水稻T-DNA插入突变体相关农艺性状的比较研究及遗传分析

论文摘要

水稻是世界上主要的粮食作物,由于其在禾谷类作物中基因组最小,且具有易于体外操作与分化等优点,因此被确定为禾谷类作物功能基因组学研究的模式植物。随着水稻基因组测序的完成,后基因组（功能基因组和蛋白质组研究）时代的到来,研究人员利用不同的方法创建了大量的水稻突变体,尤其是近年来创建了大量的水稻T-DNA插入突变体。这类突变体由于含有特定的T-DNA序列,以这些特定的T-DNA序列作为探测基因的标签,为分离特定功能的基因提供了方便。本研究通过对粳稻品种中花11的T-DNA插入突变体库进行了筛选、鉴定和比较研究。主要结果如下:1本研究对中花11 T-DNA插入突变体库进行了田间性状调查和筛选,共获得了1071个表型变异的稳定株系,突变表型包括抽穗期、株高、叶色、叶形、株型、花发育以及粒形等突变体。对其中的450个株系进行了PCR分子检测,发现其中173个株系含有T-DNA插入,占所检测单株的38.2%。2根据性状调查结果,初步将突变体分为单一性状突变体和综合性状突变体。单一性状突变体主要表现为株高、抽穗期等4种单一性状的明显改变;综合性状突变体在株高、穗长或生育期等形状上表现出明显的综合变化。对部分T-DNA突变体两季调查数据的对比发现:0700、0683、0719和0720四份材料所调查性状在温江和海南表现一致,0684和0723的株高和穗长性状在温江和海南表现出较大差异。3对早衰材料P1413的研究表明,与中花11相比,突变体的根在苗期表现为数量少,且褐色根偏多。对P1413叶片基因组DNA的电泳分析表明其DNA的确发生了不同程度的降解,叶片细胞的电镜观察也表明P1413的细胞内含物发生了降解,从而证明P1413发生了早衰。性状调查数据表明,P1413的千粒重、穗长和株高等性状与中花11之间存在显著差异。4从T-DNA突变体库中获得一份以中花11为遗传背景的白色中脉突变体。该突变体剑叶以下叶片的中脉表现为白色,白色中脉附近的叶色微黄,暂时将其定名为Oswm2（Oryza sativa white midrib 2）。性状调查数据表明:与中花11相比,除单株有效穗有所增加外,Oswm2的穗长缩短,每穗总粒数减少,株高、着粒密度、千粒重和结实率都不同程度的降低。t检验表明,除单株有效穗外,突变体Oswm2的株高等其它主要农艺性状和对照中花11的相应性状之间都存在极显著差异。遗传分析表明该突变性状受一对隐性单基因控制,以Oswm2和粳稻02428杂交的F2分离群体作为定位群体,将OsWM2基因定位在水稻第7染色体的SSR标记RM21478和RM418之间,遗传距离分别为8.7和15.9cM。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 一 文献综述
• 1 水稻突变体库的构建及研究进展
• 1.1 转座子标签法
• 1.2 水稻T-DNA插入标签技术
• 1.2.1 T-DNA插入标签技术的原理及特点
• 1.2.2 T-DNA插入标签的研究策略
• 1.2.3 水稻T-DNA插入饱和突变体库的构建
• 1.2.4 T-DNA插入突变体库的研究进展
• 1.3 获得侧翼序列的主要方法
• 1.3.1 质粒挽救（Plasmid rescue）
• 1.3.2 反向PCR（Inverse PCR）
• 1.3.3 PCR步行法（PCR-Walking）
• 1.3.4 热不对称交错式PCR（Thermal Asymmetric Interlaced PCR）
• 2 运用T-DNA插入突变体研究水稻功能基因组的进展
• 3 水稻白化突变体的研究进展
• 4 本研究的目的与意义
• 二 材料与方法
• 1 材料
• 1.1 植物材料
• 1.2 载体
• 2 方法
• 2.1 田间性状调查
• 2.2 T-DNA插入植株的PCR分子检测
• 2.3 遗传背景分析
• 2.4 两份突变体材料的初步研究
• 2.4.1 田间种植与主要农艺性状的调查
• 2.4.2 早衰材料的初步研究
• 2.4.2.1 衰老进程及根生长情况观察
• 2.4.2.2 对基因组DNA降解的验证
• 2.4.2.3 叶片的细胞学观察
• 2.4.3 白色中脉突变体的初步研究
• 2.4.3.1 遗传分析与定位群体的构建
• 2.4.3.2 共分离分析
• 2.4.3.3 花粉育性检测
• 2.4.3.4 总叶绿素含量测定
• 2.4.3.5 光合作用测定
• 2.4.3.6 突变相关基因的初步定位
• 三 结果与分析
• 1 水稻转化植株的分子检测
• 2 遗传背景分析
• 3 表型变异植株的初步分类
• 3.1 单一性状突变体
• 3.2 多性状综合变异突变体
• 4 部分T-DNA插入突变体的农艺性状调查
• 5 早衰材料的初步研究
• 5.1 早衰材料的农艺性状调查
• 5.2 衰老进程及根生长情况观察
• 5.3 对基因组DNA降解的验证
• 5.4 叶片的细胞学观察
• 6 白色中脉突变体主要性状的比较分析与基因定位
• 6.1 突变体表型特征及主要农艺性状
• 6.2 共分离分析
• 6.3 花粉育性检测
• 6.4 突变体的光合作用
• 6.5 突变体的遗传分析
• 6.6 突变体的初步定位
• 四 讨论
• 1 突变体表型分布
• 2 综合性状突变体的可能机制
• 3 T-DNA插入与突变体的共分离关系
• 4 早衰材料的初步研究
• 5 白色中脉突变体的初步研究
• 参考文献:
• 致谢
• 硕士期间发表的论文