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水稻白条纹叶突变体stl2的精细定位

作　者: 叶卫军
导　师: 钱前
学　校: 浙江师范大学
专　业: 植物学
关键词: 水稻白条纹叶 sf12 精细定位
分类号: S435.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,而粮食产量主要取决于植株光和作用的能力,为进一步提高水稻产量,与光合作用相关的重要农艺性状一直是研究的热点,并且已获得了许多重大的成果。叶绿体是叶片中进行光合作用的主要细胞器,深入研究叶绿体发育和叶绿素代谢途径等相关的调控机制,对于理想株型育种和高光效育种都有十分重要的现实意义。我们在水稻EMS(Ethylmethane sulphonate)诱变突变体库中,发现了以粳稻品种武育粳7号为背景的叶色突变体stl2。该突变体在2-3叶期出现纵向的白条纹性状,至分蘖旺盛期性状最为明显,部分叶片可能呈现完全的白色,抽穗期后叶片颜色逐渐变为正常,只在叶脉处有细长的白色条纹。本研究通过对st12突变体进行遗传分析,明确了该突变性状的遗传特性,并利用图位克隆方法对st12基因进行了精细定位,并在此基础上进行了基因预测及初步功能分析。论文主要获得如下几项结果：(1)突变体st12受单隐性核基因控制。叶色突变体stl2单株种植的后代全部表现出突变性状,表明此突变性状能稳定遗传。通过将所选突变体为母本与籼稻品种TN1进行杂交,在F2分离群体中,野生型与突变体比例符合3：1的分离比,遗传分析表明其受单隐性核基因控制。(2)透射电镜观察结果显示,突变体中叶绿体内囊体的基粒片层较野生型少,且排列紊乱,嗜锇颗粒数目较多。(3)利用F2群体中突变体单株进行图位克隆,通过对突变基因st12进行初定位,将其定位于水稻第12染色体长臂的SSR标记RM1246和STS标记YH-1之间,两标记之间相距10.5cM。又发展了6对多态性STS标记进行了基因的精细定位,最终定位在STS标记YH5和YH6之间物理距离为33kb的区间。通过基因预测,此区域中有4个基因,其中有1个是与光敏色素的响应相关的基因,NDPK2。对该基因测序后发现基因发生了单碱基缺失,造成蛋白质翻译提前终止。(4)此外还进行了相关的生理实验来验证测序的结果。温度梯度实验显示突变体的表型与温度有关,在34℃恒温条件下培养,突变体的表型更加明显,表明突变表型受高温诱导；干旱胁迫和盐胁迫实验均证明突变体的抗逆能力没有野生型强,可能是由于蛋白翻译提前终止,功能丧失造成的,这也验证了我们测序的结果。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
1 文献综述  10-32
  1.1 叶色突变体的分类与来源  10-15
    1.1.1 叶色突变体的表型和分类  10-11
    1.1.2 叶色突变体的来源  11-15
  1.2 水稻叶色突变体的遗传机制  15-16
    1.2.1 细胞核基因控制的水稻叶色突变体  15-16
    1.2.2 由细胞质控制的叶色突变体  16
  1.3 叶绿素的生物合成、降解与调控的研究进展  16-23
    1.3.1 叶绿素的生物合成  16-21
    1.3.2 叶绿素的降解  21-23
  1.4 水稻叶色突变体的基因克隆进展及分子机制  23-28
    1.4.1 水稻叶色突变体的基因克隆进展  23-24
    1.4.2 叶绿素合成途径的相关基因  24-25
    1.4.3 叶绿素降解途径的相关基因  25
    1.4.4 叶绿体蛋白相关基因  25-27
    1.4.5 血红素合成与降解相关的基因  27
    1.4.6 其它色素生物代谢途径中的基因突变  27-28
    1.4.7 其它途径的基因突变  28
  1.5 叶色突变体的应用  28-31
    1.5.1 水稻叶色突变体在基础理论研究中的利用  28-30
    1.5.2 水稻叶色突变体在生产实践中应用  30-31
  1.6. 本研究的目的和意义  31-32
2 实验材料和方法  32-38
  2.1 实验材料  32-33
    2.1.1 供试材料  32
    2.1.2 实验室常用试剂与仪器  32-33
  2.2 实验方法  33-38
    2.2.1 农艺性状的调查  33
    2.2.2 叶绿体发育的电镜观察  33
    2.2.3 水稻叶片DNA的提取  33-34
    2.2.4 PCR反应  34-35
    2.2.5 DNA片段的电泳检测、纯化回收  35-36
    2.2.6 Taq酶的制备  36-38
3 基因克隆和生理分析  38-41
  3.1 基因的遗传分析  38
  3.2 基因的初定位和连锁分析  38
  3.3 基因的精细定位  38
  3.4 候选基因的预测及测序  38-39
  3.5 白条叶突变体stl2的生理分析  39-41
    3.5.1 温度梯度实验  39-40
    3.5.2 PEG梯度胁迫实验  40
    3.5.3 NaCl梯度胁迫实验  40-41
4. 结果和分析  41-53
  4.1 表型分析  41-42
  4.2 透射电镜结果分析  42-43
  4.3 遗传分析及初定位  43-44
  4.4 精细定位及测序  44-49
  4.5 温度梯度实验  49-50
  4.6 PEG梯度实验结果分析  50-51
  4.7 NaCl梯度实验结果分析  51-53
5. 结论与讨论  53-54
  5.1 结论  53
  5.2 讨论  53
  5.3 下一步研究展望  53-54
参考文献  54-64
附录A 实验仪器  64-65
附录B 实验室常用试剂配方  65-68
附录C 英文缩略词表  68-70
攻读学位期间取得的研究成果  70-72
致谢  72-74

水稻白条纹叶突变体stl2的精细定位

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