水稻矮秆基因sde（t）的遗传分析与初步定位

论文摘要

自20世纪60年代起,在全世界范围内以作物矮化育种为标志的“绿色革命”使小麦、水稻等作物的产量得到了较大的提高。但籼稻矮化育种中所利用的矮秆材料主要受一个相同或等位隐性矮秆主基因sd1控制。近年来,水稻育种中矮生基因单一的问题越来越突出,已经严重影响了水稻产量的持续提高。发掘和利用新的矮源,已成为避免矮秆基因利用单一从而带来遗传脆弱性的重要研究课题;水稻矮秆基因的分离和克隆对于阐明植物生长发育的规律也具有重要的意义。在籼稻中籼3037中筛选到了一个自然矮化突变体,并将它暂命名为sde（t）。此突变体株高只有野生型的67%,叶色浓绿,适时成熟,这些在农业生产中都是优良的农艺性状。sde（t）矮化表现为植株各节间长度缩短,但各节间长度占株高的比例与野生型基本相同。对sde（t）的解剖学研究表明其节间缩短是由于节间细胞伸长受到了抑制。淀粉平板试验表明外源GA3能够诱导矮秆突变体无胚半粒种子分泌α-淀粉酶,因此sde（t）可能是一个赤霉素缺陷型矮秆突变体。将矮秆突变体与粳稻中花11进行杂交,F1均表现高秆。F2群体出现高矮秆分离,χ2检验结果表明高矮分离比符合3:1,这说明该矮秆性状由一对隐性主基因控制。构建了sde（t）/中花11的F2定位群体,并应用图位克隆的策略对sde（t）基因进行了初步定位。以160株F2矮秆典型植株作为定位群体。首先用22株矮秆单株和38个STS多态性标记将sde（t）定位于水稻1号染色体上。随后我们通过创制新的STS、CAPS标记,最终将矮秆基因sde（t）定位于1号染色体长臂两个相距大约400kb的标记之间,其中包括4个BAC克隆。这为最终克隆该矮秆基因及研究其功能奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 分子标记的研究进展
• 1.1.1 基于分子杂交的分子标记
• 1.1.2 基于PCR 的分子标记
• 1.1.3 其他一些新型分子标记
• 1.2 植物基因克隆策略
• 1.2.1 功能克隆
• 1.2.2 图位克隆
• 1.2.3 转座子和T-DNA 标签法
• 1.2.4 mRNA 差别显示
• 1.2.5 抑制消减杂交技术
• 1.2.6 其他策略
• 1.3 水稻矮秆遗传研究进展
• 1.3.1 水稻矮化相关基因
• 1.3.2 水稻矮秆突变体的分类
• 1.3.3 水稻矮化突变体及其基因克隆的研究
• 1.4 本研究的目的、意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验试剂
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 材料种植
• 2.3.2 遗传分析和群体构建
• 2.3.3 性状调查
• 2.3.4 细胞组织学分析
• 2.3.5 α-淀粉酶活性的测定
• 2.3.6 小量基因组DNA 的提取
• 2.3.7 分子标记的创制
• 2.3.8 PCR 反应
• 3 结果与分析
• 3.1 突变体sde（t）的表型特征
• 3.2 突变体细胞组织学观察
• 3.3 突变体对外源GA3 的反应
• 3.4 水稻突变体sde（t）的遗传分析
• 3.5 sde（t）基因的定位分析
• 4 讨论
• 4.1 矮秆突变体sde（t） 发现的意义
• 4.2 sde（t）可能是一个GA 缺陷型矮秆突变体
• 4.3 石蜡切片易出现的问题及对策
• 4.4 突变体sde（t）矮化原因探讨
• 4.5 定位区间所包含的预测基因
• 4.6 工作展望
• 4.6.1 矮秆突变体sde（t）对GA 的响应类型
• 4.6.2 sde（t）基因的精细定位
• 4.6.3 功能互补验证
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文