水稻斑马叶突变体l139的基因定位和生理特性分析
发布时间：2021-11-28 20:00
本研究在粳稻品种沈农9816（SN9816）甲基磺酸乙酯（EMS）诱变的突变体库中筛选到一个叶片表型稳定的斑马叶突变体l139。利用籼稻品种Kasalath与l139做杂交,构建F2群体进行遗传分析和基因的定位,并对突变体l139和野生型沈农9816的农艺性状、叶绿素含量、光合能力、超微结构和部分基因表达做了测定和分析。主要研究结果如下:1.与野生型相比,突变体l139从苗期到分蘖期表现为黄绿相间的条纹叶,条纹与叶脉垂直,类似于斑马的条纹;分蘖期到齐穗期,黄绿相间的条纹逐渐消失,直至完全恢复成绿色。2.突变体l139黄叶部分的SPAD值、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别比野生型的降低了68.6%、48.9%、51.3%和41.2%,使得其qP、Y（II）和ETR分别比野生型的降低了78.7%、32.7%和78.4%。这表明突变体l139的光合色素合成受阻,导致叶片光合性能的下降。3.与野生型相比,突变体l139黄叶部分无明显的叶绿体结构,细胞中也没有明显的细胞器。突变体l139叶片的丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZFN和TALE技术原理模型图（Gajetal，2013）
前言12一起，在对病原体的超敏反应(HR)中促进活性氧的产生（Staeletal，2015）。叶绿体中核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的氧化启动了细胞器内光呼吸途径，也导致过氧化物酶体中H2O2的产生（Foyer和Noctor，2009）。而在光呼吸中H2O2的产生被认为是C3植物在光照条件下最重要的氧化剂来源，因为C3植物易于增强光呼吸，特别是在高温或其他胁迫条件下（Sage和Weber，2013）。当植物暴露于各种非生物胁迫时，光呼吸被认为是活性氧信号的重要来源途径。线粒体ROS的产生主要发生在氧化磷酸化过程中，即有氧呼吸途径的最后阶段。氧化磷酸化使源自NAD(P)H和Flavin腺嘌呤二核苷酸(Fad)的电子，通过几种质子泵酶复合物(I、III和IV)穿过不渗透质子的线粒体膜，传递到最终受体O2。这种呼吸电子传输(RET)链建立了一个电化学质子梯度，用于ATP合成。然而，一些RET链组分可能会泄漏电子，从而将O2还原成O2-，进而可能通过随后的单价还原步骤产生H2O2和OH（Vanlerberghe，2013）。过氧化酶体主要产生过氧化氢，还能产生超氧自由基和一氧化氮。在不同类型过氧化物酶体中产生H2O2的主要代谢过程是光呼吸乙醇酸氧化酶反应、脂肪酸β氧化、黄素氧化酶的酶促反应和超氧自由基的歧化反应。在叶片过氧化物酶体的基质中，黄嘌呤氧化酶(XOD)负责产生超氧自由基（DelRíoetal，1992）。图2植物ROS产生和作用示意图（Mittleretal，2011）Fig.2PlantROSproductionandactiondiagram（Mittleretal，2011）
结果与分析183结果与分析3.1表型分析3.1.1叶色的变化苗期（4叶期），突变体的叶片表现出微弱的黄绿相间的斑马表型，而野生型的叶色未发生改变。分蘖期（沈阳地区6月底到7月初），突变体叶片的表型表现最明显所有叶片都表现。此后，新生叶叶色恢复正常，老叶仍表现出斑马表型。齐穗期（8月上旬），突变体的叶色转为正常，与野生型并无明显差异（图3）。图3SN9816和l139的表型Fig.3PhenotypeofSN9816andl139注：图中A为苗期，BE为分蘖中期，D为分蘖后期，C为齐穗期Note：Inthefigure,Aistheseedlingstage,BEisthemiddletilleringstage,Disthelatetilleringstage,andCistheearingstage3.1.2株高与分蘖分蘖期至齐穗期，突变体的株高显著低于野生型（表3），齐穗期，野生型的平均株高为95.7cm，突变体的平均株高为76.3cm较野生型显著下降20.3%。突变体各个节间长度均小于野生型，从下到上，突变体的节间长度分别是野生型的60.2%、60.4%、70.1%、82.2%和85.6%，差异均达到显著水平（图4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CRISPR/Cas植物基因组编辑技术研究进展[J]. 刘耀光,李构思,张雅玲,陈乐天. 华南农业大学学报. 2019(05)
[2]水稻叶色突变研究进展[J]. 赵绍路,刘凯,宛柏杰,朱静雯,刘艳艳,唐红生,严国红,孙明法. 大麦与谷类科学. 2018(06)
[3]水稻黄绿叶基因Yellow-Green Leaf 6（YGL6）的表达模式与蛋白定位[J]. 施军琼,王亚琴,张天泉,马玲,桑贤春,何光华. 作物学报. 2018(05)
[4]RLS3, a protein with AAA+ domain localized in chloroplast, sustains leaf longevity in rice[J]. Yanhui Lin,Lubin Tan,Lei Zhao,Xianyou Sun,Chuanqing Sun. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(12)
