水稻耐盐性的遗传分析及耐盐相关基因的克隆

论文题目: 水稻耐盐性的遗传分析及耐盐相关基因的克隆

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种

作者: 邱生平

导师: 张红生

关键词: 水稻,耐盐性,主基因多基因混合遗传模型,型组蛋白,液泡膜,逆向转运蛋白,基因克隆,功能分析

文献来源: 南京农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 盐胁迫损害植物质膜的正常功能，造成植物气孔关闭，光合降低，能耗增加，养分离子吸收不平衡。植物耐盐机理主要有渗透调节、拒盐机理、盐的区隔化、钾离子运输调控系统、水通道蛋白和光合途径改变等几种假说，其耐盐性遗传是受主基因+多基因混合遗传模型的控制，目前已从许多植物中分离了一些盐胁迫诱导的基因及基因上游序列，有些耐盐基因已被成功转入植物中，提高了植物的耐盐性。水稻是中度盐敏感作物，要提高水稻在盐渍土上的生产力，培育耐盐性水稻品种是一项经济而有效的措施。本研究以太湖流域地方品种韭菜青（P1）和菲律宾国际水稻研究所育成的籼稻品种IR26（P2）的重组自交系（RILs）群体的248个家系为材料，进行水稻耐盐性的遗传研究及耐盐相关基因的克隆。结果如下： 1。水稻苗期耐盐性的遗传分析在0.5％和0.7％的NaGl胁迫下，对水稻苗期盐害级别、相对株高、相对茎叶干重、相对根干重和根系Na+／K+等5个耐盐相关性状进行遗传分析。结果表明：在二种浓度NaCl胁迫下，两亲本的耐盐能力存在显著差异，韭菜青的耐盐能力显著高于IR26。遗传分析表明，在0.5％和0.7％NaCl胁迫下盐害级别的遗传符合两对抑制作用主基因模型（B-1-9）、相对苗高符合两对互补作用主基因+多基因混合遗传模型（E-1-7）、相对茎叶干重和相对根干重符合两对连锁累加作用主基因+多基因混合遗传模型（E-2-6）、根系Na+／K+符合三对加性-上位性作用主基因+多基因混合遗传模型（G-1）。在0.5％的NaGl胁迫下，控制盐害级别、相对苗高、相对茎叶干重、相对根干重和根系Na+／K+5个性状的主基因+多基因共同解释的遗传率分别为32.7％、55.8％、90.2％、87.5％、79.1％。在0.7％的NaCl胁迫下，这些性状的主基因+多基因共同解释的遗传率分别为42.3％、60.8％、61.9％、65.8％、79.0％。 2．耐盐性QTLs的检测在构建了一个由94个SSR标记组成的分子遗传图谱基础上，对盐害级别，相对苗高，相对茎叶干重，相对根干重和根系Na+／K+等5个水稻苗期耐盐相关性状的QTL进行定位。结果显示，在0.5％和0.7％的NaCl胁迫下，5个耐盐相关性状共检测到22

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摘要

ABSTRACT

缩略语

第一章.植物耐盐性研究进展

1 植物盐害

1.1 高盐对植物外部形态的影响

1.2 高盐对植物细胞膜的损伤

1.2.1 离子毒害

1.2.2 活性氧伤害

1.3 有毒物质积累

1.4 光合下降、能耗增加

1.5 营养亏缺(养分离子吸收不平衡)

1.6 内源激素的改变

2 耐盐机理

2.1 植物耐盐的形态结构特征

2.2 小分子渗透调节物质(osmolyte)的合成

2.2.1 脯氨酸(proline)

2.2.2 甜菜碱(betaine)

2.2.3 多元醇(Polyol)

2.2.4 多胺(Polyamine)

2.2.5 果聚糖(Fructosan,levan)

2.3 激素水平的变化

2.4 活性氧的清除

2.5 晚期胚胎发生富集蛋白(LEA蛋白)

2.6 渗透蛋白(Osmotin)

2.7 拒盐(extrusion)与离子的选择吸收

2.8 盐的区隔化(compartmentation)

2.9 泌盐(excretion)

