论文题目: 三个与水稻株型相关突变体的鉴定与基因克隆
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物化学与分子生物学
作者: 汪得凯
导师: 孙宗修
关键词: 水稻,株型,标签,基因克隆
文献来源: 中国农业科学院
发表年度: 2005
论文摘要: 随着水稻基因组测序计划的全面完成,阐明基因的生物学功能成为后基因组时代的重要研究内容,而水稻的株型是构成产量的主要因素,对水稻株型发育的分子机理的了解可以为育种提供理论基础。我们从T-DNA插入水稻突变体库中,筛选到三个与株型相关的突变体:短穗Bulrush-like panicle2（Bp2）、大叶角larger leaf angles（11a）和茎秆螺旋twisted-stem and tiller angle（ts-ta）,并对这3个突变体进行了形态学鉴定、遗传分析和初步的生理学研究,克隆了Bp2和11a基因并进行了部分功能研究。主要结果如下: 1.Bp2突变体表现为半矮化、穗型短而密集、叶片窄、抽穗延迟等特点,且花器官数目增加,结实率低,穗轴和枝梗伸长受到抑制,该突变体属于dn矮化类型,并发现突变体对温度敏感;遗传分析证实Bp2是稳定遗传的且受一对不完全显性核基因控制;Bp2和对照植株用GA3处理,野生型植株的株高GA3处理比没有处理的增加17%,而Bp2处理与未处理植株的株高变化不显著,初步确定Bp2对外源GA3不敏感; 2.对Bp2突变体自交和杂交后代植株进行Basta抗性分析,并用PCR和Southern杂交证明Bp2突变体的表型与T-DNA共分离;利用TAIL-PCR扩增Bp2突变体中T-DNA插入位置的旁侧序列,结果T-DNA插入到第5染色体的一个同源异型盒转录因子基因中;RT-PCR扩增Bp2基因的cDNA,并对Bp2编码产物进行了同源性分析;用RT-PCR分析了的器官表达,表明OsBp2在根、茎、叶、穗中呈组成型表达; 3.利用酵母自激活研究了转录因子OsBp2的激活功能,pGBKT-Bp2可以成功激活报告基因的表达;研究了其他禾谷类作物是否舆OsBp2的同源基因,结果野生稻中含有该同源基因,而小麦、玉米、高粱、甘蔗无明显的同源基因;构建了OsBp2基因的双链RNA干涉载体和超量表达载体,遗传转化正在进行; 4.对11a突变体的特征进行了鉴定,11a植株半矮化、叶角度大、叶片微卷和抽穗期延迟,突变体矮化类型也属于dn类型;GA3处理的11a突变体株高可以部分恢复;11a可稳定遗传且受一对隐性核基因控制;Basta抗性分析和PCR分析表明11a的表型与T-DNA共分离;11a的旁侧序列分析发现T-DNA插入到第一染色体的一个WRKY转录因子基因中,根据已有报道,将该基因命名为OsWRKY11;用RT-PCR扩增11a的cDNA序列,并对11a编码产物进行了同源性分析;用RT-PCR分析了11a的器官表达特性,表明OsWRKY11在根、茎、叶、穗中呈组成型表达;用GFP进行亚细胞定位表明OsWRKY11在细胞核内发挥作用; 5.对ts-ta突变体进行了鉴定,突变体苗期叶鞘弯曲、螺旋生长,分蘖期表现为分蘖角度变大、半矮化、迟抽穗、育性较差等特点;苗期取弯曲生长的叶鞘进行石蜡切片,发现弯曲部位的细胞排列紧密;ts-ta是稳定遗传的且受一对隐性核基因控制;Basta抗性分析表明突变体与T-DNA不是共分离。
论文目录:
摘要
Abstract
主要符号表
第一部分 文献综述
第一章 水稻中的 T-DNA标签
1．1 引言
1．2 突变体库的构建
1．3 T-DNA标签
1．3．1 T-DNA概述
1．3．2 T-DNA的插入特点
1．3．3 标签基因的分离
1．3．4 T-DNA标签的改进
1．3．5 T-DNA标签在水稻中的应用
第二章 水稻株型发育的分子生物学研究进展
2．1 引言
2．2 株型的发育过程
2．3 株型发育的分子基础
2．3．1 叶片的发育
2．3．2 茎秆的发育
2．3．3 穗型的发育
2．3．4 根系的发育
第三章 植物中的转录因子
3．1 引言
3．2 转录因子的结构
3．3 转录因子的种类
