水稻多蘖矮秆突变体Sdc的遗传研究及其基因sdc的定位

论文摘要

水稻是最重要的粮食作物,具有较小的基因组,与其他禾本科植物的基因组有良好的共线性,是进行单子叶植物基因组学研究的模式植物。水稻的株型是影响单位产量的重要因子之一,也是植物发育研究的一个主要性状。上世纪六十年代,由于矮秆突变体的引入,使水稻和小麦的产量大幅度提高,掀起了第一次“绿色革命”（Peng,1999）。由于矮秆作物可以抗倒伏和有利于同化物有效地分配到籽粒中,所以矮秆性状在育种学上是非常重要的农艺性状之一（Francesco,2003）。在生产上,培育具有理想株型的水稻品种是提高水稻单位产量的一个途径,矮秆水稻受到了遗传育种学家的广泛关注。 本文应用细胞遗传,分子标记及作图,基因组学和生物信息学等技术,对水稻多蘖矮秆突变体Sdc的遗传和sdc基因的染色体精细定位进行了研究。通过粗线期染色体荧光原位杂交技术,将发生易位的第6号和第12号染色体的易位点分别锚定在1个和3个BAC克隆库中。用水稻多蘖矮秆突变体（vs3037）与粳稻武运粳8号的杂交,组成了F2表型分离群体。选用400株F2双隐性突变单株和10对引物（STS,CAPS）（即10个分子标记）对sdc基因进行了初步定位,获得2个与多蘖矮秆基因sdc连锁的CAPS标记,它们分别在400株突变体群体中筛选出1个重组体。多蘖矮秆基因sdc被定位于12号染色体上,物理距离为150kb的两个CAPS（CAFS-7和CAPS-8）标记之间。 在细胞学鉴定和基因组初步定位的基础上,本研究又建立了更大的定位群体（6000株突变体群体）,以便将sdc基因精细定位在更小的基因组区域,以有利于采用图谱克隆策略分离到sdc基因。通过筛选28对引物,获得2个与多蘖矮秆基因sdc连锁的CAPS（CAPS-23和CAPS-24）标记,它们分别在6000株F2突变株中筛选出6和1个重组体,并且物理距离为10kb。从而将多蘖矮秆基因sdc定位在第12号染色体长臂这2个分子标记所界定的区域。 本研究为图谱克隆水稻多蘖矮秆基因sdc奠定了基础,所得结果和信息可进一步应用于水稻矮化机理,植株形态发育和信号转导途径等基础理论研究,以及水稻等其它禾谷类作物的高产育种实践。

论文目录

• 摘要
• Abbreviation
• 前言
• 1 分子标记及其在作物基因组学研究中的应用
• 1.1 基于分子杂交的分子标记
• 1.1.1 限制性片段长度多态性（RFLP）
• 1.2 基于PCR的分子标记
• 1.2.1 简单重复序列（SSR）
• 1.2.2 随机扩增多态性DNA（RAPD）
• 1.2.3 序列标签位点（STS）
• 1.3 PCR和酶切相结合的分子标记
• 1.3.1 扩增片段长度多态性（AFLP）
• 1.3.2 酶切扩增片段多态性序列（CAPS）
• 1.4 新型分子标记
• 1.4.1 单核苷酸多态（SNP）
• 1.4.2 表达序列标签（EST）
• 2 水稻矮秆基因克隆研究进展
• 2.1 表达差异筛选克隆法
• 2.2 同源PCR技术
• 2.3 转座子标签法
• 2.4 图位克隆
• 3 水稻矮秆基因的遗传学研究和利用
• 3.1 水稻矮秆基因的分子标记和决定株高DNA位点区域
• 3.2 矮化育种中存在的问题极其发展前景
• 4 本研究的目的及主要内容
• 材料与方法
• 1 实验材料
• 1.1 Sdc突变体
• 1.2 亲本和定位群体
• 1.3 分子标记引物
• 2 实验方法
• 2.1 DNA提取液I配制CTAB法（100ml），做了部分调整
• 2.2 植物基因组DNA的提取步骤（小量）
• 2.3 STS和CAPS分子标记分析
• 2.4 DNA纤丝荧光原位杂交
• 2.5 转化互补实验
• 2.5.1 表达载体的构建
• 2.5.2 酶切片段的回收纯化
• 2.5.3 连接
• 2.5.4 转化
• 2.5.5 提取质粒
• 2.5.6 保存菌种
• 2.5.7 酶切检测
• 2.5.8 测序
• 结果与分析
• 1 多蘖矮生突变体Sdc的表型特征
• 2 矮秆突变体Sdc的遗传分析
• 3 突变体vs3037细胞学的鉴定
• 4 矮秆基因sdc的初步定位
• 5 矮秆基因sdc的精细定位
• 讨论
• 1 水稻植株的矮化与温度的关系
• 2 水稻植株矮化与赤霉素（GA3）和吲哚乙酸（IAA）等内源激素的关系
• 3 水稻植株矮化与油菜素内酯BRs的关系
• 结论
• 参考文献
• Abstract
• 致谢