两个水稻黄绿叶基因的图位克隆

发布时间：2017-04-11 14:22

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【摘要】：实验室在中恢8015经60Co-γ辐射获得的突变体材料库中发现了两个黄绿叶突变体w390和g160,本文对这两个突变体进行了形态学鉴定、光合特性测定、图位克隆等方面的研究,为进一步阐明水稻叶色的分子机理提供了基础。主要研究结果如下:w390在全生育期均呈黄绿色;叶片中检测不到叶绿素b的存在,叶绿素a和类胡萝卜素的含量较野生型分别降低了50.6%和44.8%;透射电镜结果显示,突变体中类囊体数量明显减少,基粒垛叠方向异常。农艺性状调查结果显示,突变体的株高、单株有效穗数、每穗总粒数和每穗实粒数较野生型分别降低了12.0%、22.3%、18.5%和27.6%。采用突变体与粳稻日本晴杂交构建的F2群体进行遗传分析,结果表明该突变性状受一对隐性核基因控制(χ2=0.57χ20.05=3.84,P=0.4494)。利用该群体中的黄绿叶隐性单株将突变基因定位至水稻第10染色体上长臂约71.8-kb的基因组区域内。序列比对发现,位于该区域内的Os CAO1在第8外显子发生了2个单碱基突变,导致第394和396位的亮氨酸和甘氨酸分别突变为组氨酸和谷氨酸,说明w390是Os CAO1的一个新的功能丧失型等位突变体。利用实时荧光定量PCR检测野生型和突变体中15个叶色相关基因的表达,结果显示,仅类胡萝卜素合成途径关键基因Os CRTIS在野生型与突变体中存在临界差异(P=0.0367),说明Os CAO1的突变并未在转录水平上改变叶色相关基因的表达。g160也是一个全生育期叶片均呈黄绿色的突变体。与野生型相比,突变体的总光合色素、叶绿素a和叶绿素b的含量分别降低了38.6%、44.7%和41.7%,而类胡萝卜素未发生显著变化。突变体的净光合速率、最大量子产量、实际量子产量和相对电子传递率也分别比野生型降低了56.3%、37.7%、60.0%和55.5%。采用突变体与粳稻02428杂交构建的F2群体进行遗传分析,表明该突变性状受一对隐性核基因控制(χ2=0.21χ20.05=3.84,P=0.5960)。利用该F2群体及其衍生的F3群体将突变基因定位至水稻第7染色体上长臂约121.5-kb的区域内。该区域未见叶色相关基因的报道,所以该突变基因是一个控制水稻叶色的新基因,我们将其命名为g160。该区间共包含24个ORFs,序列对比发现突变体中基因ORF23的第五外显子上存在一个8-bp的缺失,导致移码突变,于是我们将其作为g160的候选基因。针对ORF23构建了互补、过表达和干涉转基因T0植株,为该基因的功能验证提供基础。
【关键词】：基因 黄绿叶 水稻 突变体 图位克隆
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511;Q943.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 引言11-18
• 1.1 水稻叶色突变体的来源和类型11
• 1.2 水稻叶色基因的克隆11-17
• 1.2.1 叶绿体分化基因的定位和克隆12-13
• 1.2.2 叶绿素合成和降解基因克隆13-16
• 1.2.3 其他叶色相关的基因16-17
• 1.3 本文的意义17-18
• 第二章 水稻黄绿叶基因w390的图位克隆18-28
• 2.1 材料与方法18-20
• 2.1.1 水稻材料18
• 2.1.2 表型考察与农艺性状考察18
• 2.1.3 光和色素含量测定18
• 2.1.4 叶绿体电镜观察18-19
• 2.1.5 DNA提取19
• 2.1.6 群体构建19
• 2.1.7 PCR反应体系及程序19
• 2.1.8 琼脂糖凝胶电泳19
• 2.1.9 候选基因分析19-20
• 2.1.10 三维结构预测20
• 2.1.11 RNA提取20
• 2.1.12 cDNA反转录20
• 2.1.13 实时荧光定量PCR20
• 2.2 结果与分析20-26
• 2.2.1 突变体的生理特征和主要农艺性状20-22
• 2.2.2 电镜观察22-23
• 2.2.3 突变体基因的图位克隆23
• 2.2.4 基因预测23-24
• 2.2.5 野生型和突变体CAO1蛋白的三维结构预测24-25
• 2.2.6 叶色相关基因的表达分析25-26
• 2.3 讨论26-28
• 第三章 一个水稻新黄绿叶突变体基因g160的图位克隆28-35
• 3.1 材料与方法28-30
• 3.1.1 水稻材料28
• 3.1.2 表型考察28
• 3.1.3 光和色素含量测定28
• 3.1.4 光合速率测定28
• 3.1.5 叶绿素荧光测定28-29
• 3.1.6 叶绿体电镜观察29
• 3.1.7 群体构建与基因定位29
• 3.1.8 候选基因分析及序列比对29
• 3.1.9 RNA提取和反转录29-30
• 3.1.10 目的片段和载体连接30
• 3.1.11 载体构建30
• 3.2 结果与分析30-34
• 3.2.1 表型与光合色素含量30-31
• 3.2.2 光合作用特性指标测定31-32
• 3.2.3 突变基因的定位32
• 3.2.4 候选基因分析32-33
• 3.2.5 获得转基因T0植株33-34
• 3.3 讨论34-35
• 第四章 结论35-36
• 4.1. w390是OsCAO1的一个新等位基因35
• 4.2. g160是一个控制水稻叶色的新基因35-36
• 参考文献36-41
• 致谢41-42
• 作者简历42

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：299291