水稻半矮秆基因sdt3的精细定位和sdg的克隆与功能分析

论文摘要

到目前为止,在水稻上已经鉴定了70多个矮秆基因,但它们大都具有不良效应,从而制约了它们在生产上的利用。在水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控制。同一矮秆基因的利用潜伏着由遗传单一而带来的风险,因此发掘、鉴定和利用新的矮秆资源已日益为水稻育种界所重视。本研究从一个籼稻标记基因系材料多蘖矮中分离、鉴定出一个新的水稻半矮秆基因sdt3。进一步通过杂交分离,获得了仅由新的矮秆基因控制的矮秆系,并明确了该基因在染色体上的位置。在前人的研究基础上,对另一个籼稻突变体新桂矮双矮中的半矮秆基因sdg进行了精细定位,将它限制在一个很小的物理距离内,然后对它进行了克隆和互补实验,主要研究结果如下:1、籼稻标记基因系材料多蘖矮的矮生性状由2对隐性半矮秆基因控制,分别为sd1和一个新的半矮秆基因,该基因初步定名为sdt3。以多蘖矮与南京6号杂交F2的分离群体为基础,应用SSR标记进行连锁分析,将半矮秆基因sdt3定位于第11染色体的微卫星标记SSR98和SSR35之间,分别相距0.06cM、0.13cM,这两个标记分别位于BAC克隆AC137588的91kb和AC104847的60kb处,这两个BAC的全序列测定已完成,分别为154kb和156kb,且相互重叠30kb,因此可推断出SSR98和SSR35的物理距离在93kb左右,sdt3基因就位于这个区段上。以南京6号为轮回亲本与多蘖矮进行回交和自交获得由半矮秆基因sdt3控制的近等基因系(新多蘖矮),以赤霉素处理表明由sdt3控制的半矮秆系新多蘖矮对赤霉素不敏感。2、sdg矮秆系对外源GA不敏感,它在幼苗期降低了对外源赤霉素的敏感性。在GA处理前后,我们分别用扫描电镜和光学显微镜观察了野生型品种南京6号

