与植物细胞分化[J]. 朱莹莹,于亮亮,汪杏芬,李来庚. 植物学报. 2013(02)
[6]水稻功能基因图位克隆研究进展[J]. 童继平,刘学军,韩傲男,马忠友,刘敏. 中国生物工程杂志. 2012(03)
[7]中国作物分子育种现状与发展前景[J]. 黎裕,王建康,邱丽娟,马有志,李新海,万建民. 作物学报. 2010(09)
[8]中国栽培稻简史[J]. 杨逢春,梁淑云,李祖烽,韦树桐. 现代农业科技. 2007(04)
[9]作物分子设计育种[J]. 万建民. 作物学报. 2006(03)
[10]水稻叶型特征与产量的典型相关分析[J]. 吴钿,郭建夫,张建中. 石河子大学学报(自然科学版). 2005(03)
本文编号：3263039
【文章来源】：湖南农业大学湖南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
HD-Zip家族蛋白结构[48]
茫?延泄赜贖D-ZIPIV基因功能的研究几乎都围绕着植物表皮细胞分化展开。拟南芥HD-ZipIV基因家族中共有16个家族成员，它们分别被命名为HDG1-HDG5、FWA(HGD6)、HDG7-HDG12、MERISTEMLAYER1(ATML1)、GLABRA2(GL2)、ANTHOCYANIN-LESS2(ANL2)和PROTODERMALFACTOR2(PDF2)[54]。研究人员利用拟南芥Paralogons程序(http://wolfe.gen.tcd.i.e./athal/dup)，对HD-ZIPIV家族不同基因间的亲缘关系进行分析后发现，HDG1-ANL2、HDG2-HDG3、HDG4-HDG5、FWA/HDG6-HDG7、HDG8-HDG9、HDG11-HDG12、和ATML1-PDF2形成了同源基因对，如图所示（图1.2）。图1.2拟南芥HD-ZipIV基因的进化关系Figure1.2EvolutionaryrelationshipofArabidopsisHD-ZipIVgenes[54]1.2.4.2HD-ZIPIV家族基因功能已知PDF2、ATML1和其他HD-ZipIV基因在植物表皮细胞特异性表达，PDF2与
NL1与植物细胞壁的机械性能调控有关[83]。1.2.53’UTR对基因表达的影响最早在两个豌豆HD-ZIPIV基因，PaHB1和PaHB2的3’UTR中发现了一个保守的含21个核苷酸的motif，5’-GGTGGTTCGGGTATTGACTTC-3’，随后在拟南芥，向日葵，棉花中也发现存在该序列[53]。通过对不同物种HD-ZIPIV家族基因进行比对分析发现，这一保守motif在拟南芥的16个HD-ZIPIV基因中有10个、在玉米的17个基因中有13个、在高粱的13个基因中有9个、在水稻的9个基因中有8个。此外，还有4个卷柏基因，四个藓属基因，其3’UTR中都包含了这一保守的motif。图1.3拟南芥HD-ZIPIV基因中两个保守的motif序列(红色表示与其他序列不一致的碱基)Figure1.3Analysisoftheconserved3’UTRsequencemotifsinArabidopsisgenes(differencesfromtheconsensusareinred)此外，进一步对HD-ZIPIV基因3’UTR序列进行分析还发现，在已知的保守序列上游，还存在另外一个含19个核苷酸的motif，5’-GGAGTCAAGAACGCACCTC-3’，这一现象存在于所有已知含第一个保守序列的基因中。这两个序列要么同时在3’UTR中出现，要么同时都不出现，说明这两个motif有某种功能上的联系。由于这两个motif不仅共同进化而且部分互补，利用RNA二级结构预测软件发现，这两个位点能够形成一个特殊的RNA二级结构，茎环结构[84]。因此，可以推论这两个进化上保守的motifs，通过后转录调节机制，调控HD-ZIPIV基因的表达。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物HD-Zip转录因子的生物学功能[J]. 王宏,李刚波,张大勇,蔺经,盛宝龙,韩金龙,常有宏. 遗传. 2013(10)
[2]水稻品种日本晴最适叶片卷曲度研究[J]. 李磊,薛芗,左示敏,陈宗祥,潘存红,张亚芳,李亚超,朱俊凯,马玉银,潘学彪. 扬州大学学报(农业与生命科学版). 2013(02)
[3]中国栽培稻起源地研究进展[J]. 陈世龙,柏芸,李敏,余小映,熊善柏,赵思明. 中国稻米. 2013(03)
[4]EMS诱变技术研究进展[J]. 崔清志,刘晓虹,陈惠明. 湖南农业科学. 2013(05)
[5]HD-Zip Ⅲ转录因子家族与植物细胞分化[J]. 朱莹莹,于亮亮,汪杏芬,李来庚. 植物学报. 2013(02)
[6]水稻功能基因图位克隆研究进展[J]. 童继平,刘学军,韩傲男,马忠友,刘敏. 中国生物工程杂志. 2012(03)
[7]中国作物分子育种现状与发展前景[J]. 黎裕,王建康,邱丽娟,马有志,李新海,万建民. 作物学报. 2010(09)
[8]中国栽培稻简史[J]. 杨逢春,梁淑云,李祖烽,韦树桐. 现代农业科技. 2007(04)
[9]作物分子设计育种[J]. 万建民. 作物学报. 2006(03)
[10]水稻叶型特征与产量的典型相关分析[J]. 吴钿,郭建夫,张建中. 石河子大学学报(自然科学版). 2005(03)
本文编号：3263039
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