水稻耐冷基因COR1的克隆与功能研究

发布时间：2017-05-12 17:08

  本文关键词：水稻耐冷基因COR1的克隆与功能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：温度是影响地球上植被分布的一个重要因素,地球上温度随纬度的变化会使分布于低纬度的植物种类因无法适应低温而不能分布到高纬度区域,或使高纬度的植物难以适应低纬度的生长环境,作为重要的粮食作物的水稻亦是如此。水稻作为常见的一种粮食作物哺育着全球近半数的人口,而对温度的敏感限制了它的种植范围。在生长过程中尤其是生长发育的关键时期,水稻需要较高的温度条件,因此即使是在适宜的种植区域内,温度的骤变也会影响水稻的产量,造成经济损失。本研究针对水稻苗期耐冷性这一重要性状。利用一个相对耐冷的粳稻品种日本晴,和一个苗期不耐冷的籼稻品种V216构建群体,经苗期低温处理鉴定群体幼苗不耐低温的白化表型,遗传分析表明该表型受一对隐性核基因控制,利用图位克隆技术获取该基因,并命名为COR1。另一方面构建该基因的近等基因系,进行转基因互补鉴定,并研究其作用的分子机理。主要结果如下:1.水稻品种NPB和V216在19℃时叶绿素含量存在显著的差异,通过图位克隆最终获得控制该表型差异的基因,命名为COR1。同时构建了NPB和V216两种不同背景的近等基因系以用于功能研究。COR1V216基因由于发生移码并提前终止。2.COR1基因影响水稻苗期冷胁迫下的叶绿素含量和叶绿体发育,COR1V216株系在19℃温度处理时叶绿素含量急剧下降,叶绿体发育受阻。3.亚细胞定位分析结果显示COR1蛋白定位于叶绿体,RNA编辑程度检测结果表明COR1蛋白参与水稻叶绿体rps8 RNA的编辑位点的编辑,该蛋白功能的缺失将导致rps8 RNA的编辑位点不能正常编辑。4.保守性分析结果显示COR1同源基因和rps8在进化中存在关联,rps8 RNA的这一编辑位点可能是在被子植物的进化过程中才获得的,而单子叶植物中COR1同源基因的保守性可能与其需要对rps8-182 RNA编辑位点的编辑有关。5.COR1基因籼粳之间的分化分析结果显示该基因存在籼粳之间的分化,因此该基因在粳稻中的保守序列可以作为分子标记辅助的育种中提高水稻耐冷性的潜在资源。
【关键词】：水稻 耐冷 RNA编辑 叶绿素含量
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q943.2;S511
【目录】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-13
• 英文缩略表13-14
• 第一章 引言14-31
• 1.1 低温对水稻的影响14-18
• 1.1.1 水稻冷害的类型14-16
• 1.1.2 低温对植物的影响的生理代谢基础16-18
• 1.2 水稻耐冷相关基因和QTL的定位18-23
• 1.2.1 水稻耐冷相关基因18-23
• 1.2.2 水稻耐冷相关QTLs定位23
• 1.3 RNA编辑和PPR蛋白23-30
• 1.3.1 植物RNA编辑现象23-26
• 1.3.2 PPR蛋白在RNA编辑中的作用26-30
• 1.4 本研究的目的和意义30-31
• 第二章 试验材料与方法31-45
• 2.1 供试水稻材料31
• 2.2 常用试验试剂与仪器31
• 2.3 常见实验方法31-36
• 2.3.1 DNA提取31-32
• 2.3.2 RNA提取32-33
• 2.3.3 引物设计33
• 2.3.4 Taq酶制备及 10×PCR buffer配制33
• 2.3.5 PCR扩增及电泳33-34
• 2.3.6 大肠杆菌（DH5α）感受态制备及热击转化34-35
• 2.3.7 农杆菌（EHA105）感受态制备及电击转化35-36
• 2.4 群体构建、遗传分析与基因定位36-37
• 2.5 低温处理37
• 2.6 叶绿素测量37
• 2.7 转基因互补功能验证37-39
• 2.8 COR1亚细胞定位39-40
• 2.9 COR1组织表达特异性分析40-42
• 2.10 RNA编辑程度检测42-43
• 2.11基因保守性分析和籼粳间分化分析43-44
• 2.12 DAB染色分析44
• 2.13 叶绿体透射电镜观察44-45
• 第三章 结果与分析45-63
• 3.1 遗传分析45
• 3.2 基因定位及相关功能预测45-48
• 3.3 近等基因系低温处理及功能分析48-52
• 3.4 转基因互补功能验证52-55
• 3.5 COR1的亚细胞定位与基因组织表达特异性分析55-56
• 3.6 保守性分析和籼粳之间的分化分析56-61
• 3.7 DAB染色分析61
• 3.8 叶绿体透射电镜观察结果61-63
• 第四章 结果讨论63-66
• 4.1 COR1影响水稻苗期冷胁迫下的叶绿素含量和叶绿体发育63
• 4.2 COR1定位于叶绿体并影响rps8 RNA的编辑63-64
• 4.3 COR1同源基因和rps8在进化中存在关联64
• 4.4 COR1基因存在籼粳之间的分化64-65
• 4.5 不同温度可能影响未编辑状态核糖体S8功能的稳定性65-66
• 第五章 结论66-67
• 参考文献67-78
• 附录78-81
• 致谢81-82
• 作者简历82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：360354