水稻线粒体载体家族基因OsSFC1的图位克隆

发布时间：2020-05-12 06:27

【摘要】：叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,其发育的好坏直接影响植物的光合能力与产量,继而间接影响粮食作物,如水稻稻米品质。因此,研究水稻叶绿体发育的分子机制及其对稻米品质的调控,对培育优质高产水稻新材料具有重要意义。本课题组前期利用EMS诱变籼稻恢复系浙恢7954,获得苗期叶片表现为黄绿相间的突变体ossfcl(Oryza sative succinate/fumarate carrier 1)。本研究以ossfc1为材料,从生理、细胞和分子等角度解析引起突变体性状的原因,主要结果如下:1.突变体ossf1从一心开始,至5-6叶期,新叶表现为黄绿相间,同时突变体株高和根系明显短于野生型;经测定突变体ossfcl苗期叶片的叶绿素含量极显著低于对照,而ROS含量则显著高于对照;进一步利用TEM观察叶片叶肉细胞,结果表明,与对照相比,突变体ossfcl的叶绿体明显更小,且叶绿体中的淀粉粒数量也更少。2.大田条件下,突变体ossfcl的垩白米率和垩白度分别高达93.33%和55.83%,极显著高于对照的64%和16.95%。扫描电镜观察发现野生型胚乳细胞发育良好,淀粉粒呈棱角多边形且排列紧密,而突变体ossfc1胚乳细胞发育不良,尤其垩白部位淀粉粒呈圆球状且排列疏松。3.遗传分析表明,突变体ossfcl性状受一个单隐性核基因控制。以ossfc1/02428的F2隐性极端单株为定位群体,利用图位克隆技术将OsSFC1基因精细定位于水稻第3染色体RM14780和RM14784标记之间的84.6kb区域内,其间含有11个基因,经测序证实一个编码线粒体载体家族基因(Mitochondrial carrierfamily,MCF)LOC_Os03g18160的第一外显子的第230个碱基G突变成T,导致氨基酸残基由甘氨酸变为缬氨酸。进一步利用dCAPS标记确证ossfc1突变位点与其突变性状共分离。4.qRT-PCR分析表明,OsSFC1基因属于组成型表达,其在水稻叶片、根及愈伤组织中的转录表达量较高,且在苗期叶片中的表达量明显高于成熟期叶片;进一步分析OsSFC1在叶片不同发育时期的表达模式,结果表明,在叶片生长发育早期,该基因上调表达,至30天表达量到达最高,而后开始下调表达。5.对苗期突变体ossfc1以及野生型浙恢7954的叶片进行RNA-seq分析,结果发现突变体ossfc1的大量光合作用相关基因显著下调表达;而后利用qRT-PCR验证并获得基本一致的结果。6.前人研究表明,OsSFC1基因是酵母ACR1基因的同源基因,而ACR1基因已被证实与琥珀酸及延胡索酸的转运密切相关。采用一步置换法获得ACR1基因缺失的酵母菌株BY4741-△acr1。同时构建含有OsSFC1基因的酵母载体pYX212-OsSFCl-1 和pYX212-OsSFCl-2,利用 PEG介导法将其导入BY4741-△acr1,结果表明携带OsSFC1基因的BY4741-△acr1能够在以酒精为唯一碳源的固体培养基上生长,从而证实OsSFC1基因功能互补酵母ACR1基因。
【图文】：

叶绿体结构,文献综述,叶绿体基粒,垛叠

逦文献综述逡逑以及膜间隙（ｉｎｔｅｒｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｓｐａｃｅ）；叶绿体基粒（ｇｒａｎｕｍ）由类囊体垛叠而成，逡逑基粒间通过基质片层（ｓｔｒｏｍａ邋ｌａｍｅｌｌａ）连接（图１）。逡逑Ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ逡逑ｉｎｎｅｒ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逦ｏｕｔｅｒ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑ｌｕｍｅｎ逦美逡逑＼逡逑ｓｔｒｏｍａ邋ｌａｍｅｌｌａｅ逡逑＼逦：身？逡逑翁蓼逡逑ｓｔｒｏｍａ逡逑ｉｎｔｅｒｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑ｓｐａｃｅ逡逑图１．１叶绿体结构逡逑Ｆｉｇｌ．邋１邋Ｓｔｒｕｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ逡逑水稻叶绿体的发育主要包括三个

稻米垩白,类型,垩白

外观品质主要由米粒粒形、稻米垩白以及透明度构成。粒形常用整精米的长逡逑宽比值来表示，一般来说籼稻较为细长，而粳稻更为短圆。垩白是指稻米胚乳中逡逑淀粉和蛋白质填充较为疏松的不透明部分，稻米垩白是受环境生态因子的影响最逡逑大、生态稳定性最差的品质性状指标，也是制约当前我国稻米品质改良进程的一逡逑个瓶颈指标。研究发现水稻在灌浆期灌浆物质的不足（郭二男等，１９８３）、局部逡逑灌浆不充分（Ｒａｊｕｅｆｆｌ／．，１９９１；程方民等，２０００；汤圣祥等，１９９９）以及灌浆物逡逑质在胚乳中的长距离运输（王忠等，１９９５）均可能造成垩白的发生，而最新研究逡逑基本明确了在水稻籽粒灌浆充实过程中，淀粉和蛋白合成代谢、氧化还原动态平逡逑衡以及细胞挽救与防御等通路中的任何基因的调控紊乱都有可能造成垩白的形逡逑成（ＮｅＶａｍｅｅ／ａ／．，，２０１８）。根据有无垩白以及垩白发生位置的不同，有学者将稻逡逑米分为完全米、腹白米、心白米、背白米以及基白米（图〗．２）（吴殿星和夏英武，逡逑１９９９）。透明度是指光能够透过稻米胚乳部分的比率，一般来说稻米的垩白率越逡逑高，相应的透明度就越低（赵镛洛等，２００１）。逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511;Q943.2

【参考文献】