2.10 调控钾离子运输系统

2.11 ATP酶(ATPase)在耐盐中的作用

2.12 Ca~(2+)在盐胁迫中的作用

2.13 调控水通道蛋白(aquaporin)

2.14 与信号传导相关的耐盐基因

2.14.1 SOS(salt overly Sensitive)信号途径

2.14.2 蛋白激酶和蛋白磷酸酶参与的信号传导途径

2.15 耐盐基因的转录调控因子

2.15.1 顺式作用元件

2.15.2 转录因子(反式作用因子)

2.16 其它与盐胁迫相关的功能性蛋白

2.17 改变光合作用途径

3 植物耐盐基因工程研究进展

3.1 植物盐诱导基因

3.2 耐盐基因在植物中的转化

4 耐盐OTL

5 外源物质对植物耐盐性的作用

6 结语

第二章水稻苗期耐盐性的遗传分析

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 方法

1.2.1 育苗

1.2.2 盐胁迫处理

1.2.3 耐盐性状的测定

1.2.4 数据分析方法

2 结果与分析

2.1 耐盐性鉴定

2.2 耐盐性的遗传

3 讨论

第三章水稻苗期耐盐性状的QTLs定位

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 实验方法

1.2.1 水稻苗期耐盐性状的鉴定

1.2.2 分子遗传图谱构建

1.2.3 数据分析和QTL定位

1.2.4 QTLs命名方法

2 结果与分析

2.1 亲本韭菜青与IR26及重组自交系群体的耐盐性状表现

2.2 QTL复合区间作图分析结果

2.2.1 盐害级别(STR)

2.2.2 相对株高(RPH)

2.2.3 相对茎叶干重(RDWS)

2.2.4 相对根干重(RDWR)

2.2.5 根系Na~+/K~+

3 讨论

3.1 SSR连锁遗传图谱的饱和性

3.2 耐盐性QTL的一因多效

3.3 耐盐性OTL的连锁

3.4 两种盐浓度处理下QTL检测结果的异同

第四章水稻RH3.2A基因的克隆及表达研究

1 材料与方法

1.1 植物材料及处理方法

1.2 试剂与试剂盒

1.3 常用缓冲液、试剂和培养基

1.4 PCR引物

1.5 水稻幼苗总RNA的提取

1.6 总RNA定量与完整性检测

1.7 cDNA第一链的合成

1.8 CaCl_2法制备感受态细胞

1.9 PCR扩增条件

1.10 目的片段的回收

1.11 目的片段与载体连接

1.12 目的片段的转化及克隆鉴定

1.13 序列测定

1.14 生物信息学分析

2 结果与分析

2.1 水稻RH3.2A的克隆与鉴定

2.2 RH3.2A和水稻其它组蛋白H3基因的结构分析

2.3 RH3.2A和水稻其它组蛋白H3基因的染色体定位

2.4 RH3.2A和其它组蛋白H3的比较

2.5 RH3.2A启动子的序列分析

2.6 水稻RH3.2A基因在高盐和ABA胁迫下的表达

3 讨论

第五章水稻OsNHX2基因功能的初步研究

1 材料与方法

1.1 植物材料

1.2 试剂与试剂盒

1.3 常用缓冲液、试剂和培养基

1.4 水稻幼苗总RNA的提取

1.5 总RNA定量与完整性检测

1.6 cDNA第一链的合成

1.7 OsNHX2与OsNHX1的表达分析

1.8 根癌农杆菌介导OsNHX2转化水稻

1.9 转基因水稻的PCR鉴定

1.10 OsNHX2的转基因水稻耐盐性分析及叶绿素含量的测定

1.11 生物信息学分析

2 结果与分析

2.1 OsNHX2的跨膜结构分析

2.2 OsNHXs的基因结构分析

2.3 OsNHX2与其他植物Na~+/H~+逆向转运蛋白的比较

2.4 OsNHX2的系统发育分析

2.5 OsNHX2与OsNHX1在耐盐性不同水稻品种中的表达

2.6 转OsNHX2基因水稻的耐盐性表现

3 讨论

全文结论

参考文献

致谢

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发布时间: 2006-10-20

参考文献

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