水稻反卷叶基因和褐壳基因的遗传分析与基因定位

摘要

水稻不仅是我国重要的粮食作物，而且是单子叶植物研究的模式植物。进入21世纪，水稻基因组学和功能基因组学的研究为新的“绿色革命”提供了新的技术平台。目前，“高产、高抗”是水稻育种的主要目标。水稻叶片是光合作用的主要器官，也是产量形成的最终“源”泉。叶片的形态极大影响着植物的光合作用，蒸腾作用和抗逆性等生理功能，从而影响产量；同时，植物体中花色苷是类黄酮的主要成分，而类黄酮在抗逆性方面起着重要的作用，花色苷的研究能有效改善水稻对逆境的耐受性。因此，我们通过T-DNA插入和EMS诱变粳稻品种日本晴，分别得到叶片向后卷曲的突变体irl1和褐色颖壳突变体bh1。本研究对这两份突变体进行了遗传分析以及控制基因的基因定位，为目标基因的克隆奠定基础。主要结果如下： ⑴突变体的形态学观察：与野生型相比，突变体中期叶片向后呈中度卷曲，叶片倾角较大，株高没有变化，分蘖较野生型少，茎杆粗大；到生育后期，叶片倾角逐渐增大，到最后向下披垂。成熟后能正常结实。 ⑵突变体性状的遗传分析：与两个正常平展叶的籼稻品种浙辐802（ZF802）和本地台中一号（TN1）分别进行正反交，并对所有的杂交组合的F1、F2代的植株叶片表型进行遗传分析。所有组合的F1植株均为正常平展叶，根据F2代分离群体表型的X2测验结果为叶片正常株与突变株的分离比符合3：1，表明突变体irl1的表型受一对隐性核基因控制。 ⑶突变体irl1的精细定位：将卷叶性状稳定遗传的突变体（粳稻）与籼稻品种浙福802（ZF802）构建定位群体，运用SSR和STS标记，最终将IRL1基因精细定位在第2染色体长臂上物理距离为81．76kb的区间内；在这一区域内，两边标记分别还有2个和1个交换。将这一段序列用 GENSCAN软件（http：//genes．mit．edu/genscan．html）进行预测分析，结果显示，在这一区域内共有15个开放阅读框（ORF） ⑷突变体的形态学观察：与野生型相比，突变体植株颖壳褐色，节间正常。在抽穗初期，褐色在籽粒基部呈点状，随着种子的成熟，褐色斑点逐渐扩散，到成熟期，整个颖壳呈褐色，但颜色比刚抽穗时较浅。 ⑸突变体性状的遗传分析：突变体bhl与4个正常颜色的籼稻品种本地台中一号（TN1）、93-11、浙福802（ZF802）以及粳稻品种春江06（CJ06）分别进行正反交，并对所有的杂交组合的F1、F2代的植株叶片表型进行遗传分析。所有组合的F1植株颖壳均为正常颜色，F2代分离群体表型的X2测验结果为正常株与突变株的分离比符合3：1，表明突变体bh1的表型受一对隐性核基因控制。 ⑹突变体bh1的定位：将褐壳性状稳定遗传的突变体（粳稻）与籼稻品种地台中一号（TN1）构建定位群体，运用SSR和STS标记，最终将BH1基因定位在第2染色体长臂上物理距离为8．6cM的区间内，两边标记分别还有14个和2个交换单株。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略表

声明

第一章 文献综述

1.引 言

2.水稻叶片的构造及其特点

2.1 水稻叶片的外部形态

2.2 水稻叶片的构造

3.水稻叶的发育和极性建成

3.1 水稻叶的发育

3.2 水稻叶的极性建立

3.3 植物叶片极性建成分子生物学

4.水稻叶片发育研究进展

4.1 水稻卷叶性状类型的分类

4.2 水稻叶形态因子判断标准

4.3 已定位和发现的水稻卷叶基因

5.水稻花色苷的研究进展

5.1 花色苷的生物合成及其组成成分

5.2 水稻花色苷的分子生物学研究

5.3 水稻花色苷含量的遗传规律

6.水稻功能基因组突变体库的构建

6.1 水稻突变体库的种类

6.2 水稻突变体库的构建策略

6.3 水稻基因的图位克隆

6.4 图位克隆技术

6.5 图位克隆技术在水稻中的应用

7.本研究的目的和意义

第二章 水稻反卷叶突变体的鉴定、遗传分析和基因定位

1.引言

2.材料和方法

2.1 实验材料

2.2 田间杂交及F2 遗传群体的构建

2.3 定位群体

2.4 常用分子生物学试剂

2.5 实验方法

2.6 数据分析

3.结果与分析

3.1 水稻反卷叶突变体的形体特征

3.2 水稻反卷叶突变体的遗传分析

3.3 水稻反卷叶突变irll的初步定位

3.4 IRL1 基因的精细定位

3.5 结果分析

4.讨论

第三章 水稻褐色颖壳突变体的鉴定、遗传分析及定位

1.引言

2.材料和方法

2.1 实验材料

2.2 田间杂交及F2 遗传群体的构建

2.3 常用分子生物学试剂

2.4 实验方法

3.结果与分析

3.4 结果分析

4.讨论

附录

参考文献

致谢

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