發(fā)布時間：2018-06-16 02:14

  本文選題：水稻 + 穗彎曲��； 參考：《蘇州大學》2016年碩士論文

【摘要】：稻穗形態(tài)是影響水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀之一,有研究證明,直立穗水稻比彎曲穗水稻有更多高產(chǎn)優(yōu)勢,所以對穗直立與穗彎曲相關基因的研究定位在優(yōu)化穗型提高水稻產(chǎn)量方面的研究有重要的意義。隨著水稻全基因組序列測定的完成,功能基因組學以及利用Ac/Ds系統(tǒng)構建的水稻突變體庫在水稻分子遺傳育種方面得到廣泛應用。經(jīng)過多年對粳稻品種Dongjin的Ac/Ds插入突變株系的栽培,本實驗室從中篩選到一株具有Ds插入的曲穗突變體,分別從形態(tài)學、生理學及分子生物學方面初步分析穗彎曲形成的可能原因,為水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)育種的研究提供參考。本研究主要包括兩方面的內(nèi)容:1.曲穗突變體的形態(tài)及生理鑒定。試驗田中隨機抽取野生型和突變體成熟期植株各50株,測量該突變體與野生型在穗長、千粒重、粒長、粒寬及粒長與寬比值并分析比較其差異;制作突變體與野生型莖稈橫切面石蠟切片,從解剖學角度分析比較兩者在維管束的數(shù)目、形態(tài)、大小等方面的差異。結(jié)果顯示,突變體與野生型在穗長、粒長、粒寬及長與寬比值上無明顯差異,但在穗型彎曲度及千粒重上有顯著差異,曲穗突變體的穗千粒重低于野生型穗千粒重;解剖學研究發(fā)現(xiàn),突變體與野生型水稻植株在厚壁組織、薄壁組織厚度及維管束數(shù)目方面無明顯差異,但在內(nèi)輪維管束的形狀上有顯著差異,曲穗突變體內(nèi)輪維管束橫切面上呈圓形,而野生型內(nèi)輪維管束呈橢圓形。由此推測,Ds插入部位基因的表達對水稻莖稈維管束結(jié)構的改變有影響,維管束在一定程度上影響籽粒灌漿物質(zhì)的運轉(zhuǎn),是營養(yǎng)器官向穗部輸送水分、礦物質(zhì)和有機養(yǎng)分的通道,維管束形狀的改變可能與形成曲穗突變體的原因有關。2.Ds插入部位側(cè)翼序列的擴增及相關基因的結(jié)構及功能的預測。基于TAIL-PCR技術,通過不同簡并引物與特異引物的搭配,擴增并分離到Ds插入部位的側(cè)翼序列,經(jīng)核苷酸數(shù)據(jù)庫(NCBI-BLAST)在線比對分析,得到Ds插入部位相關基因,并用生物軟件分析其可能結(jié)構;根據(jù)獲得的側(cè)翼序列設計引物,采用RACE技術信息學鑒定Ds的插入對相關基因的表達和結(jié)構的影響。結(jié)果顯示,Ds插入在水稻3號染色體(Sequence ID:dbj|AP014959.1|)的基因之間,距離下游類泛素蛋白酶1(Ulp1)基因1554 bp核苷酸。對Ds插入位點下游基因進行啟動子預測,Promoter 2.0 Prediction和Web Promoter Scan Service及FGENESH2.6和PLACE軟件預測結(jié)果顯示,Ds插入位點可能位于其下游類泛素蛋白酶1(Ulp1)基因的啟動子區(qū)域,該預測區(qū)域有關于花序形成相關的啟動子元件;采用RACE技術對野生型水稻和突變體水稻中獲得的Ds插入相關標記基因的cDNA序列進行比較,發(fā)現(xiàn)Ds插入前后下游基因的cDNA 3’末端序列無變化,即Ds的插入對下游類泛素蛋白酶1基因(Ulp1)的核苷酸序列無影響。綜合上述實驗結(jié)果,我們初步預測,Ds的插入影響了Ds插入位點下游基因類泛素蛋白酶1(Ulp1)基因的啟動子區(qū)域,進而影響了該基因的表達,而Ulp1在SUMO/Smt3代謝途徑中有重要的調(diào)控作用。SUMO/Smt3代謝途徑影響植物開花時期,最終在突變體水稻植株表型上就表現(xiàn)為穗型的改變。
[Abstract]:Rice ear morphology is one of the most important agronomic traits affecting rice yield. Studies have proved that erect panicle rice has more advantages than curved panicle rice. Therefore, it is of great significance to study the location of ear erect and panicle bending related genes in optimizing panicle type to improve rice yield. Functional genomics and rice mutant library constructed by Ac/Ds system have been widely used in rice molecular genetics and breeding. After years of cultivation of Ac/Ds inserting mutant lines of Japonica rice variety Dongjin, a panicle mutant with Ds insertion has been screened from the laboratory, from morphology, physiology and molecule, respectively. The possible reasons for the formation of panicle bending are preliminarily analyzed in biology, which can provide reference for the study of rice breeding for high quality and high yield. This study mainly includes two aspects: the morphological and physiological identification of 1. panicle mutants. 50 plants were randomly selected from the wild type and the mature mutant of the mutant in the test field, and the mutant and the wild type were measured in the ear length. The ratio of 1000 grain weight, grain length, grain width and grain length to width was analyzed and compared. The difference in the number, shape and size of vascular bundles between the mutants and the cross section of the wild stem was analyzed and compared. The results showed that the ratio of the mutant and the wild type to the ear length, the grain length, the grain width and the length to width ratio were not clear. There were significant differences