[5]水稻叶色突变基因的遗传研究进展[J]. 方希林,王悦,朱敏敏,邓跃军,张晶,李恩宇. 北方水稻. 2016(06)
[6]一个水稻黄绿叶突变基因的定位和遗传研究[J]. 初志战,郭海滨,刘小林,陈远玲,刘耀光. 作物学报. 2016(05)
[7]水稻yl1黄叶突变体的基因克隆与功能分析[J]. 王丹霞,权瑞党,黄荣峰. 中国农业科技导报. 2015(02)
[8]The rice OsV4 encoding a novel pentatricopeptide repeat protein is required for chloroplast development during the early leaf stage under cold stress[J]. Xiaodi Gong,Qianqian Su,Dongzhi Lin,Quan Jiang,Jianlong Xu,Jianhui Zhang,Sheng Teng,Yanjun Dong. Journal of Integrative Plant Biology. 2014(04)
[9]水稻叶色突变基因研究进展[J]. 邓晓娟,张海清,王悦,舒志芬,王国槐,王国梁. 杂交水稻. 2012(05)
[10]A Mutation of OSOTP 51 Leads to Impairment of Photosystem I Complex Assembly and Serious Photo-damage in Rice[J]. Jian-Wei Ye, Zi-Ying Gong, Chun-Guang Chen, Hua-Ling Mi and Gen-Yun Chen National Key Laboratory of Plant Molecular Genetics, Institute of Plant Physiology and Ecology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2012(02)
博士论文
[1]水稻黄化苗基因CS3的图位克隆与功能分析[D]. 余宁.中国农业科学院 2019
[2]三个水稻叶绿素代谢相关基因的鉴定与功能分析[D]. 刘进.沈阳农业大学 2016
硕士论文
[1]水稻白条纹叶突变体ws20的生理特性分析与基因定位[D]. 刘振宇.沈阳农业大学 2019
[2]水稻斑马叶突变体zl11的图位克隆和功能分析[D]. 何蔷薇.扬州大学 2017
[3]水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定和候选基因分析[D]. 王亚琴.西南大学 2016
[4]水稻编码类胡萝卜素异构酶基因ZEBRA LEAF 2的鉴定与克隆[D]. 赵娟.中国计量学院 2014
[5]水稻矮秆斑马叶突变体y的遗传分析及基因定位[D]. 胡荣华.福建农林大学 2009
本文编号：3525055
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZFN和TALE技术原理模型图（Gajetal，2013）
前言12一起，在对病原体的超敏反应(HR)中促进活性氧的产生（Staeletal，2015）。叶绿体中核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的氧化启动了细胞器内光呼吸途径，也导致过氧化物酶体中H2O2的产生（Foyer和Noctor，2009）。而在光呼吸中H2O2的产生被认为是C3植物在光照条件下最重要的氧化剂来源，因为C3植物易于增强光呼吸，特别是在高温或其他胁迫条件下（Sage和Weber，2013）。当植物暴露于各种非生物胁迫时，光呼吸被认为是活性氧信号的重要来源途径。线粒体ROS的产生主要发生在氧化磷酸化过程中，即有氧呼吸途径的最后阶段。氧化磷酸化使源自NAD(P)H和Flavin腺嘌呤二核苷酸(Fad)的电子，通过几种质子泵酶复合物(I、III和IV)穿过不渗透质子的线粒体膜，传递到最终受体O2。这种呼吸电子传输(RET)链建立了一个电化学质子梯度，用于ATP合成。然而，一些RET链组分可能会泄漏电子，从而将O2还原成O2-，进而可能通过随后的单价还原步骤产生H2O2和OH（Vanlerberghe，2013）。过氧化酶体主要产生过氧化氢，还能产生超氧自由基和一氧化氮。在不同类型过氧化物酶体中产生H2O2的主要代谢过程是光呼吸乙醇酸氧化酶反应、脂肪酸β氧化、黄素氧化酶的酶促反应和超氧自由基的歧化反应。在叶片过氧化物酶体的基质中，黄嘌呤氧化酶(XOD)负责产生超氧自由基（DelRíoetal，1992）。图2植物ROS产生和作用示意图（Mittleretal，2011）Fig.2PlantROSproductionandactiondiagram（Mittleretal，2011）
