水稻雌蕊的转录组分析及突变体dst的图位克隆

发布时间：2021-05-24 19:56

　　被子植物的雌蕊包括柱头、花柱和子房,柱头接受花粉并引导花粉管的生长,花柱是花粉管生长的通道,子房包裹着胚囊即雌配子体,胚囊由一个卵细胞、两个助细胞、一个含两个极核的中央细胞、三个或三个以上的反足细胞组成,是受精作用的场所。花粉进入助细胞后,释放两个精细胞,一个精细胞与卵细胞融合形成合子,进而发育成胚胎;另一个与中央细胞融合形成受精极核,进而发育成胚乳。因此,被子植物双受精的完成离不开柱头、花柱和胚囊。在拟南芥中,人们通过组织特异表达基因的筛选、雌蕊缺陷突变体的鉴定和研究,对雌蕊发育的分子调控机制有了深入的了解。类似的研究也在玉米中开始进行,研究者们发现多个雌配子体特异表达的基因在雌配子体发育和双受精过程中发挥重要的作用。然而,水稻是世界上最重要的粮食作物之一,雌蕊仅包含柱头和子房,与雌蕊相关研究非常少,雌蕊发育与双受精过程的分子调控网络依然未知。因此,我们利用转录组测序、子房染色透明、图位克隆、定量PCR和原位杂交等技术对突变体dst（defective stigma）进行了研究,获得了以下结果:1、利用转录组技术比较水稻野生型子房和柱头中的基因表达水平,鉴定了3531个雌蕊柱头优势表... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：178 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩写词
第一章 文献综述
    1.1 水稻花穗发育的研究进展
        1.1.1 水稻花穗的发育过程
        1.1.2 水稻花穗发育的调控
    1.2 禾本科雌蕊发育的研究进展
        1.2.1 水稻雌蕊发育过程
        1.2.2 禾本科雌蕊基因调控的研究进展
    1.3 拟南芥雌蕊的研究进展
        1.3.1 雌蕊原基的决定及心皮的发育
        1.3.2 胚珠的发育
    1.4 柱头与花粉的相互作用
        1.4.1 花粉的水合与萌发
        1.4.2 花粉管的生长
    1.5 植物基因功能的研究方法
        1.5.1 基因表达分析技术
        1.5.2 基因敲除技术
        1.5.3 基因沉默技术
        1.5.4 图位克隆(Map-based Cloning)技术
    1.6 本研究的目的与意义
第二章 水稻柱头/胚囊优势或特异表达基因
    2.1 前言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 材料的种植
        2.2.2 引物
        2.2.3 子房透明与观察
        2.2.4 RNA提取与测序
        2.2.5 转录组数据的处理
        2.2.6 差异表达分析
        2.2.7 基因表达热图的分析
        2.2.8 基因的进化分析
        2.2.9 定量与半定量PCR
        2.2.10 原位杂交
        2.2.11 新蛋白编码基因的预测
    2.3 结果
        2.3.1 鉴定雌蕊中柱头/胚囊优势或特异表达基因的方法
        2.3.2 测序数据的整体分析
        2.3.3 雌蕊中柱头和子房优势表达基因的鉴定与分析
        2.3.4 柱头和子房特异表达基因的鉴定与分析
        2.3.5 胚囊优势或特异表达基因的鉴定与分析
        2.3.6 胚囊优势或特异表达基因的表达分析
        2.3.7 拟南芥胚囊特异表达的功能基因在水稻中同源基因的表达分析
        2.3.8 定量验证
        2.3.9 原位杂交
        2.3.10 新的蛋白编码基因
    2.4 讨论
        2.4.1 水稻柱头可能主要通过分泌活动及细胞膜发挥功能
        2.4.2 水稻与拟南芥胚囊中表达基因存在相似性与差异性
        2.4.3 转录组测序技术是一种鉴定水稻新基因的有效方法
第三章 水稻突变体dst的图位克隆
    3.1 前言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 材料的种植
        3.2.2 引物
        3.2.3 突变体dst与9311和ZH11的杂交
        3.2.4 基因组提取
        3.2.5 SSR分子标记的筛选与分析
        3.2.6 基因组重测序
        3.2.7 基因组重测序数据分析
        3.2.8 位点特异性PCR (Allele-Specific PCR,AS-PCR)
    3.3 结果
        3.3.1 突变类型的确认与分离比统计
        3.3.2 作图群体构建与SSR标记的筛选
        3.3.3 SSR标记分析结果显示突变位点位于第2号染色体
        3.3.4 基因组重测序确认初定位结果
        3.3.5 通过SNP标记精确定位突变位点
    3.4 讨论
第四章 水稻突变体dst的表型分析
    4.1 前言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 材料的种植
        4.2.2 雌蕊透明与观察
        4.2.3 冰冻扫描电镜观察
        4.2.4 I2-KI染色
        4.2.5 FDA (Fluorescein diacetate)染色
    4.3 结果
        4.3.1 突变体dst的分蘖数较少
        4.3.2 突变体dst的花穗发育异常
        4.3.3 突变体dst雌蕊发育异常
        4.3.4 突变体dst柱头的形成和大孢子母细胞的发生受到抑制
    4.4 讨论
第五章 总讨论
    5.1 水稻胚囊优势或特异表达基因的鉴定为胚囊的研究奠定了基础
    5.2 图位克隆与高通量测序技术的结合可以更有效的克隆水稻雌配子体发育相关基因
    5.3 DST可能参与原基的起始与发育
参考文献
在读期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]GAMETOPHYTIC FACTOR 1,Involved in Pre-mRNA Splicing,Is Essential for Megagametogenesis and Embryogenesis in Arabidopsis[J]. Man Liu1,2,Li Yuan1,2,Nai-You Liu1,2,Dong-Qiao Shi1,Jie Liu1 and Wei-Cai Yang1(1Key Laboratory of Molecular and Developmental Biology,National Center for Plant Gene Research,Institute of Genetics and Developmental Biology,the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China;2Graduate University,the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China).  Journal of Integrative Plant Biology. 2009(03)
[2]Abnormalities Occurring during Female Gametophyte Development Result in the Diversity of Abnormal Embryo Sacs and Leads to Abnormal Fertilization in indica/japonica Hybrids in Rice[J]. Yu-Xiang Zeng,Chao-Yue Hu,Yong-Gen Lu,Jin-Quan Li and Xiang-Dong Liu(Guangdong Provincial Key Laboratory of Plant Molecular Breeding,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China).  Journal of Integrative Plant Biology. 2009(01)
[3]水稻基因的图位克隆技术[J]. 吴自明.  安徽农业科学. 2008(34)
[4]中国水稻科技发展战略[J]. 程式华,胡培松.  中国水稻科学. 2008(03)
[5]基因敲除技术研究进展[J]. 李樊,刘义,何钢.  生物技术通报. 2008(02)
[6]基因敲除技术的应用现状与发展前景[J]. 王又红.  国外医学(寄生虫病分册). 1999(05)



本文编号：3204771