一份水稻叶尖枯萎突变体xynln的表型分析和基因定位

发布时间：2017-04-03 22:03

  本文关键词：一份水稻叶尖枯萎突变体xynln的表型分析和基因定位，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：叶片是植物重要的营养器官之一,是植物进行光合作用与蒸腾的重要场所,直接关系到植物的生长发育。叶片容易受到内部相关基因与外部环境因素的影响,导致叶片早衰。对于作物而言,如果叶片组织提前衰老将直接影响到其最终的作物产量。水稻作为世界上最主要的粮食作物,其产量直接影响到了世界粮食安全与稳定,因此对于水稻叶片衰老的研究具有重大意义。随着水稻基因组测序的完成,其基础研究领域得以发展,越来越多的人通过构建水稻突变体的方式来研究水稻基因对性状的作用。本文报道了一个突变体xynln,是R498经过人工EMS诱变而来的。通过表型鉴定、遗传分析、基因定位、基因功能预测等方而的研究,主要研究结果归纳如下：突变体从分蘖期开始出现叶尖枯萎并一直保持到成熟期,植株高度显著变矮、茎千显著变细变短,叶片显著变细；千粒重、结实率、穗粒数和穗长均有显著降低；光合速率测试发现突变体xynln相比野生型在光合速率、蒸腾系数、气孔导度上都有不同程度下降。遗传分析发现突变性状由隐性单基因控制。通过图位克隆方法,利用InDel标记F98与F99将突变基因定位于第3号染色体上48Kb的区间内,共有8个候选基因。通过基因序列分析发现在LOC Os03g47010外显子上第340碱基由G突变为A,与突变性状共分离,命名为xynln。通过另外一个性状相似的突变体xynln-1对该突变体内LOC_Os03g47010基因序列进行测序后发现了xynln-1在该基因内部也发生了单碱基突变,突变位点为第80个碱基上由C变为T。xynln和xynln-1的突变位点均位于该基因同一保守蛋白结构域内,这从侧面证明了候选基因的正确性。XYNLN的预测功能为糖基水解酶家族10,为木聚糖内切酶,对植物体内木聚糖起降解与修饰的作用。木聚糖是植物细胞壁中半纤维素的重要组成物质之一,同时也参与了植物生长发育和对环境应答反应的多重信号转导过程,在植物生命活动中起着重要的作用。对于XYNLN的研究将有助于深入了解植物早衰的调控机制与分子机理,也有利于解析糖基水解酶在植物早衰方面起到重要作用。
【关键词】：水稻 叶尖枯萎 糖基水解酶 木聚糖 基因定位
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 1. 文献综述8-15
• 1.1 植物的叶片衰老8-10
• 1.1.1 植物叶片衰老概念8
• 1.1.2 植物叶片衰老机理8
• 1.1.3 植物叶片衰老影响因子8-10
• 1.1.3.1 植物内源激素8-9
• 1.1.3.2 营养元素9
• 1.1.3.3 外界环境9-10
• 1.1.3.4 植物叶片衰老遗传因子10
• 1.1.4 植物叶片衰老对产量影响10
• 1.2 叶尖枯萎型早衰10-11
• 1.2.1 叶尖枯萎型早衰概念10-11
• 1.2.2 导致植物叶尖枯萎型的因素11
• 1.2.3 叶尖枯萎型早衰的研究进展11
• 1.3 植物叶尖枯萎与糖基水解酶家族10之间的关系11-13
• 1.3.1 糖基水解酶分类11-12
• 1.3.2 糖基水解酶家族10的生理生化作用12
• 1.3.3 糖基水解酶家族10对植物叶片的影响12-13
• 1.3.4 糖基水解酶家族10相关基因研究进展13
• 1.4 研究目的、意义与立项依据13-15
• 1.4.1 新基因的发现和应用可以保障粮食安全13
• 1.4.2 探明糖基水解酶的机制为分子育种提供基因资源13
• 1.4.3 研究糖基水解酶家族10为木聚糖在基础研究和应用上提供依据13-14
• 1.4.4 未来生物能源14-15
• 2. 试验材料与方法15-27
• 2.1. 试验材料15-16
• 2.1.1. 供试水稻材料15
• 2.1.2. 主要仪器设备15-16
• 2.1.3. 主要试剂16
• 2.1.4. 培养基成分16
• 2.2. 试验方法16-27
• 2.2.1. 表型观察16-17
• 2.2.1.1. 农艺性状的调查方法16-17
• 2.2.1.2. 叶、茎、根的观察17
• 2.2.1.3. 光合速率等测定17
• 2.2.1.4. 花粉育性观察17
• 2.2.2. 突变体的遗传分析与基因定位17-20
• 2.2.2.1. 遗传分析与构建F_2作图群体17-18
• 2.2.2.2. DNA提取18-19
• 2.2.2.3. 基因定位的分子标记选取19-20
• 2.2.3. 定位区间内候选基因的克隆20-26
• 2.2.3.1. 水稻RNA的提取20-21
• 2.2.3.2. cDNA第一链的合成21-22
• 2.2.3.3. 候选基因片段扩增22-23
• 2.2.3.4. PCR产物的纯化和回收23
• 2.2.3.5. 候选基因片段与克隆载体的连接23-24
• 2.2.3.6. 大肠杆菌感受态的制备24-25
• 2.2.3.7. 阳性克隆的筛选和鉴定25
• 2.2.3.8 质粒的提取质粒的提取(参照TIANGEN产品说明书)25-26
• 2.2.4. DNA测序及核苷酸序列分析26-27
• 3. 结果与分析27-38
• 3.1. 突变体xynln与野生型蜀恢498的农艺性状比较分析27-29
• 3.2. 突变体xynln与野生型R498的光合数据比较与分析29-30
• 3.3. 根、茎、叶的表型分析30
• 3.4. 遗传分析30-31
• 3.5. xynln的基因初定位31-32
• 3.6. xynln的基因精细定位32-33
• 3.7. 突变体候选基因的分析33-35
• 3.8. 突变体候选基因的测序35-36
• 3.9. xynln等位基因发现36-38
• 4. 讨论38-41
• 4.1. 突变体xynln预测基因LOC_Os03g47010的验证38
• 4.2. XYNLN可能影响水稻生长发育并导致产量下滑38-39
• 4.3. XYNLN可能改变植物细胞壁结构导致叶尖枯萎39
• 4.4. XYNLN可能影响植物作为第二代生物能源的材料生产效率39-40
• 4.5. XYNLN预测基因蛋白结构中两个碳水化合物结合域功能差异40-41
• 5. 参考文献41-47
• 6. 致谢47

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