水稻白条纹基因WSL4的图位克隆与功能分析
发布时间：2022-12-10 07:53
植物叶绿体是光合作用及多种代谢物合成和积累的主要场所。叶绿体有自身的基因组,但其基因表达及转录调控受核基因编码的相关蛋白调节。本研究的对象是一个经60Co辐射诱变得到的白条纹突变体wsl4。突变体在叶片发育早期表现出白条纹表型,叶绿素含量降低,叶绿体发育受阻。我们用图位克隆的方法分离到目的基因WSL4,并探究了其生物学功能,主要研究结果如下。（1）白条纹突变体wsl4的白色部分无叶绿体或者只有少量无类囊体结构的未成熟叶绿体。wsl4在20℃（C20）的条件下完全白化,是一个温度敏感的突变体。（2）突变体wsl4的白条纹表型受单隐性核基因控制。通过精细定位,我们将目标基因定位在第2染色体长臂86 kb区间内。测序发现突变体第7个开放阅读框从ATG起始的1330和1331bp处缺失2个碱基。转基因互补和RNAi干扰实验证实LOCOs02g35750是目的基因,命名为WSL4（WHITE STRIPE LEAF4）。WSL4编码一个由12个PPR基序组成的PPR蛋白,属于P亚家族,与叶绿体拟核Marker共定位。WSL4在水稻各个组织中都有表达,幼...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
英文缩略表
第一章 引言
1.1 叶绿体的起源与分化发育
1.1.1 叶绿体的起源
1.1.2 叶绿体的分化发育
1.2 叶绿体基因组的结构与表达调控
1.2.1 叶绿体基因组的结构特征与转录
1.2.2 叶绿体基因的转录后加工与调控
1.2.3 叶绿体基因内含子的剪接
1.3 叶色突变体的来源与分类
1.3.1 叶色突变体的来源
1.3.2 叶色突变体的分类
1.4 叶色突变体相关基因的克隆
1.4.1 叶绿素相关基因的克隆
1.4.2 叶绿体蛋白酶相关基因的克隆
1.4.3 叶绿体RNA聚合酶相关基因的克隆
1.4.4 叶绿体蛋白转运相关基因的克隆
1.4.5 离子通道蛋白相关基因的克隆
1.4.6 其他叶色突变体基因的克隆
1.5 PPR蛋白的研究概况
1.5.1 PPR蛋白的结构特征与分类
1.5.2 PPR蛋白的分布
1.5.3 PPR蛋白的亚细胞定位
1.5.4 PPR蛋白的生物学功能
1.5.5 PPR蛋白对植物生长发育的影响
1.6 本研究的目的与意义
第二章 实验材料与方法
2.1 实验材料与种植条件
2.2 突变体wsl4的表型鉴定
2.3 叶绿素含量的测定
2.4 叶绿体透射电镜观察
2.5 RNA提取与反转录
2.5.1 RNA提取
2.5.2 RNA的反转录
2.6 农艺性状调查
2.7 WSL4的精细定位
2.7.1 WSL4的遗传分析
2.7.2 水稻样品DNA的提取
2.7.3 标记筛选与引物开发
2.7.4 PCR扩增
2.7.5 非变性PAGE凝胶电泳
2.8 候选基因的预测与测序
2.9 转基因载体的构建
2.10 遗传转化与转基因鉴定
2.10.1 遗传转化
2.10.2 转基因植株鉴定
2.11 荧光定量PCR反应
2.12 WSL蛋白的亚细胞定位
2.13 氨基酸序列比对和进化树构建
2.14 RNA剪接分析实验
2.15 RNA编辑分析实验
2.16 Western blot
2.17 Northern blot
第三章 结果与分析
3.1 wsl4叶片表型与叶绿体超微结构观察
3.2 不同温度下wsl4的表型观察
3.3 农艺性状统计结果
3.4 wsl4突变体中相关基因的表达
3.5 WSL4基因的精细定位
3.5.1 wsl4突变体的遗传分析
3.5.2 WSL4基因的精细定位
3.6 候选基因的确定
3.7 WSL4基因的转基因互补与干扰验证
3.8 WSL4基因的表达模式分析
3.9 WSL4蛋白的亚细胞定位
3.10 进化树分析和同源蛋白序列比对分析
3.11 质体编码蛋白的western blot分析
3.12 RNA编辑分析
3.13 RNA剪接分析
第四章 讨论与结论
4.1 wsl4是一个新的水稻叶片白条纹突变体
4.2 WSL4影响叶片早期叶绿体的发育
4.3 WSL4基因的缺失导致了白条纹表型
4.4 wsl4的表型和WSL4基因的表达受温度影响
4.5 WSL4是一个新的定位在叶绿体拟核中的P亚家族蛋白
4.6 WSL4影响质体编码基因和质体蛋白的表达
4.7 WSL4影响叶绿体II类内含子基因的剪接
4.8 WSL4间接影响rpoB基因的编辑效率
4.9 本研究的创新之处
参考文献
附录
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]OspTAC2 encodes a pentatricopeptide repeat protein and regulates rice chloroplast development[J]. Dekai Wang,Heqin Liu,Guowei Zhai,Liangsheng Wang,Jianfeng Shao,Yuezhi Tao. Journal of Genetics and Genomics. 2016(10)
