株高是水稻的重要農藝性狀,決定了水稻的抗倒伏能力、理想株型和產量。鑒定挖掘并有效利用矮稈新資源,深入研究調控引起水稻矮稈的分子機制,將有助于加快水稻高產育種進程,為分子設計育種改良水稻株型提供理論指導。本論文以水稻組培過程產生的小粒矮稈突變體small grain and dwarf 2（sgd2）為研究材料,對sgd2的表型進行了鑒定,通過圖位克隆分離到一個影響水稻生長發(fā)育的關鍵因子SGD2,并對該基因進行了深入研究,揭示了引起sgd2生長發(fā)育缺陷的分子機制。全文結果如下:1.突變體sgd2與野生型Kitaake相比,在營養(yǎng)生長期就表現出明顯的生長發(fā)育遲緩表型,種子萌發(fā)率低,幼苗矮小,根長變短,生長緩慢,抽穗拔節(jié)后,株高18.7 cm左右,各節(jié)間及穗部長度均縮短,分蘗數減少,結實率降至4%左右。sgd2的種子呈現出小圓粒表型,其粒長、粒寬均顯著下降,千粒重只有18.2 g左右,與Kitaake的27.8 g相比,降低了34.5%左右。2.激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現,sgd2的莖尖頂端分生組織面積明顯小于Kitaake,成熟植株最上節(jié)間細胞切面觀察發(fā)現,sgd2的縱向細胞長度明顯小于Ki... 

【文章來源】：中國農業(yè)科學院北京市

【文章頁數】：100 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
英文縮略表
第一章 引言
    1.1 水稻株高的研究進展
        1.1.1 水稻株高的形成機理
        1.1.2 水稻株高的遺傳機理
    1.2 水稻矮稈相關激素基因研究進展
        1.2.1 水稻赤霉素矮稈相關基因研究進展
        1.2.2 水稻赤霉素生物合成途徑
        1.2.3 水稻赤霉素信號轉導途徑
        1.2.4 赤霉素與其它調節(jié)因子共同調控植物生長
        1.2.5 油菜素內酯參與調控水稻株高
        1.2.6 獨腳金內酯參與調控水稻株高
    1.3 水稻粒型基因的研究進展
    1.4 HD-Zip類轉錄因子研究進展
        1.4.1 HD-Zip轉錄因子
        1.4.2 HD-Zip的分類及功能
        1.4.3 水稻中HD-Zip家族基因的研究進展
    1.5 本研究的目的和意義
第二章 水稻小粒矮稈突變體sgd2的表型鑒定與分析
    2.1 材料與方法
        2.1.1 研究材料與田間種植
        2.1.2 農藝性狀考察
        2.1.3 最上節(jié)間細胞切面觀察
        2.1.4 莖尖分生組織觀察
        2.1.5 穎殼表皮掃描電鏡觀察
    2.2 結果分析
        2.2.1 小粒矮稈突變體sgd2的表型分析
        2.2.2 最上節(jié)間細胞學觀察
        2.2.3 莖尖頂端分生組織觀察
        2.2.4 穎殼表皮細胞學觀察
    2.3 小結
第三章 水稻小粒矮稈基因SGD2的圖位克隆
    3.1 材料與方法
        3.1.1 材料大田種植
        3.1.2 植物總DNA的提取
        3.1.3 分子標記設計
        3.1.4 候選基因預測及分析
        3.1.5 轉基因互補載體的構建
        3.1.6 敲除載體的構建
        3.1.7 大腸桿菌介導的目的片段轉化
        3.1.8 農桿菌的制備
    3.2 結果分析
        3.2.1 突變體sgd2的遺傳分析
        3.2.2 突變基因SGD2的精細定位和候選基因的鑒定
        3.2.3 轉基因功能驗證
    3.3 小結
第四章 水稻SGD2基因的功能分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 植物RNA提取
        4.1.2 亞細胞定位實驗
        4.1.3 GFP融合蛋白組織觀察
        4.1.4 蛋白三級結構預測
        4.1.5 序列比對和進化樹分析
        4.1.6 轉錄因子活性測定
        4.1.7 LUC/REN值即熒光素酶活性檢測
        4.1.8 酵母文庫篩選
        4.1.9 酵母雙雜交實驗
        4.1.10 酵母單雜交實驗
        4.1.11 CRISPR-Cas9 構建定點突變體
        4.1.12 過表達轉基因植株
        4.1.13 植物激素測定及處理實驗
        4.1.14 第二片葉葉鞘長度測量
        4.1.15 GUS染色實驗
    4.2 結果分析
        4.2.1 SGD2蛋白分析
        4.2.2 SGD2同源蛋白及進化樹分析
        4.2.3 SGD2基因的組織表達分析
        4.2.4 SGD2蛋白的亞細胞定位
        4.2.5 SGD2轉錄因子活性檢測
        4.2.6 sgd2突變體植物外源激素處理
        4.2.7 sgd2 突變體內源過表達GA20ox1 基因
        4.2.8 赤霉素含量測定及GA合成途徑相關基因的表達
        4.2.9 SGD2與D18(GA3ox2)間的遺傳關系
        4.2.10 SGD2的互作蛋白
    4.3 小結
第五章 全文總結
    5.1 sgd2為隱性小粒矮稈突變體
    5.2 sgd2的株高和粒型突變是由細胞長度變小引起的
    5.3 SGD2 是一個HD-Zip類轉錄因子
    5.4 SGD2 主要在未開花的幼穗中表達,SGD2 定位于細胞核
    5.5 SGD2是一個轉錄抑制子,不具有轉錄激活功能
    5.6 SGD2參與GA合成調控途徑
    5.7 SGD2參與多個生物學進程,綜合調控水稻生長發(fā)育
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷



本文編號：3200578