水稻叶形基因NL7的克隆及其分子调控机理研究

发布时间：2021-11-05 07:07

　　水稻（Oryza sativa L.）叶片形态是植株形态建成的重要部分,是育种家选育具理想株型超高产水稻新品种（组合）的重要性状。通过图位克隆分离叶形调控基因,不仅有助于解析水稻叶形发育遗传调控网络,而且有助于水稻株型的改良和理想株型分子设计育种。本研究利用甲基磺酸乙酯（Ethyl Methane Sulfonate,EMS）诱变水稻籼稻品种蜀恢527（SH527）获得一份能够稳定遗传的窄叶突变体（narrow leaf 7,nl7）。形态观察表明,nl7上三叶的叶长无显著差异,但叶宽极显著变窄;与野生型相比,虽然nl7有效分蘖数显著增加,但单株产量显著降低;nl7各节茎秆长度和宽度均呈不同程度降低;穗部性状除籽粒宽度没有显著差异外,nl7的其余性状（包括穗粒数、结实率、千粒重、籽粒的长度和厚度）都呈显著或极显著下降。叶片组织细胞学观察和颖壳电镜扫描结果发现,相较野生型,nl7叶片的泡状细胞、叶肉细胞和维管束大小没有明显差异,但大、小维管束数目则极显著减少;颖壳细胞长度和宽度没明显差异,推测是细胞数目引起籽粒形态的变化。生理实验表明,在分蘖期,nl7的叶绿素含量和SPAD值没有显著变化... 

【文章来源】：中国农业科学院北京市

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
英文缩略表
第一章 引言
    1.1 水稻叶片宽度突变体的研究进展
        1.1.1 已克隆的水稻叶片宽度相关基因
        1.1.2 叶宽调控基因的分子机理研究
    1.2 水稻分蘖的分化和发育
        1.2.1 转录水平调控分蘖
        1.2.2 激素水平调控分蘖
    1.3 DnaJ蛋白
    1.4 本研究的目的与意义
第二章 材料与方法
    2.1 研究材料
    2.2 实验中常用的试验药品和仪器设备
        2.2.1 常用试剂
        2.2.2 实验所用载体
        2.2.3 主要实验仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 农艺性状的测定
        2.3.2 分蘖数目动态观察
        2.3.3 叶绿素含量的测定
        2.3.4 光合速率的测定
        2.3.5 细胞形态学观察
        2.3.6 DNA提取
        2.3.7 PCR体系扩增与电泳检测
        2.3.8 定位群体
        2.3.9 基因定位
        2.3.10 RNA提取及反转录为c DNA
        2.3.11 Real-time PCR扩增
        2.3.12 亚细胞定位
        2.3.13 NL7-U3 敲除载体的构建
        2.3.14 NL7 基因的互补载体构建
        2.3.15 NL7 基因过表达载体构建
        2.3.16 GUS载体的构建
        2.3.17 农杆菌侵染以及水稻的遗传转化
        2.3.18 酵母文库筛选
第三章 结果与分析
    3.1 NL7 对水稻叶片形态的影响
    3.2 叶片的组织细胞形态观察和维管束数目测定
    3.3 叶绿素含量测定
    3.4 光合速率的测定
    3.5 NL7 对水稻分蘖的影响
    3.6 茎秆形态和产量性状的测定
    3.7 水稻窄叶突变体nl7 的籽粒性状分析
    3.8 水稻窄叶突变体nl7 的遗传分析
    3.9 NL7 基因的初步定位
    3.10 NL7 基因的图位克隆
    3.11 NL7 蛋白序列分析
    3.12 NL7 基因的组织表达模式分析及亚细胞定位
    3.13 CRISPR/Cas9 转基因分析
    3.14 22%PEG处理
    3.15 内源激素水平测定
    3.16 nl7 转录组中表达量热图
    3.17 叶形调控基因表达量分析
    3.18 分蘖调控基因表达量分析
    3.19 生长素调控基因表达量分析
    3.20 cDNA文库筛选NL7 相互作用蛋白
        3.20.1 NL7 蛋白自激活检测
        3.20.2 酵母点对点验证
第四章 讨论
    4.1 DnaJ蛋白参与调控水稻叶片宽度
    4.2 NL7 基因在育种中的应用潜力
    4.3 DnaJ蛋白可能通过SL代谢途径影响水稻分蘖
    4.4 DnaJ蛋白可能参与Ca~(2+)的转运和转导
第五章 全文结论
参考文献
附录
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]植物DnaJ蛋白的研究进展[J]. 樊芳菲,杨暹,康云艳,柴喜荣,蒙林平.  分子植物育种. 2018(06)
[2]采取适用技术措施 挖掘水稻增产潜力[J]. 王春瑜.  吉林农业. 2015(12)
[3]水稻理想株型的遗传基础研究[J]. 冷语佳,钱前,曾大力.  中国稻米. 2014(02)
[4]水稻叶极性发育分子机制研究进展[J]. 范玉斌,梁婉琪.  上海交通大学学报(农业科学版). 2014(01)
[5]本氏烟草KANADI基因的克隆及表达分析[J]. 王娟红,丁琦,曾俊,贺新强,李唯,李仲芳.  农业生物技术学报. 2013(11)
[6]水稻叶片形态建成分子调控机制研究进展[J]. 徐静,王莉,钱前,张光恒.  作物学报. 2013(05)
[7]水稻DnaJ蛋白的生物信息学分析[J]. 赵旭,刘向国,王爱荣.  亚热带农业研究. 2011(03)
[8]叶绿素含量测定的简化[J]. 舒展,张晓素,陈娟,陈根云,许大全.  植物生理学通讯. 2010(04)
[9]植物生长素的作用机制[J]. 吕剑,喻景权.  植物生理学通讯. 2004(05)
[10]水稻植株形态遗传改良的研究进展[J]. 潘学彪,韩月澎,陈宗祥,张洪熙.  扬州大学学报. 2004(01)

博士论文
[1]水稻叶宽基因qFLW7和OsNAAL1的图位克隆及其分子调控机制[D]. 徐静.沈阳农业大学 2017
[2]水稻分蘖芽萌发与休眠相互转换的激素学机制[D]. 刘杨.南京农业大学 2011

硕士论文
[1]超级稻春优84重组自交系遗传图谱构建及其籽粒和叶片性状QTL定位[D]. 周梦玉.中国农业科学院 2018
[2]果糖激酶类似蛋白1,2与硫氧还蛋白Z互作调控水稻叶绿体发育[D]. 张森.中国农业科学院 2018
[3]水稻半卷叶突变体的遗传分析与基因定位[D]. 沈年伟.中国农业科学院 2011



本文编号：3477319