3．4 同源异型盒(Homeobox)转录因子
3．4．1 同源异型盒基因产物的结构和分类
3．4．2 同源异型盒基因在植物发育中的作用
3．5 WRKY转录因子家族
3．5．1 WRKY蛋白的特征
3．5．2 WRKY蛋白的生物学功能
第四章 植物中的反向遗传学
4．1 引言
4．2 反义 RNA
4．2．1 反义 RNA的作用机理
4．2．2 反义 RNA的应用
4．3 RNA干涉
4．3．1 RNA干涉现象的发现
4．3．2 RNA干涉的生物学功能
4．3．3 RNA干涉技术应用前景
4．4 基因打靶
4．4．1 基因打靶概述
4．4．2 基因打靶的操作步骤
4．4．3 基因打靶在植物中的应用
4．5 TILLING技术
4．5．1 TILLING技术的问世
4．5．2 TILLING技术的操作过程
4．5．3 TILLING技术的特点与优势
4．5．4 TILLING技术的应用
结语
第五章 本研究的目的和意义
第二部分 研究论文
第一章 水稻短穗突变体的鉴定与基因克隆
1．1 引言
1．2 材料和设备
1．2．1 突变体库的构建
1．2．2 主要试剂
1．2．3 载体和菌株
1．2．4 主要设备
1．3 实验方法
1．3．1 密穗突变体的发现
1．3．2 组织切片
1．3．3 生理学分析
1．3．4 突变体的温敏特性观察
1．3．5 突变体的遗传分析
1．3．6 Basta抗性检测
1．3．7 共分离的PCR验证
1．3．8 Southern杂交
1．3．9 旁侧序列扩增
1．3．10 目的基因cDNA的获得
1．3．11 目标基因的 RT-PCR检测
1．3．12 转录自激活
1．3．13 功能验证载体的构建
1．3．14 序列分析软件或工具
1．4 结果与分析
1．4．1 突变体的发现
1．4．2 突变体的表型
1．4．3 组织切片
1．4．4 突变体对外源 GA3的反应
1．4．5 突变体的温敏特性
1．4．6 突变体的遗传分析
1．4．7 共分离验证
1．4．8 旁侧序列扩增
1．4．9 共分离的分子生物学证据
1．4．10 目的基因cDNA的扩增
1．4．11 目的基因的器官表达
1．4．12 酵母转录激活
1．4．13 禾本科作物同源基因
1．4．14 载体的构建
1．5 讨论
1．5．1 突变体的研究意义
1．5．2 突变体的温敏现象
1．5．3 突变体与激素 GA的关系
1．5．4 OsBp2蛋白质的特征及同源性蛋白的作用
1．6 进一步研究设想
第二章 大叶角突变体的鉴定与基因克隆
2．1 前言
2．2 主要试剂和设备
2．3 材料和方法
2．3．1 载体和菌株
2．3．2 突变体材料
2．3．3 激素处理
2．3．4 遗传分析
2．3．5 共分离分析
2．3．6 旁侧序列扩增
2．3．7 目标基因cDNA的获得
2．3．8 序列分析
2．3．9 基因的亚细胞定位
2．4 结果与分析
2．4．1 突变体的形态
2．4．2 激素处理
2．4．3 遗传学基础研究
2．4．4 共分离分析
2．4．5 旁侧序列扩增
2．4．6 共分离的分子证据
2．4．7 cDNA扩增
2．4．8 序列分析
2．4．9 OsWRKY11的亚细胞定位
2．5 讨论
2．5．1 OsWRKY11参与植物的发育调节
2．5．2 WRKY基因家族与激素的关系
2．6 进一步研究设想
第三章 茎杆螺旋突变体的鉴定与遗传分析
3．1 引言
3．2 材料与方法
3．2．1 突变体材料
3．2．2 组织切片
3．2．3 遗传分析
3．2．4 共分离分析
3．3 结果与分析
3．3．1 突变体的发现及形态特征
3．3．2 解剖结构
3．3．3 突变体的遗传
3．3．4 共分离分析
3．4 讨论
3．4．1 ts-ta突变体的特征及产生突变的可能原因
3．4．2 弯曲生长特性的分子生物学研究进展
3．4．3 ts-ta突变体的研究意义
3．5 进一步研究设想
结论
参考文献
附录1 基本实验方法
附录2 主要试剂及培养基的配方
致谢
作者简历
发布时间: 2005-09-05
参考文献
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