结果与分析183结果与分析3.1表型分析3.1.1叶色的变化苗期（4叶期），突变体的叶片表现出微弱的黄绿相间的斑马表型，而野生型的叶色未发生改变。分蘖期（沈阳地区6月底到7月初），突变体叶片的表型表现最明显所有叶片都表现。此后，新生叶叶色恢复正常，老叶仍表现出斑马表型。齐穗期（8月上旬），突变体的叶色转为正常，与野生型并无明显差异（图3）。图3SN9816和l139的表型Fig.3PhenotypeofSN9816andl139注：图中A为苗期，BE为分蘖中期，D为分蘖后期，C为齐穗期Note：Inthefigure,Aistheseedlingstage,BEisthemiddletilleringstage,Disthelatetilleringstage,andCistheearingstage3.1.2株高与分蘖分蘖期至齐穗期，突变体的株高显著低于野生型（表3），齐穗期，野生型的平均株高为95.7cm，突变体的平均株高为76.3cm较野生型显著下降20.3%。突变体各个节间长度均小于野生型，从下到上，突变体的节间长度分别是野生型的60.2%、60.4%、70.1%、82.2%和85.6%，差异均达到显著水平（图4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CRISPR/Cas植物基因组编辑技术研究进展[J]. 刘耀光,李构思,张雅玲,陈乐天. 华南农业大学学报. 2019(05)
[2]水稻叶色突变研究进展[J]. 赵绍路,刘凯,宛柏杰,朱静雯,刘艳艳,唐红生,严国红,孙明法. 大麦与谷类科学. 2018(06)
[3]水稻黄绿叶基因Yellow-Green Leaf 6（YGL6）的表达模式与蛋白定位[J]. 施军琼,王亚琴,张天泉,马玲,桑贤春,何光华. 作物学报. 2018(05)
[4]RLS3, a protein with AAA+ domain localized in chloroplast, sustains leaf longevity in rice[J]. Yanhui Lin,Lubin Tan,Lei Zhao,Xianyou Sun,Chuanqing Sun. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(12)
[5]水稻叶色突变基因的遗传研究进展[J]. 方希林,王悦,朱敏敏,邓跃军,张晶,李恩宇. 北方水稻. 2016(06)
[6]一个水稻黄绿叶突变基因的定位和遗传研究[J]. 初志战,郭海滨,刘小林,陈远玲,刘耀光. 作物学报. 2016(05)
[7]水稻yl1黄叶突变体的基因克隆与功能分析[J]. 王丹霞,权瑞党,黄荣峰. 中国农业科技导报. 2015(02)
[8]The rice OsV4 encoding a novel pentatricopeptide repeat protein is required for chloroplast development during the early leaf stage under cold stress[J]. Xiaodi Gong,Qianqian Su,Dongzhi Lin,Quan Jiang,Jianlong Xu,Jianhui Zhang,Sheng Teng,Yanjun Dong. Journal of Integrative Plant Biology. 2014(04)
[9]水稻叶色突变基因研究进展[J]. 邓晓娟,张海清,王悦,舒志芬,王国槐,王国梁. 杂交水稻. 2012(05)
[10]A Mutation of OSOTP 51 Leads to Impairment of Photosystem I Complex Assembly and Serious Photo-damage in Rice[J]. Jian-Wei Ye, Zi-Ying Gong, Chun-Guang Chen, Hua-Ling Mi and Gen-Yun Chen National Key Laboratory of Plant Molecular Genetics, Institute of Plant Physiology and Ecology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2012(02)
博士论文
[1]水稻黄化苗基因CS3的图位克隆与功能分析[D]. 余宁.中国农业科学院 2019
[2]三个水稻叶绿素代谢相关基因的鉴定与功能分析[D]. 刘进.沈阳农业大学 2016
硕士论文
[1]水稻白条纹叶突变体ws20的生理特性分析与基因定位[D]. 刘振宇.沈阳农业大学 2019
[2]水稻斑马叶突变体zl11的图位克隆和功能分析[D]. 何蔷薇.扬州大学 2017
[3]水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定和候选基因分析[D]. 王亚琴.西南大学 2016
[4]水稻编码类胡萝卜素异构酶基因ZEBRA LEAF 2的鉴定与克隆[D]. 赵娟.中国计量学院 2014
[5]水稻矮秆斑马叶突变体y的遗传分析及基因定位[D]. 胡荣华.福建农林大学 2009
本文编号：3525055
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3525055.html
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