[2]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)
[3]水稻突变体与功能基因组学[J]. 郭龙彪,储成才,钱前. 植物学通报. 2006(01)
本文编号：3716374
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
英文缩略表
第一章 引言
1.1 叶绿体的起源与分化发育
1.1.1 叶绿体的起源
1.1.2 叶绿体的分化发育
1.2 叶绿体基因组的结构与表达调控
1.2.1 叶绿体基因组的结构特征与转录
1.2.2 叶绿体基因的转录后加工与调控
1.2.3 叶绿体基因内含子的剪接
1.3 叶色突变体的来源与分类
1.3.1 叶色突变体的来源
1.3.2 叶色突变体的分类
1.4 叶色突变体相关基因的克隆
1.4.1 叶绿素相关基因的克隆
1.4.2 叶绿体蛋白酶相关基因的克隆
1.4.3 叶绿体RNA聚合酶相关基因的克隆
1.4.4 叶绿体蛋白转运相关基因的克隆
1.4.5 离子通道蛋白相关基因的克隆
1.4.6 其他叶色突变体基因的克隆
1.5 PPR蛋白的研究概况
1.5.1 PPR蛋白的结构特征与分类
1.5.2 PPR蛋白的分布
1.5.3 PPR蛋白的亚细胞定位
1.5.4 PPR蛋白的生物学功能
1.5.5 PPR蛋白对植物生长发育的影响
1.6 本研究的目的与意义
第二章 实验材料与方法
2.1 实验材料与种植条件
2.2 突变体wsl4的表型鉴定
2.3 叶绿素含量的测定
2.4 叶绿体透射电镜观察
2.5 RNA提取与反转录
2.5.1 RNA提取
2.5.2 RNA的反转录
2.6 农艺性状调查
2.7 WSL4的精细定位
2.7.1 WSL4的遗传分析
2.7.2 水稻样品DNA的提取
2.7.3 标记筛选与引物开发
2.7.4 PCR扩增
2.7.5 非变性PAGE凝胶电泳
2.8 候选基因的预测与测序
2.9 转基因载体的构建
2.10 遗传转化与转基因鉴定
2.10.1 遗传转化
2.10.2 转基因植株鉴定
2.11 荧光定量PCR反应
2.12 WSL蛋白的亚细胞定位
2.13 氨基酸序列比对和进化树构建
2.14 RNA剪接分析实验
2.15 RNA编辑分析实验
2.16 Western blot
2.17 Northern blot
第三章 结果与分析
3.1 wsl4叶片表型与叶绿体超微结构观察
3.2 不同温度下wsl4的表型观察
3.3 农艺性状统计结果
3.4 wsl4突变体中相关基因的表达
3.5 WSL4基因的精细定位
3.5.1 wsl4突变体的遗传分析
3.5.2 WSL4基因的精细定位
3.6 候选基因的确定
3.7 WSL4基因的转基因互补与干扰验证
3.8 WSL4基因的表达模式分析
3.9 WSL4蛋白的亚细胞定位
3.10 进化树分析和同源蛋白序列比对分析
3.11 质体编码蛋白的western blot分析
3.12 RNA编辑分析
3.13 RNA剪接分析
第四章 讨论与结论
4.1 wsl4是一个新的水稻叶片白条纹突变体
4.2 WSL4影响叶片早期叶绿体的发育
4.3 WSL4基因的缺失导致了白条纹表型
4.4 wsl4的表型和WSL4基因的表达受温度影响
4.5 WSL4是一个新的定位在叶绿体拟核中的P亚家族蛋白
4.6 WSL4影响质体编码基因和质体蛋白的表达
4.7 WSL4影响叶绿体II类内含子基因的剪接
4.8 WSL4间接影响rpoB基因的编辑效率
4.9 本研究的创新之处
参考文献
附录
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]OspTAC2 encodes a pentatricopeptide repeat protein and regulates rice chloroplast development[J]. Dekai Wang,Heqin Liu,Guowei Zhai,Liangsheng Wang,Jianfeng Shao,Yuezhi Tao. Journal of Genetics and Genomics. 2016(10)
[2]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)
[3]水稻突变体与功能基因组学[J]. 郭龙彪,储成才,钱前. 植物学通报. 2006(01)
本文编号：3716374
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3716374.html
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