【摘要】：光滑葉是指葉片和籽粒穎殼表面表皮毛缺失,植株周身光滑無毛的一類水稻。表皮毛形成植物表面的天然物理屏障,幫助植物抵御病蟲害入侵,防止輻射損傷,降低水分散失,有利于植物應(yīng)對各種生物和非生物脅迫。在水稻中已有兩個表皮毛基因OsWOX3B和HL6被報道,但水稻表皮毛生長發(fā)育的調(diào)控機(jī)制尚未明確。本研究以秈稻保持系骨干親本宜香1B為材料,經(jīng)EMS誘變獲得一份光滑葉突變體,命名為glabrous leaf 6(gl6)。通過基因定位與全基因組重測序,結(jié)合MutMAP分析方法分離到候選基因,gl6的克隆為解析水稻表皮毛生長發(fā)育提供了新的線索。具體研究結(jié)果如下:1、突變體gl6葉片表面無表皮毛著生,觸摸手感光滑,無粗糙感。突變體gl6與野生型相比,各項(xiàng)農(nóng)藝性狀無顯著差異,但突變體gl6千粒重明顯降低,葉片泛黃且早衰,鹽脅迫處理后葉尖干枯。2、遺傳分析表明突變體gl6光滑葉性狀受單個隱性核基因控制。利用gl6/日本晴F_2定位群體,將目的基因定位在分子標(biāo)記InDel 2-8至InDel 2-9之間701kb范圍內(nèi);利用gl6/宜香1B雜交F_2隱性單株重測序與MutMap分析,在定位區(qū)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)LOC_Os06g45630基因的CDS區(qū)第397個堿基上有一個SNP位點(diǎn),其堿基改變由C突變?yōu)門,導(dǎo)致編碼的脯氨酸突變?yōu)榻z氨酸,將該基因作為候選基因。3、對激素含量進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)突變體gl6的ABA含量顯著高于野生型。測定POD和CAT的酶活性發(fā)現(xiàn)突變體gl6均低于野生型,但突變體gl6的SOD酶活性顯著高于野生型;葉綠素含量測定結(jié)果為突變體gl6高于野生型。4、掃描電鏡觀察野生型和突變體gl6籽粒穎殼與葉片的表面,在野生型籽粒穎殼表面觀察到長毛,在葉片上有尖銳的刺突狀結(jié)構(gòu)微毛;而突變體gl6的籽粒穎殼和葉片的表面平滑,表皮細(xì)胞整齊排布,沒有長毛和刺突狀結(jié)構(gòu)微毛。5、表皮毛的形成與細(xì)胞的生長發(fā)育有關(guān),通過石蠟切片觀察葉片表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn):野生型葉片表皮細(xì)胞數(shù)目減少,表皮細(xì)胞特化為凸起的表皮毛,而突變體gl6葉片細(xì)胞表面無凸起;突變體gl6葉綠體數(shù)目減少,葉片厚度減小。6、qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)gl6、OsWOX3B和HL6基因在突變體gl6中的表達(dá)量顯著低于野生型;ABA相關(guān)合成代謝基因OsNCED5和OsABA8ox1在突變體gl6中的表達(dá)量顯著高于野生型。7、通過構(gòu)建互補(bǔ)載體,已獲得互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因幼苗,由于苗期還不能進(jìn)行有效的表型鑒定,待幼苗成熟后進(jìn)行表型鑒定以確定gl6是調(diào)控表皮毛生長發(fā)育的基因。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S511
【圖文】：

