【摘要】：光滑葉是指葉片和籽粒穎殼表面表皮毛缺失,植株周身光滑無(wú)毛的一類(lèi)水稻。表皮毛形成植物表面的天然物理屏障,幫助植物抵御病蟲(chóng)害入侵,防止輻射損傷,降低水分散失,有利于植物應(yīng)對(duì)各種生物和非生物脅迫。在水稻中已有兩個(gè)表皮毛基因OsWOX3B和HL6被報(bào)道,但水稻表皮毛生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控機(jī)制尚未明確。本研究以秈稻保持系骨干親本宜香1B為材料,經(jīng)EMS誘變獲得一份光滑葉突變體,命名為glabrous leaf 6(gl6)。通過(guò)基因定位與全基因組重測(cè)序,結(jié)合MutMAP分析方法分離到候選基因,gl6的克隆為解析水稻表皮毛生長(zhǎng)發(fā)育提供了新的線(xiàn)索。具體研究結(jié)果如下:1、突變體gl6葉片表面無(wú)表皮毛著生,觸摸手感光滑,無(wú)粗糙感。突變體gl6與野生型相比,各項(xiàng)農(nóng)藝性狀無(wú)顯著差異,但突變體gl6千粒重明顯降低,葉片泛黃且早衰,鹽脅迫處理后葉尖干枯。2、遺傳分析表明突變體gl6光滑葉性狀受單個(gè)隱性核基因控制。利用gl6/日本晴F_2定位群體,將目的基因定位在分子標(biāo)記InDel 2-8至InDel 2-9之間701kb范圍內(nèi);利用gl6/宜香1B雜交F_2隱性單株重測(cè)序與MutMap分析,在定位區(qū)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)LOC_Os06g45630基因的CDS區(qū)第397個(gè)堿基上有一個(gè)SNP位點(diǎn),其堿基改變由C突變?yōu)門(mén),導(dǎo)致編碼的脯氨酸突變?yōu)榻z氨酸,將該基因作為候選基因。3、對(duì)激素含量進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)突變體gl6的ABA含量顯著高于野生型。測(cè)定POD和CAT的酶活性發(fā)現(xiàn)突變體gl6均低于野生型,但突變體gl6的SOD酶活性顯著高于野生型;葉綠素含量測(cè)定結(jié)果為突變體gl6高于野生型。4、掃描電鏡觀(guān)察野生型和突變體gl6籽粒穎殼與葉片的表面,在野生型籽粒穎殼表面觀(guān)察到長(zhǎng)毛,在葉片上有尖銳的刺突狀結(jié)構(gòu)微毛;而突變體gl6的籽粒穎殼和葉片的表面平滑,表皮細(xì)胞整齊排布,沒(méi)有長(zhǎng)毛和刺突狀結(jié)構(gòu)微毛。5、表皮毛的形成與細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān),通過(guò)石蠟切片觀(guān)察葉片表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn):野生型葉片表皮細(xì)胞數(shù)目減少,表皮細(xì)胞特化為凸起的表皮毛,而突變體gl6葉片細(xì)胞表面無(wú)凸起;突變體gl6葉綠體數(shù)目減少,葉片厚度減小。6、qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)gl6、OsWOX3B和HL6基因在突變體gl6中的表達(dá)量顯著低于野生型;ABA相關(guān)合成代謝基因OsNCED5和OsABA8ox1在突變體gl6中的表達(dá)量顯著高于野生型。7、通過(guò)構(gòu)建互補(bǔ)載體,已獲得互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因幼苗,由于苗期還不能進(jìn)行有效的表型鑒定,待幼苗成熟后進(jìn)行表型鑒定以確定gl6是調(diào)控表皮毛生長(zhǎng)發(fā)育的基因。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S511
【圖文】：

圖 1 擬南芥表皮毛啟動(dòng)的分子模型[66]Fig 1. The molecular model of trichome initiation in Arabidopsis[66]MBW 轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合物由 GL1-GL3-EGL3 構(gòu)成，GL1、GL3 和 EGL3 不僅可聚體還可以分別形成GL1-GL3和GL3-EGL3二聚體，GL3作為連接GL1和梁，但兩者結(jié)合 GL3 時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)。MBW 啟動(dòng) GL2 的表達(dá)，在 GL2 的作用株表皮毛的起始和形成[53]。與此同時(shí) GL1-GL3-EGL3 組成的 MBW 復(fù)合物 TCL1、TCL2、TRY、CPC、ETC1、ETC2 和 ETC3 在內(nèi) R3 MYB 基因的轉(zhuǎn)錄因子可以進(jìn)入鄰近的細(xì)胞中與 GL1 競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合 GL3，使 MBW 失活，抑活復(fù)合物行使啟動(dòng) GL2 的功能，從而抑制了表皮毛的發(fā)生[67](圖 1)。利用酵母三雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)阻礙 GL1 與 GL3/EGL3 結(jié)合的 R3 MYB 因子(C1、TRY、ETC2 和 ETC3)能力不盡相同，CPC 阻礙 GL1-GL3 結(jié)合的能力最分別是 ETC1、TRY、ETC2 和 ETC3，隨后又通過(guò)原生質(zhì)體轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， GL3 的能力比 CPC 更強(qiáng)[68]。GL3 的主要作用是控制核內(nèi)復(fù)制循環(huán)周期和細(xì)

圖 2 細(xì)胞周期蛋白對(duì)表皮毛發(fā)育的影響[66]Fig 2. The cell cycle proteins influence trichome development[66]6 植物激素在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的作用6.1 CTK、JA、乙烯和 GA 對(duì)表皮毛生長(zhǎng)發(fā)育的作用目前大量的研究表明激素不僅在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮作用[80]，也對(duì)植物表形成起重要的調(diào)控作用，如細(xì)胞分裂素(CTK)、茉莉酸(JA)、乙烯(Ethylene)和(GA)。植物激素 SA 具有抑制表皮毛的數(shù)量和降低表皮毛密度的功能，而 JA 和表皮毛的生長(zhǎng)發(fā)育中起促進(jìn)作用，增加表皮毛的長(zhǎng)度[81]。這些激素通過(guò)D-bHLH-MYB 復(fù)合體相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)節(jié)表皮毛的生長(zhǎng)發(fā)育，細(xì)胞分裂素和通過(guò) C2H2 轉(zhuǎn)錄因子增加 GL1 的表達(dá)量，促進(jìn)表皮毛的生長(zhǎng)發(fā)育[65](圖 3)。

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10 臧新山;申賢坤;裴文鋒;吳Z

本文編號(hào)：2723832