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水稻叶扭曲基因CL的精细定位与“培矮64S/93-11”染色体片段置换系分子标记的完善

2020-12-03阅读(671)

水稻叶扭曲基因CL的精细定位与“培矮64S/93-11”染色体片段置换系分子标记的完善

论文摘要

从水稻（Oryza.sativa L.）四倍体花药培养的二倍体后代植株中获得了稳定遗传的叶扭曲突变体cl,克隆控制该性状的基因CL对水稻叶片发育机制的阐明有着重要的意义。本研究首先对cl进行了形态观察和遗传分析,接着对CL进行了精细定位,并获得了候选基因,为最终阐明该基因的功能奠定了基础。形态观察发现:从发芽到分蘖期,突变体和它的野生型姊妹系对照在株叶形态上没有明显区别。分蘖期后,与对照相比,突变体的植株明显矮化,倒数第一、第二、第三叶基部及叶枕部位扭曲;主茎不抽穗或抽出短小的穗;分蘖数明显增多;出现了二次分蘖;结实率明显降低。遗传分析表明cl是单基因隐性突变体。利用SSR标记和cl与珍汕97B杂交组合F2中具有突变体表型的140个单株对突变基因进行了初步定位,位于水稻第3染色体上SSR标记RM60和RM22之间,遗传距离分别为8.2和1.4 cM。随后通过扩大定位群体,并根据水稻基因组序列开发了新的InDel和SSR标记,构建了cl目标基因区域的高密度遗传图谱和BAC重叠群,将突变基因精细定位于BAC098695上大约23kb区间内。基因分析软件预测到23kb的定位区间内仅有2个开放阅读框:一个编码Fizzy相关蛋白,另一个编码RNA结合蛋白。通过PCR从叶正常材料和突变体中扩增出了2个开放阅读框的基因组DNA,测序结果显示:编码RNA结合蛋白的基因,突变体与叶正常材料间的DNA序列没有差异;编码Fizzy相关蛋白基因,叶正常材料的DNA序列都一致,比较突变体和正常材料中的DNA序列,发现有一个碱基的缺失（38-胞嘧啶）和一个碱基由胞嘧啶（40-C）替换成了鸟嘌呤（40-G）,造成了CL编码的提前终止。推测编码Fizzy相关蛋白基因为CL的候选基因。通过RT-PCR从日本晴中扩增出CL的全长cDNA,通过测序确定了CL的序列组成,其由10个外显子和9个内含子组成,为了验证候选基因,我们把包含有1.2kb的启动子区和终止密码子后1.1kb总长为6.2kb的CL全基因序列和表达载体pCambia1305.1重组构建了互补载体,目前正在利用重组质粒进行遗传转化。

论文目录

  • 第一篇 水稻叶扭曲基因CL的精细定位
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 英文缩略表
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 SAM:产生一簇能形成叶原基"基细胞"的机器
  • 1.2 叶起始位点的选择
  • 1.3 叶原基形成的分子机制
  • 1.4 分化和确定:控制叶有限发育模式的基因相互作用网络
  • 1.5 叶极性的建立
  • 1.6 控制叶片形态（表面曲度）的基因
  • 1.7 水稻基因的图位克隆技术
  • 1.7.1 图位克隆技术的原理
  • 1.7.2 图位克隆的主要技术环节
  • 1.7.3 图位克隆技术的应用
  • 1.8 本研究目的和意义
  • 第二章 水稻叶扭曲基因CL的精细定位
  • 2.1 材料
  • 2.1.1 植物材料
  • 2.1.2 转化用菌株
  • 2.2 方法
  • 2.2.1 突变体农艺性状考察
  • 2.2.2 突变体的遗传分析与定位群体的构建
  • 2.2.3 DNA样品制备
  • 2.2.4 分子标记的选择、开发和基因型分析
  • 2.2.5 PCR反应和电泳分析
  • 2.2.6 叶扭曲基因的初步定位
  • 2.2.7 叶扭曲基因的精细定位
  • 2.2.8 目标基因区域DNA测序
  • 2.2.9 候选基因序列的克隆、测序与分析
  • 2.2.10 RNA的抽提及RT-PCR分析
  • 2.2.11 水稻转基因互补载体的构建
  • 2.2.12 根癌农杆菌EHA105感受态细胞的制备与遗传转化
  • 2.3 结果与分析
  • 2.3.1 叶扭曲突变体的形态观察与育性分析
  • 2.3.2 叶扭曲突变体的遗传分析
  • 2.3.3 叶扭曲突变基因CL的初步定位
  • 2.3.4 叶扭曲突变基因CL的精细定位
  • 2.3.5 构建覆盖突变基因CL的物理图谱构建
  • 2.3.6 cl候选基因的鉴定
  • 2.3.7 候选基因CL的序列分析
  • 2.3.8 水稻转化互补载体的构建
  • 2.3.9 小结
  • 第三章 本部分的结论
  • 3.1 叶扭曲突变体的发现和遗传分析
  • 3.2 叶扭曲相关基因CL的精细定位结果
  • 3.3 叶扭曲相关基因CL的候选基因鉴定
  • 3.4 叶片扭曲相关基因CL可能与叶细胞的细胞周期有关
  • 参考文献
  • 第二篇 "培矮64S/93-11"染色体片段置换系分子标记的完善
  • 第四章 文献综述
  • 4.1 染色体片段置换系的特点及应用优势
  • 4.1.1 用于复杂性状数量基因座的精细定位
  • 4.1.2 能用于重复研究
  • 4.1.3 提高QTL遗传效应的估算精度
  • 4.1.4 优良基因资源库
  • 4.2 染色体置换系构建的研究进展
  • 4.3 染色体置换系的构建方法
  • 4.4 染色体片段置换系的应用及展望
  • 4.4.1 在QTL检测方面的应用
  • 4.4.2 在基因精细定位方面的应用
  • 4.4.3 在基因图位克隆方面的应用
  • 4.4.4 在分子设计育种方面的应用
  • 第五章 "培矮64S/93-11"染色体片段置换系分子标记的完善
  • 5.1 实验材料
  • 5.2 实验方法
  • 5.2.1 DNA样品制备
  • 5.2.2 SSR和InDel标记分析程序
  • 5.2.3 SSR分子标记的开发
  • 5.2.4 染色体片段置换系遗传组成分析
  • 5.3 结果与分析
  • 5.3.1 新的分子标记的开发
  • 5.3.2 SSR分子标记在基因组的分布频率
  • 5.3.3 SSR分子标记连锁图
  • 5.3.4 候选单株的基因型分析
  • 5.3.5 潜在的问题及解决方案
  • 第六章 第二编结论
  • 附录
  • 致谢

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