一份水稻穗轴节间突变体lb2308的鉴定和基因定位
发布时间：2021-11-24 02:50
水稻（Oryza sativa L.）穗部结构和产量关系密切,尽管近年来已经克隆了许多控制穗结构的关键基因,但调控穗部发育的分子机制仍不清楚。本研究中,我们从籼稻保持系骨干亲本宜香1B构建的EMS突变体库中筛选获得一份穗型突变体,命名为lb2308（lag branch 2308）。通过图位克隆,我们成功分离到候选基因,并对其功能进行了验证和分析。具体研究结果如下:1.相较于野生型宜香1B,突变体lb2308表现:穗茎节极显著伸长且变粗,一次枝梗簇生,小穗着粒密度和结实率显著下降,籽粒变短;此外突变体株高变矮,主要表现为,除了倒一节部分伸长,其他节间均不伸长。2.通过对宜香1B和lb2308的穗茎节、茎秆倒一节和倒二节进行石蜡切片观察发现,相较于野生型,lb2308的穗茎节维管束及细胞数目变多、细胞长度变长,而倒一节细胞变短,倒二节细胞整体变小且杂乱排列。3.遗传分析表明,lb2308的突变性状由单隐性核基因控制。结合基因定位和全基因组重测序分析发现:OsBR6ox（LOC-Os03g40540）编码区发生碱基替换,即由A突变为T,导致对应编码氨基酸由天冬氨酸变为缬氨酸。通过小片段测序...
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BL结构Figure1.Brassinolidewithcarbonnumbering
4图2、BRs合成途径[12]Figure2BRsbiosyntheticpathway1.1.3BRs信号途径研究进展随着拟南芥和水稻中油菜素内酯顿感或超感突变体的鉴定以及基因的克隆，逐步解析了BRs调控网络中的相关机制[24]。BRI1是细胞膜上的油菜素内酯受体，BAK1是BR信号受体BRI1的激酶，位于细胞膜上分为胞内激酶结构域、跨膜区和胞外区三部分[25,2627]。GSK2是水稻中一个与拟南芥BIN2同源的类GSK3/SHAGGY激酶，负向调节参与调控下游BR应答基因的表达[28]。BZR1是油菜素内酯信号传导的下游信号分子，调控BRs信号响应基因的表达[29]。在没有BRs信号时，GSK激酶通过磷酸化BZR1，使其降解。当BRs信号
5存在时，BRs与受体BRI1结合后，通过磷酸化BAK1使其激活，激活后的BAK1又通过磷酸化作用激活下游信号分子；下游信号分子通过调控GSK，使其活性丧失；解除抑制的BZR1在细胞内积累，进入细胞核与BRs信号响应基因的调控区结合，调控基因的转录[24]。图3BRs信号途径[24]（A）拟南芥、（B）水稻Figure3amodelofBRssignalingtransductionpathwayinArabidopsis(A)orrice(B)1.1.4BRs突变体表型目前，水稻中已经克隆的BRs合成途径基因主要有：OsDWARF430]、D11[31]、D2[32]、BRD1[33]四个基因，它们都编码细胞色素P450氧化酶家族蛋白。OsDWARF4与D11在功能上存在冗余，催化油菜素内酯生物合成后期步骤的C-22的羟基化。OsDWARF4单独突变对油菜素内酯合成和植物株型的影响有限；突变后，植株稍微矮化，叶夹角变小，叶片直立，可以通过增加种植密度，达到是水稻增产的目的[30]。结合表达模式与突变表型分析，D11在BR合成途径中起主要作用，与节间伸长和穗部发育相关，所以D11突变导致株高变矮，籽粒变小，而OsDWARF4仅为BR合成过程中的补充途径，主要对叶片的角度有影响，而与生殖发育无关，所以仅表现比野
【参考文献】：
期刊论文
[1]幼穗分化期喷施细胞分裂素（CTK）对水稻穗部性状及株型性状的影响[J]. 宫彦龙,雷月,夏原野,杜志敏,徐海. 作物杂志. 2017(05)
[2]水稻矮秆基因克隆研究进展[J]. 陈文娟,刘亚男,孙亚利,李万昌,李景原. 河南农业科学. 2017(03)
[3]水稻穗型的遗传调控研究进展[J]. 淳雁,李学勇. 植物学报. 2017(01)
[4]油菜素内酯生物合成途径的研究进展[J]. 任鸿雁,王莉,马青秀,吴光. 植物学报. 2015(06)
[5]油菜素内酯生物合成和代谢研究进展[J]. 李辉,左钦月,涂升斌. 植物生理学报. 2015(11)
[6]水稻小粒基因SG4（D11等位基因）的克隆和功能研究（英文）[J]. 石珍源,饶玉春,徐杰,胡时开,方云霞,余海萍,潘江杰,刘瑞芳,任德勇,王小虎,祝阳舟,朱丽,董国军,张光恒,曾大力,郭龙彪,胡江,钱前. Science Bulletin. 2015(10)
[7]Clustered spikelets 4,encoding a putative cytochrome P450 protein CYP724B1,is essential for rice panicle development[J]. Min Guo,Yi-Hao Yang,Min Liu,Qing-Cai Meng,Xiu-Hong Zeng,Ling-Xia Dong,Shu-Zhu Tang,Ming-Hong Gu,Chang-Jie Yan. Chinese Science Bulletin. 2014(31)