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 第1章 文献综述
• 1.0 前言
• 1.1 水稻株高的遗传
• 1.2 水稻矮源利用现状及发展
• 1.3 水稻植株矮化与节间的关系
• 1.4 水稻的矮秆、半矮秆基因及其染色体定位
• 1.5 水稻株高基因的克隆
• 1.6 水稻株高基因与赤霉素（GA）的关系
• 1.6.1 赤霉素的生理作用
• 1.6.1.1 影响营养组织的生长
• 1.6.1.2 影响果实的发育
• 1.6.1.3 通过糊粉层细胞活化种子贮存物
• 1.6.2 赤霉素的生物合成与分解代谢
• 1.6.3 赤霉酸信号转导有关的突变体
• 1.6.3.1 GA 不敏感型突变体
• 1.6.3.2 GA 反应途径的主要组分
• 1.6.3.2.1 正向作用因子
• 1.6.3.2.2 反向作用因子
• 1.6.4 GA 信号转导途径
• 1.6.4.1 GA 受体
• 1.6.4.2 第二信使和 G 蛋白
• 1.6.4.3 GA 信号转导模式
• 1.6.5 赤霉酸代谢的调控
• 1.6.5.1 反馈调控
• 1.6.5.2 光调控
• 1.6.5.3 温度调控
• 1.7 本研究的意义
• 参考文献
• 第2章 籼稻多蘖矮半矮秆基因的遗传分析和基因定位
• 2.0 前言
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 性状调查
• 2.1.3 新矮秆基因对外源赤霉素处理反应的鉴定
• 2.1.4 DNA 的提取
• 2.1.5 引物合成及电泳分析
• 2.1.6 连锁分析
• 2.1.7 物理图谱的构建
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 株高的遗传及基因鉴定
• 2.2.1.1 株高的遗传分析
• 2.2.1.2 多蘖矮中矮秆基因的分离与遗传鉴定
• 2.2.1.3 多蘖矮回交群体的株高表现
• 2.2.2 株高组成分析
• 2.2.3 外源GA 对茎伸长的影响
• 2.2.4 半矮秆基因sdt3 的精细定位
• 2.2.5 覆盖半矮秆基因的物理图谱的构建
• 2.3 小结与讨论
• 2.3.1 半矮秆基因sdt3 对外源GA 的响应
• 2.3.2 半矮秆基因sdt3 的精细定位结果
• 参考文献
• 第3章 水稻半矮秆基因sdg 的效应分析、精细定位、物理图谱构建及候选基因分析
• 3.0 前言
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 试验设计与性状调查
• 3.1.3 第二叶鞘伸长的测定
• 3.1.4 不同GA 浓度后幼苗生长总长的测定
• 3.1.5 α-淀粉酶活性的测定
• 3.1.6 切片和显微观察
• 3.1.7 DNA 的提取
• 3.1.8 半矮秆基因sdg 的进一步定位
• 3.1.9 半矮秆基因sdg 的精细定位
• 3.1.10 连锁分析
• 3.1.11 PCR 产物的克隆及测序
• 3.1.12 基因注释分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 新桂矮双矮与02428 之间的株高遗传
• 3.2.2 第二叶鞘伸长的测定
• 3.2.3 外源 GA 对茎伸长的影响
• 3.2.4 GA 诱导α-淀粉酶
• 3.2.5 细胞形态学结果
• 3.2.6 半矮秆基因sdg 的进一步初步定位
• 3.2.7 半矮秆基因sdg 的精细定位
• 3.2.8 覆盖半矮秆基因sdg 的物理图谱的构建
• 3.2.9 候选基因分析
• 3.2.10 候选基因测序
• 3.3 小结与讨论
• 3.3.1 sdg 是GA 不敏感突变体
• 3.3.2 半矮秆基因sdg 的精细定位结果
• 3.3.3 半矮秆基因sdg的候选基因分析
• 3.3.4 半矮秆基因sdg 可能与细胞伸长有关
• 参考文献
• 第4章 新桂矮中半矮秆基因sdg 候选基因的鉴定、克隆及功能分析
• 4.0 前言
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 植物材料
• 4.1.2 质粒与细菌菌株
• 4.1.3 化学试剂
• 4.1.4 半矮秆基因sdg 功能互补所用转化载体的构建
• 4.1.5 目的基因启动子与 GUS 嵌合基因转化载体的构建
• 4.1.6 根癌农杆菌介导培育转基因水稻
• 4.1.6.1 水稻的组织培养
• 4.1.6.2 根癌农杆菌的培养及其介导的水稻转化
• 4.1.6.3 抗性愈伤组织的分化及转基因植株再生
• 4.1.7 转基因水稻植株总 DNA 的 PCR 分析
• 4.1.8 转基因水稻植株中 GUS 组织化学染色分析
• 4.1.9 水稻总 RNA 的提取
• 4.1.10 半定量 RT-PCR 分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 半矮秆基因sdg 功能互补分析
• 4.2.1.1 半矮秆基因sdg 功能互补分析所用载体的构建及其鉴定
• 4.2.1.2 转基因水稻植株的获得及其鉴定
• 4.2.1.3 转基因水稻植株的 PCR 分析
• 4.2.1.4 突变体植株表型的恢复
• 4.2.2 SDG 启动子与GUS 嵌合基因的构建及其在转基因水稻中的表达
• 4.2.2.1 SDG 启动子与GUS 嵌合基因的构建
• 4.2.2.2 转基因水稻植株的获得及其鉴定
• 4.2.2.3 转基因水稻植株不同组织中 GUS 活性的定性分析
• 4.2.3 野生型 SDG 基因的半定量 RT-PCR 分析
• 4.2.4 sdg 突变体的突变位点分析
• 4.2.5 SDG 编码蛋白类似于HSL 家族
• 4.3 小结与讨论
• 4.3.1 关于半矮秆基因sdg 的利用价值
• 4.3.2 关于SDG 的表达分析
• 4.3.3 关于HSL 家族的功能
• 参考文献
• 致谢
• 攻博士读学位期间发表的学术论文目录