水稻产量及抗性相关基因的克隆及功能分析

发布时间：2023-11-26 16:01

　　水稻是我国主要的粮食作物,在我国种植面积广泛,其经济价值也较高,是增加收入、改善人民生活的重要手段。然而,其产量仍然不能满足人们日益增加的消费需求。因此,提高水稻产量是现阶段科学研究的重点。影响水稻产量的因素有很多,而籽粒的大小就是其中之一。首先,在前期实验中,我们获得了一株由粳稻品种AZU经自然突变产生的大粒突变体,以该突变体作为实验材料对控制籽粒大小的基因进行QTL定位,研究结果如下:(1)将性状稳定的大粒突变体作为亲本与另一籼稻品种93-11杂交获得F₁代,F₁代自交得到F₂代。用F₂代群体作为初级作图群体进行性状统计,我们发现从F₂群体中随机挑选的小群体的粒长、粒宽、粒厚及千粒重四个性状均呈现正态分布。因此,我们判断这些性状都属于多基因控制的数量性状。(2)利用初级作图群体,我们分别对四个性状进行初定位,在获得的若干QTL位点中,本实验挑选了控制粒厚的QTL位点qGT2作为关键位点进行精细定位。(3)我们挑选F₂代分离群体的极端大粒中的20份极厚籽...

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中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 QTL定位的原理及方法
        1.1.1 QTL定位的原理
        1.1.2 QTL定位的步骤
        1.1.3 QTL的初定位
        1.1.4 QTL的精细定位
    1.2 水稻粒型相关基因的研究进展
    1.3 关联分析定位
    1.4 水稻耐淹性研究进展
        1.4.1 水淹胁迫对我国水稻的危害
        1.4.2 水淹胁迫的产生
        1.4.3 水稻耐淹的分子机理研究
    1.5 逆境胁迫下的钙信号
        1.5.1 Ca²⁺信号
        1.5.2 Ca²⁺信号的调节蛋白
            1.5.2.1 钙调素
            1.5.2.2 钙依赖蛋白激酶
            1.5.2.3 类钙调磷酸酶B亚基蛋白
    1.6 植物CBL-CIPK信号系统的研究进展
        1.6.1 CBL-CIPK信号通路的激活
        1.6.2 CBL-CIPK信号通路在植物响应逆境中的作用
    1.7 本研究的目的及意义
2 材料与方法
    2.1 材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 载体与菌株
        2.1.3 主要试剂
        2.1.4 实验引物
    2.2 实验方法
        2.2.1 CTAB法提取水稻基因组DNA
        2.2.2 水稻基因组RNA的提取及反转录为cDNA
        2.2.3 半定量PCR
        2.2.4 DNA片段的扩增与载体的构建
            2.2.4.1 DNA片段的扩增
            2.2.4.2 目的片段的胶回收
            2.2.4.3 酶切反应
            2.2.4.4 连接反应
            2.2.4.5 质粒DNA的提取
        2.2.5 大肠杆菌及农杆菌的转化
            2.2.5.1 大肠杆菌的转化
            2.2.5.2 农杆菌的转化
        2.2.6 淀粉酶的活性测定
        2.2.7 植物蛋白免疫印染技术
            2.2.7.1 SDS-PAGE电泳
            2.2.7.2 Western Blot
        2.2.8 Ca²⁺通量在水稻胚芽鞘中的测定
        2.2.9 GUS报告基因的定性和定量检测
            2.2.9.1 GUS报告基因的定性检测
            2.2.9.2 GUS报告基因的定量检测
3 结果与分析
    3.1 控制水稻籽粒厚度基因的QTL定位
        3.1.1 大粒突变体粒型的表型分析
        3.1.2 水稻粒型性状的相关性分析
        3.1.3 粒型相关QTL的初定位
        3.1.4 控制粒厚的主效QTL位点qGT2的精细定位
            3.1.4.1 构建qGT2的近等基因系
            3.1.4.2 利用高通量测序结果预测qGT2区域内候选基因
        3.1.5 候选SNP位点在F2代极端厚粒中的连锁分析
        3.1.6 候选基因的分析
    3.2 OsCBL10在水稻萌发时抗淹能力调控中的分子机制
        3.2.1 不同水稻品种对水淹胁迫的响应
        3.2.2 OsCBL10作为候选基因在水淹过程中介导钙信号
            3.2.2.1 水淹胁迫下两种水稻Ca²⁺流量的变化
            3.2.2.2 水淹萌发过程中可能有钙结合蛋白的参与
            3.2.2.3 OsCBL10可能是不同品种水稻种子水淹敏感性的候选基因
            3.2.2.4 利用转基因技术验证在水稻种子水淹萌发中OsCBL10的作用
        3.2.3 OsCBL10的启动子区域可能在水淹萌发中具有重要的调控作用
            3.2.3.1 耐淹和非耐淹水稻在OsCBL10启动子区域存在差异
            3.2.3.2 利用两种生态型的多个品种对OsCBL10响应水淹胁迫进行验证
            3.2.3.3 比较两种类型启动子的转录活性
        3.2.4 寻找OsCBL10的下游信号
        3.2.5 OsCBL10在水稻水淹萌发过程中调控OsCIPK15介导的糖信号转导
4 讨论
    4.1 高通量测序与BSA法相结合的快速定位方法
    4.2 候选基因的验证
    4.3 水稻其他粒型相关基因的确定
    4.4 粒型相关基因在农业生产上的应用
    4.5 水稻萌发过程中的水淹耐受性也是农业生产上一个重要性状
    4.6 钙信号是应对水淹胁迫的关键信号
    4.7 OsCBL10调节不同水稻品种的水淹耐受性
    4.8 CBL-CIPK介导的Ca²⁺信号通路可能参与调控水稻的水淹耐受性
5 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文及成果



本文编号：3868098