【摘要】：水稻是一種為全球人口提供營養(yǎng)和能量的重要作物。近年來,全球?qū)Υ竺椎男枨笱杆僭黾?但產(chǎn)量增長不到1%。因此,提高水稻產(chǎn)量是水稻育種的最終目標(biāo)。適當(dāng)?shù)娜~子形狀可以提高植物光合作用效率并增加植物產(chǎn)量。但影響水稻葉片形態(tài)建成的分子調(diào)控機(jī)理仍然不清楚,需等待進(jìn)一步的研究。在本研究中,我們通過圖位克隆的手段,從超級(jí)稻品種中嘉早17經(jīng)EMS誘變的突變體庫中克隆到一個(gè)水稻窄卷葉基因NRL3,并對(duì)其進(jìn)行了功能研究。主要研究及結(jié)果如下:(1)相比于與野生型,突變體表現(xiàn)為葉片寬度減小且葉片卷曲度大幅增加、粒長增加、但粒寬和穗長都有所減少、千粒重降低;組織學(xué)分析表明,突變體中大葉脈和小葉脈的數(shù)目減少,葉片遠(yuǎn)軸面的厚壁細(xì)胞發(fā)育存在缺陷;電鏡掃描分析結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了突變體葉片遠(yuǎn)軸面的發(fā)育存在缺陷;葉綠素含量測定顯示突變體中葉綠素a和葉綠素b的含量都高于野生型。(2)以突變體nrl3和熱帶粳稻品種D50雜交得到F_2群體,并對(duì)F_2群體進(jìn)行分離比檢測,結(jié)果表明正常葉片形態(tài)和窄卷葉的比例約為3:1,證明窄卷葉性狀是由單隱形基因控制的。利用F_2代中的極端個(gè)體,運(yùn)用SSR標(biāo)記和Indel標(biāo)記將目的基因定位于Chr3短臂末端的InDel標(biāo)記Indel3和SSR標(biāo)記RM2322之間221kb的區(qū)域內(nèi),對(duì)區(qū)間內(nèi)的ORF進(jìn)行測序分析發(fā)現(xiàn)LOC_Os03g19520的第8個(gè)外顯子上發(fā)現(xiàn)了鳥嘌呤(G)與腺嘌呤(A)的單一替換,其導(dǎo)致蛋白編碼的提前終止;進(jìn)一步的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)證明LOC_Os03g19520即為NRL3的目的基因。(3)qRT-PCR結(jié)果顯示NRL3呈組成型表達(dá)且在葉鞘的表達(dá)量最高;亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)顯示,NRL3蛋白定位于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和膜上;在野生型、nrl3和過表達(dá)株系中分別檢測了與PCD、葉綠素合成、葉綠素降解以及葉發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)量。結(jié)果顯示,在突變體中,PCD和葉綠素降解相關(guān)基因的表達(dá)量都顯著下調(diào),但在過表達(dá)株系中表達(dá)量都恢復(fù)或超過野生型水平;葉發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)量在突變體中都發(fā)生了一定程度的改變;這些結(jié)果說明,在突變體中PCD和葉綠素降解出現(xiàn)了異常。(4)酵母雙雜(Y2H)和雙分子熒光互補(bǔ)技術(shù)(BIFC)顯示,NRL3與NAL9/VYL蛋白在膜上互作;且NRL3與NAL9/VYL及其亞基Clp3、Clp4、Clp5和ClpT形成復(fù)合體去調(diào)控葉片的形態(tài)及葉綠素的積累。
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S511

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 范玉斌;梁婉琪;;水稻葉極性發(fā)育分子機(jī)制研究進(jìn)展[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)科學(xué)版);2014年01期

2 賀勇;孫煥良;孟桂元;;水稻葉片形態(tài)研究進(jìn)展[J];作物研究;2008年S1期

3 嚴(yán)波;陳國平;胡宗利;羅敏;陳緒清;;滯綠突變體的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年07期

4 黃海;植物葉發(fā)育調(diào)控機(jī)理研究的進(jìn)展[J];植物學(xué)通報(bào);2003年04期

本文編號(hào)：2715970