学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

一个水稻矮秆窄叶突变基因的定位及早衰和雄性不育基因SMS1的功能分析

作　者: 刘继云
导　师: 张小明
学　校: 浙江师范大学
专　业: 植物学
关键词: 水稻矮秆窄叶基因定位早衰雄性不育 UGPase 功能研究
分类号: Q943
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 27次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

常规粳稻秀水09经过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变处理,获得了一个矮秆窄叶突变体dnl1(dwarf and narrow leaf1)。本文对dnll突变体进行了相关表型分析、突变性状的遗传分析和基因定位,并从组织细胞学的角度初步解释了dnll突变体矮秆窄叶形成的原因。主要结论如下：1.dnl1突变体与野生型秀水09杂交,F1表现出与秀水09相同表型。F2出现矮秆窄叶与高秆宽叶两种表型,经卡平方检验表明符合1：3,推定突变性状由一对隐性基因控制。2.dnll突变体与野生型比较,自播种两周左右苗高开始出现明显差异,dnl1突变体比野生型早开始分蘖且分蘖数明显多于野生型。突变体的株高只有野生型的55.69%,而突变体的分蘖数则是野生型的2.19倍。突变体的穗和茎秆各节间平均长度与野生型对应部分对比变化显著。野生型上三叶平均宽度均是突变体的2倍以上,平均长度是突变体的1.6倍以上。3.通过图位克隆的方法将DNL1基因定位到水稻4号染色体,经鉴定发现DNL1是NAZ1的一个等位基因。在DNL1基因8552bp处发生了G突变为A的单碱基突变,从而导致对应编码的氨基酸由天冬氨酸突变为天冬酰胺。4.石蜡切片结果显示,dnll突变体叶肉细胞较野生型秀水09小。dnll突变体叶片横切切片展示出比同时期的野生型叶片厚,两个维管束间的间距小。茎秆纵切切片显示,dnll突变体茎秆细胞比秀水09要窄而短,茎秆细小且薄。这些特征在组织细胞学上解释了dnll突变体在整体上比野生型矮化,叶片变窄变短的原因。植物的衰老是植物生长发育过程中许多内外因素综合作用的结果。研究植物衰老的诱发因素和调节机制对延缓植物的衰老有重要意义。对农作物来说,延缓衰老能有效提高作物的产量,从而产生巨大的经济效益。细胞程序性死亡(PCD)是植物衰老的一种表征,也是诱发植物衰老的重要因素之一。雄性不育是一种广泛存在于开花植物中的现象,它在育种中有着重要的作用。雄性不育系的应用不仅提高了杂交育种的效率,而且大幅提高了水稻的产量和品质。杂交水稻生产体系的核心是雄性不育材料的发掘和利用。本论文对一个导致水稻早衰和雄性不育的基因SMS1进行了初步分析,主要结论如下：1.生物信息学分析显示SMSl基因编码一个UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase),它催化葡萄糖-1-磷酸和UTP与UDP-葡萄糖和焦磷酸之间的转化。2.应用水稻原生质体系统,将水稻SMS1CDS融合YFP报告基因的pA7-SMS1-YFP双元表达载体在水稻原生质体中表达。荧光共聚焦显微镜下,在细胞膜、细胞质、细胞核均能观察到激发荧光,由此推断SMSl基因在水稻细胞中是遍在表达的。3.成功构建SMS1Promoter驱动GUS报告基因的p1300-SMS1Pro-GUS载体和Ubi Promoter驱动的pUN1301-SMS1-OE过表达载体,通过农杆菌转化日本晴愈伤组织获得转基因阳性株系。GUS染色显示,SMS1在叶片、叶鞘、节、节间、颖壳等组织有表达,在叶鞘和节表达较强,而在叶尖和颖壳表达较弱。Real Time-PCR结果显示,实验所取过表达转基因阳性株系较正常日本晴均有过表达,表达量最高的接近正常日本晴表达水平的300倍。4.对sms1突变体叶片不同部位和野生型叶片进行超薄切片观察,结果显示sms1突变体细胞出现空腔,细胞核膨大,表现出PCD的特征,而野生型细胞内叶绿体等内容物丰富。sms1突变体的细胞壁疏松,棱廓模糊,部分细胞壁较薄,而野生型细胞壁比较致密且棱廓清晰。由此推测sms1突变体缺失编码UGPase的SMS1基因,导致细胞壁合成障碍,因此诱发了水稻的PCD过程,从而出现早衰表型。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第1章文献综述  11-20
  1.1 水稻矮秆窄叶性状研究进展  11-13
  1.2 细胞程序性死亡与UGPase基因的研究  13-20
    1.2.1 细胞程序性死亡(PCD)  13-17
    1.2.2 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)  17-20
第2章一个水稻矮秆窄叶突变基因的定位  20-28
  2.1 材料和方法  20-22
    2.1.1 材料  20
    2.1.2 方法  20-22
  2.2 结果与分析  22-26
    2.2.1 突变性状的遗传分析  22-23
    2.2.2 表型分析和统计  23-24
    2.2.3 突变基因DNL1的定位  24-26
    2.2.4 组织切片分析  26
  2.3 讨论  26-28
第3章水稻SMS1基因的功能分析  28-46
  3.1 背景介绍  28
  3.2 材料和方法  28-37
    3.2.1 细菌菌种和载体  28-29
    3.2.2 药品和试剂  29
    3.2.3 表型分析  29
    3.2.4 水稻SMS1-YFP融合蛋白的亚细胞定位  29-30
    3.2.5 SMS1组织定位和过表达  30-31
    3.2.6 水稻转基因  31-32
    3.2.7 转基因植株的鉴定和分析  32-36
    3.2.8 超薄切片  36-37
  3.3 结果与分析  37-44
    3.3.1 表型分析  37-38
    3.3.2 载体的构建和验证  38-39
    3.3.3 SMS1的亚细胞定位  39-40
    3.3.4 水稻转基因  40-41
    3.3.5 SMS1的组织表达模式  41-42
    3.3.6 SMS1过表达的检测  42-43
    3.3.7 超薄切片分析  43-44
  3.4 讨论  44-46
参考文献  46-52
附录A 本研究中常用实验操作方法  52-58
附录B 本研究中常用试剂的配制方法  58-62
附录C 本研究中常用培养基的配制方法  62-65
附录D 本研究中生物信息学分析网址  65-66
致谢  66-67
发表论文目录  67-68

一个水稻矮秆窄叶突变基因的定位及早衰和雄性不育基因SMS1的功能分析

内容摘要

全文目录

相似论文