between the panicle type and the 1000 grain weight, and the 1000 grain weight per ear of the panicle mutant was lower than the wild type 1000 grain weight. The anatomical study found that there was no difference in the thickness of the parenchyma, the thickness of the parenchyma and the number of vascular bundles in the mutant and the wild type rice plants, but there were significant differences in the shape of the vascular bundle of the inner wheel. The transverse section of the vascular bundle in the panicle mutation was round, but the vascular bundle of the wild type was elliptical. Therefore, the expression of the gene in the Ds insertion site had an influence on the change of the structure of the vascular bundle of the rice stem. The vascular bundle affected the grain filling material to a certain extent, and the nutrient organs conveyed the water, mineral and organic matter to the panicle. The channel of nutrient and the change of the shape of vascular bundle may be related to the cause of the formation of the flanking sequence of the.2.Ds insertion site and the prediction of the structure and function of the related genes. Based on the TAIL-PCR technique, the flanking sequence of the insertion site of the Ds is amplified and separated by the combination of different degenerate primers and specific primers, and the number of nucleotides is obtained by the number of nucleotide sequences. According to the NCBI-BLAST online comparison analysis, the related genes of the Ds insertion site were obtained, and the possible structure was analyzed with the biological software. According to the acquired flanking sequence, the primers were designed and the RACE technique informatics was used to identify the influence of the insertion of Ds on the expression and structure of the related genes. The results showed that Ds was inserted on the 3 chromosome of rice (Sequence ID:dbj|AP01). The gene of 4959.1| is between the downstream ubiquitin protease 1 (Ulp1) gene 1554 BP nucleotides. The promoter of the downstream gene of the Ds insertion site is predicted. The prediction results of Promoter 2 Prediction and Web Promoter Scan Service and FGENESH2.6 and PLACE software suggest that the insertion site may be located at the downstream of its Ubiquitin protease gene. In the promoter region, there are promoter elements related to the formation of inflorescence; RACE technique is used to compare the cDNA sequences of Ds inserting related markers in wild rice and mutant rice. It is found that the cDNA 3 'terminal sequence of the downstream genes before and after Ds insertion does not change, that is, the insertion of Ds to the downstream ubiquitin eggs. The nucleotide sequence of the white enzyme 1 gene (Ulp1) has no effect. Combining the above results, we preliminarily predict that the insertion of Ds affects the promoter region of the ubiquitin protease 1 (Ulp1) gene of the downstream gene of the Ds insertion site, thereby affecting the expression of the gene, and Ulp1 has an important regulatory role in the.SUMO/Smt3 generation pathway in the SUMO/ Smt3 metabolic pathway. The diameter affects the flowering period of plants, and finally changes in the phenotype of the mutant rice plants.
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S511

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本文編號：2024759