论文题目: 裸粒水稻花器官变异的形态发生、基因定位及功能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 作物遗传育种
作者: 陈志雄
导师: 石春海
关键词: 裸粒水稻,花发育,基因定位和克隆,功能分析
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 植物花发育调控的遗传和分子机制研究已成为植物发育生物学研究的重要课题之一,植物花发育的突变体是研究相关基因表达与功能的良好材料。目前主要是利用双子叶植物的同源序列迎过筛选单子叶植物cDNA文库或基因组文库以获取单子叶植物花发育相关基因,然后通过转基因植物花的表型变化验证其功能,这种方法会在很大程度上限制单子叶植物花发育调控机制的深入了解。裸粒水稻的颖花花器官变异特征主要表现在内、外稃变长,浆片转换成类稃结构,内外稃、浆片和雌蕊增多以及雄蕊数目变少等方面,是研究水稻甚至禾本科植物花发育的调控的良好材料。 裸粒水稻小穗的观察结果表明,裸粒水稻的小花长度在0.98～3.55cm范围内变化,平均长度为1.82cm,与野生型水稻小花长度存在明显差异。与野生型水稻相比,裸粒水稻的内、外稃质薄而软,裸粒水稻上表皮细胞小,硅化程度较小,茸毛短且细。此外,野生型水稻的下表皮细胞呈有规则的六边形,裸粒水稻下表皮细胞则表现为细长方形。裸粒水稻小穗内的花器官数日也有较大的变异。75.6%小穗长有内、外稃各一片,24.4%小穗内产生多余的内稃或外稃。小穗内的花药数变化范围为1～10个,以含3个花药的小穗为最多（33.7%）。柱头数目在0～11个范围内变化,含有两个柱头的小穗占有最大部分（67.6%）;子房数目在0～5个范围内变化,以含1个子房的小穗为主（73.7%）;浆片也表现较大的变异,仅有8.5%小穗含有正常的1对浆片,91.3%小穗含有2对的浆片。 利用扫描电镜观察裸粒水稻颖花原基的分化情况,发现野生型水稻颖花原基先后形成外稃原基和内稃原基、浆片原基、雄蕊原基和心皮原基。裸粒水稻颖花原基最先分化出内、外稃原基,随之在外稃的内侧分化产生浆片原基,或在内稃原基的内侧又产生浆片原基。颖花原基沿着内外稃方向伸长拱起后缢裂,结果在小花内形成两个相互分离的颖花原基或相互连接的心皮。在形成浆片原基之后,颖花原基也可进一步分化形成雄蕊原基和雌蕊原基,雄蕊数目为2～4个,其雌、雄蕊形状与野生型有明显差异。 以裸粒水稻为母本,粳稻浙农大104为父本配制杂交组合,F2群体中正常植株与突变植株的比例符合3:1分离比例,表明裸粒水稻花器官突变性状是由单隐性基因控制的。利用SSR分了标记进行初步定位发现,控制裸粒水稻突变性状的基因位于第三条染色体的SSR标记RM3548和RM2326之间,与RM3548、RM2326相距分别为2.26cM和1.7cM。精细定位表明,控制裸粒水稻突变性的基因位于RM3417和RM7576之间,其遗传距离分别为0.26cM和0.21cM。RM3417和RM7576之间的物理距离约400kb,对该区域
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 引言
2 文献综述
2．1 植物开花时间的调控途径
2．1．1 光周期促进途径
2．1．1．1 光照长度
2．1．1．2 昼夜节律生物钟利中心摇摆
2．1．2 春化促进途径
2．1．3 自动调控途径
2．1．4 赤霉素途径
2．2 植物中花序分生组织属性基因
2．3 花分生组织决定基因
2．3．1 LEAFY基因及其同源基因
2．3．2 APETALAl基因及其同源基因
2．3．3 CAULIFLOWER基因
2．4 花器官分生组织特异基因
2．5 花器官组织特异基因的激活与互作
2．6 裸粒水稻研究进展
2．6．1 形态特征
2．6．2 生理生化特征
2．6．3 细胞学特征
2．6．4 遗传分析
3 材料与方法
3．1 材料
3．1．1 植物材料
3．1．2 引物
3．1．3 菌株、质粒和工具酶
3．2 试验方法
3．2．1 裸粒水稻小花变异特征观察
3．2．2 裸粒水稻花器官形态发生观察
3．2．3 基因定位
3．2．3．1 基因组DNA提取
3．2．3．2 SSR分析
3．2．4 RT-PCR与测序
3．2．4．1 RNA的提取
3．2．4．2 RNA逆转录
3．2．4．3 PCR
3．2．4．4 PCR产物回收、克隆和测序
3．2．4．5 实时定量PCR分析
3．2．5 转基因试验
3．2．5．1 转基因质粒的构建
3．2．5．2 农杆菌EHA105的电转化
3．5．2．3 农杆菌介导的水稻转化
3．5．2．4 拟南芥浸润法转基因
4 结果与分析
4．1 裸粒水稻花器官的变异特征
4．1．1 裸粒水稻株叶形态、穗部和小花特征
4．1．2 裸粒水稻花器官数目的变异特征
4．1．3 裸粒水稻一次枝梗上小穗花器官平均数目的变异特征
4．1．4 裸粒水稻一次枝梗不同节位的的小花花器官的变异特征
4．2 裸粒水稻颖花分化过程的扫描电镜观察
4．3 裸粒水稻花器官突变的基因定位与克隆
4．3．1 裸粒水稻的遗传分析
4．3．2 裸粒水稻的基因定位
4．4 裸粒水稻OsMADS1和其它MADS-box基因的表达研究
4．5 水稻OsMADS1的增强表达转基因研究
4．6 水稻OsMADS1干涉转基因研究
4．7 OsMADS1在双子叶植物拟南芥的异域表达研究
5 讨论
5．1 花器官突变体是花发育研究的重要材料
5．2 裸粒水稻花器官突变特征
5．3 裸粒水稻花器官突变的细胞学基础
5．4 裸粒水稻花器官突变的分子基础
5．5 OsMADS1的表达水平对水稻花器官的影响
5．6 OsMADS1在双子叶植物拟南芥的表达研究
6 参考文献
7 附录：与博士论文研究有关的论文
发布时间: 2005-07-22
参考文献
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