水稻苍白叶突变体pgl3（t）的遗传分析和基因定位

论文摘要

叶绿素是地球上最重要的光合色素,植物叶绿素的含量与其光合速率、营养状况及生物产量等密切相关。水稻是单子叶植物发育分子生物学研究的理想模式植物,开展水稻叶绿素相关突变体的基因克隆和功能基因组学研究,不仅为揭示水稻叶绿素合成代谢机制、基因表达调控和叶绿体的发育提供理论依据,对水稻超高产育种也具有重要的应用价值。本研究组从经EMS处理的粳稻品种日本晴后代中得到一株苍白叶（pale-green-leaf）叶色突变体,该叶色突变体的表型特征是:从苗期开始,整个生育期表现叶色苍白,抽穗后发现穗部也较野生型的略显苍白,突变体的株高和分蘖与野生型植株没有明显区别,结实率有轻微的下降。取该突变体与野生型日本晴分蘖盛期的功能叶片,采用丙酮法进行叶绿素含量的测定,结果显示,与野生型日本晴相比,突变体pgl3（t）的叶绿素a、b的含量明显下降。对该突变体进行遗传分析表明,该叶色突变是受单隐性核基因控制的。将该突变体与已报道的和本实验已有的其它叶色突变体进行等位性检测,结果各杂交后代都能在表型上互补,表明该基因不与目前已报道的叶色相关基因等位,是一个新的叶色相关的基因,鉴于目前已有pgl2（t）的报道,故将该突变体暂时命名为pgl3（t） （pale-green-leaf3 temporary）。利用籼稻品种TN1与突变体pgl3（t）杂交得到F1代,F1代自交获得F2分离群体,从F2分离群体中选择突变体表型的单株作为定位群体,共鉴定出1427株苍白叶表型突变单株;根据已公布的分子标记和本实验室检测到的多态性标记,用图位克隆法首先将Pgl3（t）基因初步定位在10号染色体的长臂上。进一步发展新的STS标记、SSR标记和CAPs标记,最终将Pgl3（t）基因精细定位于10号染色体长臂上的两个CAPs标记C2和C3之间,物理距离为64kb,序列分析与基因预测发现该区域含有3个开放与阅读框,目前已正在进行基因序列的预测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 0 前言
• 1 水稻叶色突变体的研究
• 1.1 水稻叶色突变体的创制
• 1.1.1 自然突变
• 1.1.2 物理化学诱变
• 1.1.3 T-DNA 插入诱变
• 1.1.4 转座子插入突变
• 1.2 水稻基因克隆的主要方法
• 1.2.1 图位克隆技术
• 1.2.2 T-DNA 或转座子标签法
• 1.2.3 TILLING 技术
• 1.3 水稻叶色相关基因的分离
• 1.3.1 叶绿素合成与降解途径中的相关基因的突变
• 1.3.2 叶绿体发育相关的基因突变
• 1.3.3 血红素合成与降解途径中相关基因突变
• 1.3.4 花青素合成与降解途径的基因突变
• 1.3.5 类胡萝卜素合成与降解途径的基因突变
• 1.4 水稻叶色突变体的应用
• 1.4.1 叶色变异作为形态标记
• 1.4.2 叶色突变体用于研究植物光合作用
• 1.4.3 叶色突变体在功能基因组学研究中的应用
• 1.4.4 叶色突变体的其他应用
• 2 材料和方法
• 2.1 材料与试剂
• 2.1.1 实验材料及种植条件
• 2.1.2 常用生物学试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 分离群体的表型鉴定
• 2.2.2 突变体pgl3（t）叶绿素含量的测定
• 2.2.3 突变体pgl3（t）的遗传分析
• 2.2.4 突变体pgl3（t）的等位性检测
• 2.2.5 突变体pgl3（t）的基因初定位
• 2.2.6 突变体pgl3（t）的基因精细定位
• 3 结果与分析
• 3.1 突变体的表型鉴定
• 3.2 突变体PGL3（T）的叶绿素含量测定
• 3.3 突变体PGL3（T）的遗传分析
• 3.4 突变体PGL3（T）的等位性检测
• 3.5 突变体PGL3（T）的基因初定位
• 3.5.1 全基因组多态性标记的筛选
• 3.5.2 突变体pgl3（t）的连锁分析
• 3.5.3 连锁标记的群体验证
• 3.6 突变体PGL3（T）的基因精细定位
• 3.6.1 发展新的分子标记
• 3.6.2 扩大定位群体
• 3.7 突变体PGL3（T）候选基因的预测
• 4 讨论
• 4.1 水稻叶色突变体的来源
• 4.2 水稻叶色突变体PGL3（T）的遗传
• 4.3 水稻叶色突变体PGL3（T）的分子作用机制
• 4.4 水稻叶色突变体PGL3（T）的应用前景
• 参考文献
• 附录 1 本试验中使用缓冲液的配制
• 附录 2 TAQ 酶的制备
• 附录 3 目前用图位克隆技术分离到的水稻上的基因
• 致谢