一个水稻D61基因等位突变体的表型分析及分子鉴定

摘要

水稻是世界上重要的粮食作物之一,随着世界人口的增多,培育高产的水稻品种成为一个重要的育种目标。水稻的株高,尤其是水稻矮生性状的研究可以为选育理想株型提供理论依据,对培育高产水稻品种具有重要意义。已有的研究表明,植物的株高主要受到赤霉素(Gibberellin,GA)和油菜素类固醇(Brassinosteroid,BR)影响,与赤霉素和油菜素类固醇生物合成与信号传导途径相关的基因突变后均能造成植株的矮化。油菜内酯是一种甾醇类植物生长调节剂(BRs),在生物生长发育的多个进程中扮演着重要角色。本文介绍了一个具有直立叶片的典型半矮秆水稻突变体gsor300084。黑暗条件下的形态建成分析显示,突变体gsor300084的中胚轴在黑暗条件下不会伸长。对野生型施加外源油菜素内酯(BL)后,其胚芽鞘和根的伸长幅度与未施加BL的野生型相比有显著的变化。然而,BL对突变体gsor300084的胚芽鞘和根的伸长幅度不会产生影响,这说明突变体gsor300084对BL不敏感。叶夹角分析结果也显示,突变体gsor300084对BL的敏感程度不及野生型。采用BSA(Bulked Segregation Analysis)法,利用突变体与籼稻品种Dular杂交构建的F2群体进行基因定位,并且克隆了该基因,通过Rice Genome Annotation Project(水稻基因组注释系统)网站预测分析表明, gsor300084的突变基因是DWARF61(D61)基因的一个新的等位突变基因,突变发生在OsBRI1 LRRs结构域的单个碱基,使其编码的第444位的氨基酸由色氨酸(W)变为精氨酸(R)。D61编码BRs的受体OsBRI1。利用在水稻原生质体中转入瞬时表达载体的亚细胞定位分析表明,野生型和突变体所编码的OsBRI1蛋白都定位在细胞膜上。通过PyMOL软件比对由CBS Prediction Servers网站预测(http://www.cbs.dtu.dk/services/)的野生型与突变体的电脑结构模拟图,发现W444R替换可能会影响LRRs结构域对BRs的识别,从而导致BRs信号传导的中断,使得突变体表现出矮杆表型。

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前言

第一章 绪论

1.1 水稻矮秆性状的研究进展

1.1.1 水稻矮秆的分类和命名

1.1.2 水稻矮化与节间的关系

1.2 水稻矮化的分子生物学机制

1.2.1 水稻矮化与油菜素内酯的关系

1.3 本研究的目的和意义

第二章 突变体gsor300084的表型分析及分子鉴定

2.1 实验材料

2.1.1供试植株

2.1.2供试试剂和溶液的配制

2.1.3 主要仪器

2.2 试验方法

2.2.1实验材料的获得

2.2.2 定位群体的构建

2.2.3 田间性状调查

2.2.4 暗形态学建成

2.2.5 BR 敏感性分析

2.2.6基因定位及克隆

2.2.7 质粒的纯化（氯化铯密度梯度离心纯化质粒）

2.3结果与分析

2.3.1突变体表型分析

2.3.2 突变体的遗传分析

2.3.3 暗培养下的形态发生

2.3.4 突变体对BR 的响应

2.3.5基因定位

2.3.6蛋白亚细胞定位

2.4 讨论与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文