新型特矮稻基因定位和赤霉素代谢关键酶基因表达分析

论文摘要

作物育种工作的突破性进展取决于关键性基因资源的发现和利用,鉴定和发掘新的矮源基因对于水稻遗传育种和相关矮生性分子机制研究具有非常重要的意义。本研究以一种田间自然突变产生的新型特矮籼稻（命名为‘特矮稻-2’）为材料,用自行设计的鉴定sd-1位点的引物序列进行PCR扩增,结果显示‘特矮稻-2’可能来自于携带有sd-1位点的亲本。经过生理鉴定发现,‘特矮稻-2’的GA3信号转导途径正常,但是施加外源GA3却不能回复到正常的植株高度,说明其特别矮化机制可能与GA3无关。通过对‘特矮稻-2’与粳稻品种日本晴杂交后代F1和F2群体进行遗传分析,发现F1全部表现为正常株高,F2中矮秆植株与正常高度植株数符合1:3的分离比例,推测其矮秆性状由1对隐性核基因控制。采用分布于水稻12条染色体上的243对SSR引物对亲本‘特矮稻-2’和‘日本晴’进行分析的结果表明,位于第12染色体上的4对SSR标记RM101、RM519、RM235和RM17与矮秆基因表现连锁关系。用Mapmaker/EXP Version 3.0进行SSR标记连锁分析,表明存在一个新的水稻隐性矮秆基因（或等位基因）,将该基因命名为ED。ED基因位于第12染色体上,在SSR标记RM519和RM235之间,遗传距离分别为15.9 cM和22.0 cM。连锁的标记还有RM101和RM17,它们与ED之间的遗传距离分别是29.0 cM和27.3 cM,这些SSR标记与ED基因在染色体上的排列顺序为RM101-RM519-ED-RM235-RM17。赤霉素（GA）是一个较大的萜类化合物家族,在植物整个生命循环过程中起重要的调控作用,与植物矮化突变体的产生有密切的关系。为了研究材料矮化突变的分子机制,采用传统半定量RT-PCR和建立的标准曲线荧光实时定量PCR方法,对其赤霉素合成关键酶基因进行了差异表达分析。结果表明,所建立的标准曲线定量PCR方法的引物特异性强,所构建的标准曲线相关性好,实验具有较高的可信度,可以应用于水稻赤霉素相关突变体的研究;同时,‘特青’和‘特矮稻-2’的GA20ox2基因的mRNA水平都明显降低,这与它们携带有sd-1位点的检测结果吻合,其它关键酶基因的表达水平相当,进一步说明‘特矮稻-2’的特别矮化机制与赤霉素没有关系,与定位实验的结果一致。同时,对‘中9B’及其体细胞无性系矮化突变体‘SV 9B’的相关基因表达情况进行了检测,结果显示‘SV 9B’中的KO2和GA3ox2基因的表达量降低,这可能与‘SV 9B’的矮化突变有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 缩略词
• 第1章 绪论
• 1.1 水稻矮秆性状的基因定位研究
• 1.2 植物矮化的分子生物学机制
• 1.2.1 赤霉素（Gibberellin, GA）与植物的生长发育
• 1.2.2 BR 与植株矮化的关系
• 1.3 分子标记技术在水稻基因克隆中的应用
• 1.3.1 RFLP 标记
• 1.3.2 RAPD 标记
• 1.3.3 AFLP 标记
• 1.3.4 SSR 标记
• 1.3.5 CAPS 标记
• 1.3.6 STS 与 EST
• 1.4 实时定量PCR 技术及其应用
• 1.4.1 实时定量PCR 方法介绍
• 1.4.2 实时荧光定量PCR 技术的应用
• 1.5 本文主要研究目的和意义
• 第2章 新型特矮稻的遗传分析和基因定位
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 ‘特矮稻-2’的表型和sd-1 位点分析
• 3 对α－淀粉酶的诱导'>2.2.2 GA₃对α－淀粉酶的诱导
• 3 和烯效唑对‘特矮稻-2’第二叶鞘长度的影响'>2.2.3 GA₃和烯效唑对‘特矮稻-2’第二叶鞘长度的影响
• 3 对植株高度的影响'>2.2.4 GA₃对植株高度的影响
• 2.2.5 特矮突变性状的遗传分析
• 2.2.6 SSR 分析和矮秆基因的初步定位
• 2.3 小结
• 第3章 赤霉素代谢关键酶基因表达分析
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 荧光实时定量 PCR 条件的优化
• 3.2.2 不同材料中赤霉素代谢关键酶基因的差异表达
• 3.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 溶液配方