水稻株型改良是提高水稻群體光合效率和水稻總產量的有效途徑之一。水稻葉片卷曲有利于塑造理想株型,雖然目前已經克隆到一些調控水稻卷葉的基因,但控制水稻卷葉的分子機制有待繼續(xù)研究。本文以野生型水稻日本晴和秈稻9為材料,通過誘變或輻照處理,篩選到兩個與葉片形態(tài)相關的突變體。本研究采用圖位克隆和測序的方法,鑒定了導致葉片形態(tài)發(fā)生改變的基因,并對其在水稻中的表達模式及功能進行了初步分析。1、水稻HD-ZIP IV家族基因URL1的克隆與表達分析在成熟期測量突變體url1的卷曲度,發(fā)現(xiàn)不同突變體植株葉片卷曲指數(shù)在0.53～0.67之間浮動。url1突變體位于大側脈與小側脈之間的泡狀細胞面積均小于野生型日本晴中的泡狀細胞。以url1與Dullar雜交后F₂代作為定位群體,最后將基因鎖定在53kb的范圍內。測序發(fā)現(xiàn),在突變體中,URL1基因終止密碼子后的第679個堿基發(fā)生了突變（C突變成T）。qRT-PCR測得URL1在突變體中的表達量比在野生型中高。亞細胞定位結果顯示,URL1蛋白定位在細胞核內。2、URL1基因的功能分析URL1基因功能驗證表明,將pURL1::g URL1過表... 

【文章來源】：湖南農業(yè)大學湖南省

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

HD-Zip家族蛋白結構[48]

茫?延泄賾贖D-ZIPIV基因功能的研究幾乎都圍繞著植物表皮細胞分化展開。擬南芥HD-ZipIV基因家族中共有16個家族成員，它們分別被命名為HDG1-HDG5、FWA(HGD6)、HDG7-HDG12、MERISTEMLAYER1(ATML1)、GLABRA2(GL2)、ANTHOCYANIN-LESS2(ANL2)和PROTODERMALFACTOR2(PDF2)[54]。研究人員利用擬南芥Paralogons程序(http://wolfe.gen.tcd.i.e./athal/dup)，對HD-ZIPIV家族不同基因間的親緣關系進行分析后發(fā)現(xiàn)，HDG1-ANL2、HDG2-HDG3、HDG4-HDG5、FWA/HDG6-HDG7、HDG8-HDG9、HDG11-HDG12、和ATML1-PDF2形成了同源基因對，如圖所示（圖1.2）。圖1.2擬南芥HD-ZipIV基因的進化關系Figure1.2EvolutionaryrelationshipofArabidopsisHD-ZipIVgenes[54]1.2.4.2HD-ZIPIV家族基因功能已知PDF2、ATML1和其他HD-ZipIV基因在植物表皮細胞特異性表達，PDF2與

NL1與植物細胞壁的機械性能調控有關[83]。1.2.53’UTR對基因表達的影響最早在兩個豌豆HD-ZIPIV基因，PaHB1和PaHB2的3’UTR中發(fā)現(xiàn)了一個保守的含21個核苷酸的motif，5’-GGTGGTTCGGGTATTGACTTC-3’，隨后在擬南芥，向日葵，棉花中也發(fā)現(xiàn)存在該序列[53]。通過對不同物種HD-ZIPIV家族基因進行比對分析發(fā)現(xiàn)，這一保守motif在擬南芥的16個HD-ZIPIV基因中有10個、在玉米的17個基因中有13個、在高粱的13個基因中有9個、在水稻的9個基因中有8個。此外，還有4個卷柏基因，四個蘚屬基因，其3’UTR中都包含了這一保守的motif。圖1.3擬南芥HD-ZIPIV基因中兩個保守的motif序列(紅色表示與其他序列不一致的堿基)Figure1.3Analysisoftheconserved3’UTRsequencemotifsinArabidopsisgenes(differencesfromtheconsensusareinred)此外，進一步對HD-ZIPIV基因3’UTR序列進行分析還發(fā)現(xiàn)，在已知的保守序列上游，還存在另外一個含19個核苷酸的motif，5’-GGAGTCAAGAACGCACCTC-3’，這一現(xiàn)象存在于所有已知含第一個保守序列的基因中。這兩個序列要么同時在3’UTR中出現(xiàn)，要么同時都不出現(xiàn)，說明這兩個motif有某種功能上的聯(lián)系。由于這兩個motif不僅共同進化而且部分互補，利用RNA二級結構預測軟件發(fā)現(xiàn)，這兩個位點能夠形成一個特殊的RNA二級結構，莖環(huán)結構[84]。因此，可以推論這兩個進化上保守的motifs，通過后轉錄調節(jié)機制，調控HD-ZIPIV基因的表達。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]植物HD-Zip轉錄因子的生物學功能[J]. 王宏,李剛波,張大勇,藺經,盛寶龍,韓金龍,常有宏.  遺傳. 2013(10)
[2]水稻品種日本晴最適葉片卷曲度研究[J]. 李磊,薛薌,左示敏,陳宗祥,潘存紅,張亞芳,李亞超,朱俊凱,馬玉銀,潘學彪.  揚州大學學報(農業(yè)與生命科學版). 2013(02)
[3]中國栽培稻起源地研究進展[J]. 陳世龍,柏蕓,李敏,余小映,熊善柏,趙思明.  中國稻米. 2013(03)
[4]EMS誘變技術研究進展[J]. 崔清志,劉曉虹,陳惠明.  湖南農業(yè)科學. 2013(05)
[5]HD-Zip Ⅲ轉錄因子家族與植物細胞分化[J]. 朱瑩瑩,于亮亮,汪杏芬,李來庚.  植物學報. 2013(02)
[6]水稻功能基因圖位克隆研究進展[J]. 童繼平,劉學軍,韓傲男,馬忠友,劉敏.  中國生物工程雜志. 2012(03)
[7]中國作物分子育種現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 黎裕,王建康,邱麗娟,馬有志,李新海,萬建民.  作物學報. 2010(09)
[8]中國栽培稻簡史[J]. 楊逢春,梁淑云,李祖烽,韋樹桐.  現(xiàn)代農業(yè)科技. 2007(04)
[9]作物分子設計育種[J]. 萬建民.  作物學報. 2006(03)
[10]水稻葉型特征與產量的典型相關分析[J]. 吳鈿,郭建夫,張建中.  石河子大學學報(自然科學版). 2005(03)



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