本文關鍵詞： 水稻 產量因子 維管束 光合作用 轉醛醇酶基因　出處：《揚州大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：水稻是我國最重要的糧食作物之一,提高水稻產量對于保障我國的糧食安全具有舉足輕重的作用。水稻產量主要有三大因子控制,分別為單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重,均是由多基因控制的復雜性狀。我國當前水稻產量潛力的提高急需構建更高效的育種技術體系,而基于產量形成相關基因及其調控網絡解析的分子育種已經成為突破產量育種瓶頸的有效途徑。而開展分子育種的首要工作就是定位、克隆相關農藝性狀的基因,以及這些基因及其復等基因之間的效應和互作關系。本研究以一個編碼轉醛醇酶的TAL(transaldolase-like)基因為研究對象,通過構建高產品種武運粳7號背景下的RNAi和過量表達轉基因株系,結合組織形態(tài)學和生理學的研究手段,初步解析了 TAL基因調控水稻產量形成的遺傳生理學基礎。主要研究結果如下:1、亞細胞定位分析表明,TAL蛋白呈現(xiàn)普遍存在在分布的特點,同時存在于細胞膜、細胞質和細胞核上。2、TAL基因具有多效性,影響水稻植株生長發(fā)育的多個方面。從苗期到成熟期,TAL基因過量表達株系均表現(xiàn)出很強的生長勢,而將其敲除,植株則表現(xiàn)弱小。3、TAL基因參與調控水稻葉片和莖稈維管束的發(fā)育過程。過量表達該基因可以增加劍葉小維管束的數(shù)目,但對大維管束數(shù)目沒有顯著影響,同時可以增加莖稈大、小維管束數(shù)目。而在RNAi株系中,劍葉和莖稈中大、小維管束的數(shù)目均顯著下降。4、過量表達株系中,植株葉片的蒸騰速率、凈光合速率和氣孔導度均比對照有顯著升高,而細胞間隙CO2濃度則低于對照;而在RNAi株系中則表現(xiàn)相反的結果。說明,過量表達TAL基因能顯著提高水稻的光合作用。5、TAL基因影響多個產量性狀,過量表達該基因可以使千粒重增加7.1～7.9%,使每穗粒數(shù)增加13.2～15.3%,最終使單株籽粒產量增加了 18.5～20.7%,群體產量分別增加了10.6～12.4%。相反,將該基因敲除,則造成千粒重和每穗粒數(shù)顯著減少,產量也相應降低。因此該基因具有潛在的育種價值,是利用基因工程策略增加水稻產量的重要靶點。
[Abstract]:Rice is one of the most important food crops in China, and increasing rice yield plays an important role in ensuring food security in China. Rice yield is mainly controlled by three factors, which are the number of panicles per plant. The number of grains per panicle and the weight of 1000 grains per panicle are complex traits controlled by polygenes. It is urgent to construct a more efficient breeding technique system for the improvement of rice yield potential in China at present. Molecular breeding based on the analysis of genes related to yield formation and its regulatory network has become an effective way to break through the bottleneck of yield breeding. Cloning of genes related to agronomic traits. And the effect and interaction between these genes and their complex genes. A transaldolase-like gene encoding transaldolase was studied in this study. RNAi and overexpression transgenic lines were constructed under the background of Wuyunjing 7, and combined with histomorphology and physiological research methods. The genetic and physiological basis of rice yield formation regulated by TAL gene was preliminarily analyzed. The main results were as follows: 1. The subcellular localization analysis showed that the TAL protein was widely distributed. At the same time, it exists in cell membrane, cytoplasm and nucleus. It has multiple effects on the growth and development of rice plants, from seedling stage to mature stage. The overexpression lines of TAL gene showed strong growth potential, but knockout showed that the plants were weak. 3. TAL gene is involved in regulating the development of vascular bundles in rice leaves and stems. Overexpression of the gene can increase the number of small vascular bundles in flag leaves, but has no significant effect on the number of large vascular bundles. At the same time, the number of large and small vascular bundles was increased, while in RNAi lines, the number of small vascular bundles and flag leaves in stem decreased significantly by .4. the transpiration rate of leaves in RNAi lines was overexpressed. The net photosynthetic rate and stomatal conductance were significantly higher than that of the control, while the intercellular CO2 concentration was lower than that of the control. The results showed that the over-expression of TAL gene could significantly improve the photosynthesis of rice. 5Tal gene affected many yield traits. Overexpression of the gene could increase the 1000-grain weight by 7.1%, increase the number of grains per panicle by 13.2% and increase the grain yield by 18.5%. Population yield increased 10.6% 12.4g respectively. On the contrary, knockout of the gene resulted in a significant decrease in 1000-grain weight and grain number per panicle, as well as a corresponding decrease in yield. Therefore, the gene has potential breeding value. It is an important target for increasing rice yield by genetic engineering strategy.
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S511

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