[8]油菜素内酯信号传递在水稻中的研究进展[J]. 沈爱华,罗红兵,邓志平,周忠静. 浙江农业学报. 2014(05)
[9]浅谈全球水稻生产现状与制约因素[J]. 孙同其. 黑龙江科技信息. 2014(13)
[10]外源GA3、ABA对杂交水稻亲本穗上发芽的生理影响[J]. 周述波,贺立红,林伟,戴高兴. 湖北农业科学. 2011(21)
本文编号：3515102
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BL结构Figure1.Brassinolidewithcarbonnumbering
4图2、BRs合成途径[12]Figure2BRsbiosyntheticpathway1.1.3BRs信号途径研究进展随着拟南芥和水稻中油菜素内酯顿感或超感突变体的鉴定以及基因的克隆，逐步解析了BRs调控网络中的相关机制[24]。BRI1是细胞膜上的油菜素内酯受体，BAK1是BR信号受体BRI1的激酶，位于细胞膜上分为胞内激酶结构域、跨膜区和胞外区三部分[25,2627]。GSK2是水稻中一个与拟南芥BIN2同源的类GSK3/SHAGGY激酶，负向调节参与调控下游BR应答基因的表达[28]。BZR1是油菜素内酯信号传导的下游信号分子，调控BRs信号响应基因的表达[29]。在没有BRs信号时，GSK激酶通过磷酸化BZR1，使其降解。当BRs信号
5存在时，BRs与受体BRI1结合后，通过磷酸化BAK1使其激活，激活后的BAK1又通过磷酸化作用激活下游信号分子；下游信号分子通过调控GSK，使其活性丧失；解除抑制的BZR1在细胞内积累，进入细胞核与BRs信号响应基因的调控区结合，调控基因的转录[24]。图3BRs信号途径[24]（A）拟南芥、（B）水稻Figure3amodelofBRssignalingtransductionpathwayinArabidopsis(A)orrice(B)1.1.4BRs突变体表型目前，水稻中已经克隆的BRs合成途径基因主要有：OsDWARF430]、D11[31]、D2[32]、BRD1[33]四个基因，它们都编码细胞色素P450氧化酶家族蛋白。OsDWARF4与D11在功能上存在冗余，催化油菜素内酯生物合成后期步骤的C-22的羟基化。OsDWARF4单独突变对油菜素内酯合成和植物株型的影响有限；突变后，植株稍微矮化，叶夹角变小，叶片直立，可以通过增加种植密度，达到是水稻增产的目的[30]。结合表达模式与突变表型分析，D11在BR合成途径中起主要作用，与节间伸长和穗部发育相关，所以D11突变导致株高变矮，籽粒变小，而OsDWARF4仅为BR合成过程中的补充途径，主要对叶片的角度有影响，而与生殖发育无关，所以仅表现比野
【参考文献】：
期刊论文
[1]幼穗分化期喷施细胞分裂素（CTK）对水稻穗部性状及株型性状的影响[J]. 宫彦龙,雷月,夏原野,杜志敏,徐海. 作物杂志. 2017(05)
[2]水稻矮秆基因克隆研究进展[J]. 陈文娟,刘亚男,孙亚利,李万昌,李景原. 河南农业科学. 2017(03)
[3]水稻穗型的遗传调控研究进展[J]. 淳雁,李学勇. 植物学报. 2017(01)
[4]油菜素内酯生物合成途径的研究进展[J]. 任鸿雁,王莉,马青秀,吴光. 植物学报. 2015(06)
[5]油菜素内酯生物合成和代谢研究进展[J]. 李辉,左钦月,涂升斌. 植物生理学报. 2015(11)
[6]水稻小粒基因SG4（D11等位基因）的克隆和功能研究（英文）[J]. 石珍源,饶玉春,徐杰,胡时开,方云霞,余海萍,潘江杰,刘瑞芳,任德勇,王小虎,祝阳舟,朱丽,董国军,张光恒,曾大力,郭龙彪,胡江,钱前. Science Bulletin. 2015(10)
[7]Clustered spikelets 4,encoding a putative cytochrome P450 protein CYP724B1,is essential for rice panicle development[J]. Min Guo,Yi-Hao Yang,Min Liu,Qing-Cai Meng,Xiu-Hong Zeng,Ling-Xia Dong,Shu-Zhu Tang,Ming-Hong Gu,Chang-Jie Yan. Chinese Science Bulletin. 2014(31)
[8]油菜素内酯信号传递在水稻中的研究进展[J]. 沈爱华,罗红兵,邓志平,周忠静. 浙江农业学报. 2014(05)
[9]浅谈全球水稻生产现状与制约因素[J]. 孙同其. 黑龙江科技信息. 2014(13)
[10]外源GA3、ABA对杂交水稻亲本穗上发芽的生理影响[J]. 周述波,贺立红,林伟,戴高兴. 湖北农业科学. 2011(21)
本文编号：3515102
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