水稻营养生长与生殖发育多效基因DDF1的表达与功能分析

水稻营养生长与生殖发育多效基因DDF1的表达与功能分析

论文摘要

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,研究水稻生长发育的分子遗传机制具有重要理论意义和应用价值。水稻花器官突变体是研究生殖生长,特别是花发育有关基因的功能及其互作的好材料。本课题组在水稻育种材料中获得了一个植株明显矮化、叶片短而细、花器官明显变异的突变体ddf1(dwarf and deformed flower1)。该突变体花器官的典型特征为:两枚浆片转变为稃片;雄蕊部分或全部雌蕊化。据此推测DDF1基因是维持水稻正常营养生长与花器官发育的重要多效基因。本论文以ddf1为材料分析了DDF1基因的表达特征与功能,获得以下主要结果:(1)通过构建DDF1基因启动子的GUS表达载体pDDF1并转化水稻品种中花15的愈伤组织,获得了48个转基因株系。GUS组织化学染色结果表明,在营养生长阶段,DDF1基因在水稻的根、叶和茎中都有强表达,但在顶端分生组织中没有检测到DDF1基因的表达。进入生殖发育阶段后,在幼穗与枝梗中都可以检测到DDF1基因较强表达。在发育成熟小花的浆片和雄蕊中DDF1的表达较强,内外稃和雌蕊中DDF1的表达较弱。说明DDF1在营养生长以及生殖生长的整个过程都有表达,是一个调控营养生长与生殖生长的多效基因。(2)构建了ubiquitine启动子的过量表达载体pTCK303:DDF1并转化水稻愈伤,获得46株转基因株系。过量表达载体转基因植株(T0)的初步表型分析显示,它的表型与野生型没有明显变化。我们利用Q-PCR进一步分析DDF1在不同转基因株系的表达水平,发现5个转基因植株的DDF1表达水平有不同程度的提高。考虑到T0代转基因植株表型没有明显变化,我们拟定对T1代中转基因与非转基因植株中DDF1表达水平与其表型进行进一步的观察与分析。(3)构建了DDF1亚细胞定位表达载体pCAMBIA1302-GFP-DDF1,将该载体转入农杆菌后侵染幼嫩的洋葱表皮细胞,观察DDF1蛋白在细胞中的表达部位。结果表明DDF1-GFP融合蛋白在细胞核中特异表达,推测DDF1为核定位蛋白。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 文献综述
  • 1 植物花器官发育的研究进展
  • 1.1 花器官发育的ABC 模型及其发展
  • 1.2 水稻花器官发育的MADS-box基因
  • 1.3 参与花器官发育调节的非MADS-box类花器官特征基因
  • 2 水稻中的花器官发育异常突变体
  • 2.1 花组织突变体及相关基因
  • 2.2 花器官数目突变体及相关基因
  • 2.3 花器官决定性突变体及其相关基因
  • 2.4 其它花器官发育相关突变体及其基因
  • 3 F-box基因的研究概况
  • 3.1 F-box蛋白的结构
  • 3.2 F-box蛋白的生物学功能
  • 3.3 F-box基因的分类
  • 材料和方法
  • 1 实验材料
  • 1.1 供试的水稻材料
  • 1.2 载体和菌株
  • 2 实验方法
  • 2.1 实验室常用方法
  • 2.2 构建DDF1基因启动子的GUS 表达载体pDDF1-GUS
  • 2.3 构建DDF1基因过量载体pTCK303-DDF1
  • 2.4 构建DDF1的亚细胞定位载体pCAMBIA1302-GFP-DDF1
  • 2.5 农杆菌介导的水稻遗传转化(侵染成熟胚愈伤的方法)
  • 2.5.1 接种、掐芽、继代
  • 2.5.2 农杆菌介导的水稻遗传转化
  • 2.5.3 抗性愈伤的继代筛选与再生植株
  • 2.5.5 培养基
  • 2.6 转基因植株的检测
  • 2.7 农杆菌侵染洋葱表皮
  • 结果与分析
  • 1 DDF1基因启动子的表达特征
  • 1.1 构建pDDF1:GUS载体并转化水稻
  • 1.2 GUS活性检测
  • 2 DDF1的过量表达分析
  • 2.1 pTCK303-DDF1过量表达载体的构建及其转化水稻愈伤组织
  • 2.2 Q-PCR分析pTCK303-DDF1转基因植株中DDF1基因表达水平
  • 3 DDF1亚细胞定位分析
  • 3.1 pCAMBIA1302-GFP-DDF1亚细胞定位载体的构建及其转化洋葱表皮细胞
  • 3.2 DDF1 的亚细胞定位
  • 讨论
  • 1 GUS 染色结果与 ddf1 突变体表型基本一致
  • 2 DDF1 过量表达转基因植株没有表型的可能原因
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录 1 分子生物学相关实验方法
  • 附录 2 本实验所用的其他实验方法(注:以下为本实验室共用实验方法)
  • 附录 3 本实验所用基本培养基配方
  • 附录 4 GUS 活性检测重要溶液
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].2011年第12期《遗传》封面说明[J]. 遗传 2011(12)
    • [2].中国科学家发现让农作物抗热又高产的“多效基因”[J]. 福建稻麦科技 2015(03)
    • [3].小麦穗部发育多效基因的遗传分析与基因定位[J]. 西北植物学报 2013(04)
    • [4].调控进化与形态多样性[J]. 生物多样性 2014(01)
    • [5].生物技术“十二五”规划将出台[J]. 人力资源 2011(11)
    • [6].中国人群瘦体重与初潮年龄双变量全基因组关联研究[J]. 中国科学:生命科学 2012(07)
    • [7].系统性红斑狼疮致病基因研究进展[J]. 国际检验医学杂志 2020(09)
    • [8].水稻生长发育多效基因DDF1的遗传分析与基因定位[J]. 遗传 2011(12)

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