一个水稻黄化矮秆突变体的表型分析与基因定位

发布时间：2017-10-05 10:06

  本文关键词：一个水稻黄化矮秆突变体的表型分析与基因定位

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【摘要】：水稻叶色突变体是研究叶绿体生长发育、功能基因遗传进化以及光合色素合成与降解等过程的好材料,同时,叶色可以作为特殊标记性状,在生产实践中有着广泛的应用价值。我们从籼稻品种158R中发现了一个自发突变的黄化矮秆突变体,命名为yd-158R。本文以野生型为对照,分别对突变体yd-158R的主要农艺性状、叶绿素含量、激素响应、叶绿体发育等进行了调查研究,在对该性状遗传分析的基础上,对该突变基因进行了基因定位,为目的基因的克隆及其分子机理研究奠定了基础。得到的结果如下：1.表型特征及主要农艺性状调查发现,与野生型158R相比,突变体yd-158R的叶色在苗期出现黄绿色,后期叶片黄化,由叶基部到叶尖黄化程度逐渐加重,植株相对矮小、生育期延迟,发育相对缓慢,长势较弱,主要农艺性状如株高、穗长、每穗粒数、结实率、单株分蘖数、有效穗数、千粒重等指标均显著下降。2.光合色素含量的测定显示,与野生型158R相比,突变体yd-158R在苗期的叶绿素总含量、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a/b分别下降74.14%、74.28%、73.53%和3.03%,类胡萝卜素含量上升38.38%;在抽穗期叶绿素总含量、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b、类胡萝卜素5个指标分别下降93.73%、93.99%、92.60%、17.47%和20.55%。上述结果表明突变体的黄化表型是由于光合色素含量下降引起的,且叶片黄化程度随着生育期发展而加剧。3.光合指标测定显示,在苗期,突变体yd-158R净光合速率Pn、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr与野生型相比分别下降78%、95%和72%：在抽穗期突变体的净光合速率Pn、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr与野生型相比分别下降了87%、86%和70%。表明突变体的光合效率受到严重影响,导致了一系列农艺性状的改变。4.叶片电镜观察发现,突变体yd-158R的叶绿体受到了不同程度的破坏,且叶绿体内都有相当数量和大小的淀粉粒堆积,细胞核质颜色加深,细胞内膜系统不完善,其中以叶尖部位最为严重,叶绿体基粒几乎全部降解,细胞内充斥大量淀粉粒,而叶片中部和叶片基部的情况逐渐缓和,以此推测突变体yd-158R跟叶绿体的生长发育过程相关。5.激素敏感性分析表明,突变体yd-158R不属于赤霉素GA钝感类型,其赤霉素GA的生物合成途径正常；同时,突变体yd-158R不是BR突变体,其矮化与BR信号途径无关,光照可促进突变体yd-158R的表型形成。6.遗传分析：突变体yd-158R分别与R23和Rshu进行杂交,F1均表现正常,而F2出现表型分离,正常对突变比例为3：1,表明该黄化矮秆性状受1对隐性核基因控制。7.基因定位：利用yd-158R与Rshu构建的F2群体,将yd-158R因定位在9号染色体长臂末端,位于InDel标记D17和SSR标记RM1026间597kb的区域内,与两标记的遗传距离分别为0.01cM和0.41cM,此区间内尚未有相关基因定位和克隆的报道,故认为yd-158R是一个新的叶色控制基因。8.测序发现突变体yd-158R在基因LOC_Os09g38320的编码区ATG前面第151位碱基由T变为G,利用转录组测序分析基因差异表达分析,发现定位区间内LOC_OS09g38320在突变体中上调表达,该基因可能是黄矮突变性状的候选基因。
【关键词】：水稻 yd-158R 黄化矮秆突变体 遗传分析 基因定位
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一部分 文献综述10-24
• 1 水稻叶色突变相关研究10-17
• 1.1 水稻叶色突变体的类型10-11
• 1.2 水稻叶色突变体的来源11-12
• 1.3 水稻叶色突变体的遗传特性12
• 1.4 水稻叶色突变基因的分子机制12-16
• 1.5 水稻第9号染色体上已发现的与叶色突变相关基因16-17
• 2 水稻矮秆突变体的相关研究17-18
• 2.1 水稻矮秆资源的分类和命名17
• 2.2 水稻矮化与激素的关系17-18
• 3 植物基因克隆的研究现状18-21
• 3.1 植物基因的克隆技术18-20
• 3.2 图位克隆技术的应用20-21
• 3.3 生物信息学的应用21
• 4 分子标记及其应用21-23
• 4.1 分子标记概述21
• 4.2 常见分子标记的基本原理与特点21-23
• 4.3 新型遗传标记SNPs和InDels23
• 4.4 分子标记的应用23
• 5 本研究和目的与意义23-24
• 第二部分 材料与方法24-29
• 1 实验材料24-25
• 1.1 植物材料24
• 1.2 化学试剂24
• 1.3 溶液24-25
• 1.4 实验仪器设备25
• 2 实验方法25-29
• 2.1 植株的表型观察及农艺性状调查25
• 2.2 光合色素含量测定25-26
• 2.3 光合参数测定26
• 2.4 透射电镜观察叶肉细胞26
• 2.5 激素对水稻幼苗的处理26-27
• 2.6 群体DNA的提取及PCR扩增27-28
• 2.7 遗传作图及候选基因分析28
• 2.8 基因序列分析28-29
• 第三部分 结果与分析29-40
• 1 突变体yd-158R的表型特征及主要农艺性状29-30
• 2 不同时期光合色素含量测定30-31
• 3 不同时期光合参数测定31-32
• 4 突变体yd-158R叶肉细胞及叶绿体结构电镜观察32-34
• 5 突变体yd-158R对激素的响应34-36
• 5.1 突变体yd-158R对赤霉素的响应34-35
• 5.2 突变体yd-158R暗处理及对油菜素类酯的响应35-36
• 6 突变体yd-158R的遗传分析和基因定位36-38
• 6.1 突变体yd-158R的遗传分析36-37
• 6.2 突变体yd-158R的基因定位37-38
• 7 候选基因预测38-40
• 第四部分 讨论和结论40-44
• 1 讨论40-42
• 2 结论42-44
• 参考文献44-52
• 致谢52-53
• 硕士研究少期间发表的学术论文情况53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：976175