水稻稃片白化突变体Ds插入位点与标记基因的分子鉴定

发布时间：2017-12-17 13:29

  本文关键词：水稻稃片白化突变体Ds插入位点与标记基因的分子鉴定

  更多相关文章： 水稻 稃片 白化突变体 Ac/Ds TAIL-PCR RACE

【摘要】：水稻功能基因组学是当前水稻分子生物学研究的热点。Ac/Ds转座元件被广泛应用于功能基因组学中突变体库的构建,在功能基因组学研究中具有重要作用。本研究以含Ds元件的水稻稃片白化突变体为材料,采用TAIL-PCR技术分离Ds侧翼序列,确定稃片白化突变体基因组上Ds的染色体定位和基因位点,在此基础上,基于c DNA末端快速扩增技术(RACE)扩增Ds标记基因c DNA的3′端序列,进一步分析Ds的插入对标记基因结构和表达的影响。结果包含以下几个方面:1.稃片白化突变体初步的形态和生理学鉴定。稃片白化突变体水稻植株抽穗后,内外稃片和小梗颜色均为白色,而其他具有绿色组织的部位颜色表现正常,与野生型水稻一致。SPSS软件分析获得的株高、旗叶长、旗叶宽、穗长等性状的数据,结果表明,突变体水稻植株高度明显低于野生型水稻,突变体植株旗叶明显长于野生型水稻。2.TAIL-PCR技术扩增稃片白化突变体基因组上Ds插入位置旁侧序列,生物信息学初步分析表明,稃片白化突变体在第1、2、3号染色体上均有Ds插入。Ds插入在1号染色体(gene:OSJNOa234E14.3,protein ID:BAD69439.1)上,该基因有6个外显子和5个内含子,Ds插入在第6外显子上,基因编码258个氨基酸,推测的编码产物为CBS结构域蛋白,具有一个保守的两串联重复CBS结构域。Ds插入在2号染色体(gene:OJ1058_F07.11,protein ID:BAD19323.1)上,该基因有2个外显子和1个内含子,Ds插入在3′端非编码区上,基因编码237个氨基酸,推测的编码产物为未知蛋白。Ds插入在3号染色体(gene:OSJNBa0054H04.28,protein ID:AAR89005.1)上,该基因有4个外显子和3个内含子,Ds插入位置在第4外显子,Ds在该插入位点有切离并留下8 bp的“CATCATGA”足迹序列,该基因编码549个氨基酸,推测的编码产物为氧化还原酶,具有保守的DIOX_N结构域和2OG-Fe(II)氧化还原酶结构域。SWISS-MODEL蛋白同源软件预测,该蛋白与玉米无色花色素双加氧酶具有相似的蛋白空间结构。3.RACE技术验证Ds的插入对基因结构和表达的影响。结合生物信息学分析的结果表明,与野生型水稻相比,突变体水稻中编码类CBS结构域蛋白的基因和编码假拟氧化还原酶的基因都有新的表达产物出现,基因的结构都发生改变。Ds插入引起编码类CBS结构域蛋白的基因第3个外显子由81 bp增加至108 bp,最后的3个外显子消失,此外,原第3个内含子中27 bp的序列外显子化加入至原第3外显子,紧邻的长117 bp的序列转为3'-UTR序列。SWISS MODEL软件对蛋白质同源分析预测表明,基因结构改变后编码的蛋白质空间结构与一个假拟信号传导蛋白空间结构相似。编码假拟氧化还原酶的基因末位外显子由570 bp缩短为312 bp,缩短后的外显子中还包括部分的Ds序列,而Ds标记基因的3'-UTR序列均为Ds序列。蛋白质结构预测结果表明,新形成的蛋白质与原来蛋白质空间结构相比,减少了1个α螺旋和3个β折叠以及部分无规卷曲,同时也延伸了原有的一个α螺旋。本研究结果表明,筛选到的该稃片白化突变体是一个Ds多拷贝插入突变体,基因转录水平表达产物的差异,显示了Ds的插入引起了相关基因外显子改组以及内含子序列和部分Ds序列外显子化。Ds介导的外显子改组与外显子化现象有助于深化了解Ds的转座机制以及水稻稃片白化表型相关基因的功能研究。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q943.2;S511

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