圖 1 擬南芥表皮毛啟動的分子模型[66]Fig 1. The molecular model of trichome initiation in Arabidopsis[66]MBW 轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合物由 GL1-GL3-EGL3 構(gòu)成，GL1、GL3 和 EGL3 不僅可聚體還可以分別形成GL1-GL3和GL3-EGL3二聚體，GL3作為連接GL1和梁，但兩者結(jié)合 GL3 時存在競爭。MBW 啟動 GL2 的表達(dá)，在 GL2 的作用株表皮毛的起始和形成[53]。與此同時 GL1-GL3-EGL3 組成的 MBW 復(fù)合物 TCL1、TCL2、TRY、CPC、ETC1、ETC2 和 ETC3 在內(nèi) R3 MYB 基因的轉(zhuǎn)錄因子可以進(jìn)入鄰近的細(xì)胞中與 GL1 競爭結(jié)合 GL3，使 MBW 失活，抑活復(fù)合物行使啟動 GL2 的功能，從而抑制了表皮毛的發(fā)生[67](圖 1)。利用酵母三雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)阻礙 GL1 與 GL3/EGL3 結(jié)合的 R3 MYB 因子(C1、TRY、ETC2 和 ETC3)能力不盡相同，CPC 阻礙 GL1-GL3 結(jié)合的能力最分別是 ETC1、TRY、ETC2 和 ETC3，隨后又通過原生質(zhì)體轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， GL3 的能力比 CPC 更強(qiáng)[68]。GL3 的主要作用是控制核內(nèi)復(fù)制循環(huán)周期和細(xì)

圖 2 細(xì)胞周期蛋白對表皮毛發(fā)育的影響[66]Fig 2. The cell cycle proteins influence trichome development[66]6 植物激素在植物生長發(fā)育中的作用6.1 CTK、JA、乙烯和 GA 對表皮毛生長發(fā)育的作用目前大量的研究表明激素不僅在植物的生長發(fā)育中發(fā)揮作用[80]，也對植物表形成起重要的調(diào)控作用，如細(xì)胞分裂素(CTK)、茉莉酸(JA)、乙烯(Ethylene)和(GA)。植物激素 SA 具有抑制表皮毛的數(shù)量和降低表皮毛密度的功能，而 JA 和表皮毛的生長發(fā)育中起促進(jìn)作用，增加表皮毛的長度[81]。這些激素通過D-bHLH-MYB 復(fù)合體相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)節(jié)表皮毛的生長發(fā)育，細(xì)胞分裂素和通過 C2H2 轉(zhuǎn)錄因子增加 GL1 的表達(dá)量，促進(jìn)表皮毛的生長發(fā)育[65](圖 3)。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬燕斌;王霞;張樹偉;李換麗;吳霞;王新勝;;棉花突變體種質(zhì)資源創(chuàng)制概述[J];山西農(nóng)業(yè)科學(xué);2018年01期

2 李新鵬;李京琳;陳小朋;曾翔;龍湍;安保光;張維;吳永忠;黃培勁;;玉米突變體庫創(chuàng)制及雄性不育突變體鑒定[J];玉米科學(xué);2018年03期

3 段光前;李碩碩;李鑫;黃開耀;;裂殖壺菌高產(chǎn)油突變體的高通量篩選[J];生物工程學(xué)報;2019年07期

4 潘俏;張舒vQ;沈迪;吳家琪;陳春蓮;陳潔;陳勁楓;婁群峰;;黃瓜耐鹽突變體材料的篩選與鑒定[J];南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2018年01期

5 張亞芳;潘存紅;李愛宏;湯雯;武茹;陳宗祥;許愛霞;潘學(xué)彪;;提高水稻插入突變體庫利用效率的嘗試[J];遺傳;2007年07期

6 張萍;姜景彬;楊歡歡;趙婷婷;許向陽;李景富;;番茄EMS突變體庫的構(gòu)建及表型分析[J];北方園藝;2019年07期

7 紀(jì)策;劉源;李丹;Sossah Frederick Leo;楊陽;付永平;李玉;;有害疣孢霉Hypomyces perniciosus遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立及其突變體庫的構(gòu)建[J];菌物學(xué)報;2018年08期

8 張習(xí)春;魯菲菲;呂育松;羅榮劍;焦桂愛;鄔亞文;唐紹清;胡培松;魏祥進(jìn);;兩個堊白突變體的鑒定及突變基因的圖位克隆[J];中國水稻科學(xué);2017年06期

9 岳麗曉;李登云;張玲玲;;擬南芥衰老相關(guān)突變體lsm3的鑒定和基因克隆[J];赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年20期

10 臧新山;申賢坤;裴文鋒;吳Z

本文編號：2723832