【摘要】：水稻是重要的糧食作物,而水稻抽穗期對保證水稻的穩(wěn)產、高產具有重要作用。雖然長日照植物擬南芥中的花期調控分子機制已基本探明,但短日照植物水稻中的成花機制仍然不是十分清楚,有待進一步挖掘。本研究通過化學誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)對粳稻品種日本晴的晚抽穗突變體lvp1進行大規(guī)模誘變處理,經過篩選、鑒定,從誘變突變體庫中獲得了1份抽穗期突變體zm17。遺傳分析表明該突變受一對隱性核基因控制,通過MutMap的方法克隆到zm17的突變基因ZM17,構建了ZM17單基因突變株系z17,調查了z17的抽穗期和主要農藝性狀,并進行了抽穗期相關基因的表達量和轉錄組差異分析,得到了以下的實驗結果:1、從水稻突變體庫中篩選獲得了1份抽穗期突變體zm17,通過MutMap克隆了ZM17基因,發(fā)現其定位于第8條染色體,是一個新的水稻抽穗基因,編碼了一個具有MYB結構域的轉錄因子,進一步通過轉基因互補、RNAi和CRISPR/Cas9等實驗,證實了所克隆ZM17基因的正確性。2、表達模式分析發(fā)現,ZM17在葉中表達量最高,并且在營養(yǎng)生長階段時,ZM17基因的表達量更高,但進入生殖生長階段后,ZM17基因的表達量顯著降低,暗示ZM17可能在水稻的成花轉換之中起著重要作用。3、對轉錄組測序數據進行KEGG分析表明,ZM17顯著影響了水稻生物鐘途徑;進一步檢測持續(xù)光照條件下z17中生物鐘基因節(jié)律表達情況,發(fā)現ZM17基因表達具有節(jié)律性,而且會顯著影響生物鐘基因OsLHY、OsPRR1、OsPRR37、OsPRR59、OsPRR73、OsPRR95、OsELF3、OsGI和OsCAB1R的節(jié)律表達,可能是生物鐘途徑的重要組成部分。4、在光照10 h和14 h條件下,對日本晴和突變體z17中抽穗期調查發(fā)現,相比對照日本晴,z17在10 h光照條件下抽穗期提前,而14 h光照條件下抽穗期推遲,進一步對相關基因節(jié)律表達情況分析發(fā)現,在10 h光照條件下,突變體z17中OsGI、Hd1、Ehd1、Hd3a、RFT1表達量升高,但在14h光照條件下,OsGI、Hd1表達量升高,但是Ehd1、Hd3a和RFT1表達量下降,暗示ZM17可能通過OsGI-Hd1-Ehd1-Hd3a/RFT1途徑調控水稻抽穗。5、在光照10 h、11 h、12 h、13 h、14 h不同條件下調查突變體z17抽穗期發(fā)現,z17在10 h和11 h抽穗期提前,而12 h、13 h和14 h抽穗期推遲,進一步檢測同時期光照2小時z17中抽穗期相關基因表達情況發(fā)現,當光照為11 h時,相較于日本晴,突變體z17中Ehd1、Hd3a和RFT1的表達量都明顯上升了;而在光照為12 h、13 h、14 h時,相較于日本晴,突變體z17中Ehd1、Hd3a和RFT1的表達量都明顯下降,暗示在光照11-12 h之間可能存在著一個ZM17角色反轉光照臨界點。
【學位授予單位】：四川農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S511
【圖文】：

圖 1 擬南芥開花的整合途徑Figure 1. Integration pathway of Arabidopsis flowering示促進基因表達，“ ”表示抑制基因表達，“ ”表示關dicates promotive expression, “ ” indicates repressive rice ex“ ” indicates key genes和自主途徑都是通過抑制 FLC 的表達來影響開花的 FT，通過抑制 FT 和 SOC1 來延遲擬南芥開花[25]，最于莖尖，調控基因 LFY 和 AP1 影響花器官的形成，穗期的研究進展照植物擬南芥開花轉換調控機制已經研究的比較透徹調控機制還需要進一步深入研究。目前，對于水稻抽

m17 的遺傳分析 zm17 進行雜交，得到 F1群體，經調查發(fā)現 F1群體1 一致；F2群體中出現明顯的抽穗期分離，每隔 2d 調F2群體中植株的抽穗期，并將所得數據做成抽穗期分標，F2群體中最早開始抽穗的時間為起點；以每次調標，分析抽穗期分布圖（圖 3）發(fā)現，F2群體的抽穗期）檢驗，發(fā)現早抽穗植株與晚抽穗植株分離比符合孟 zm17 的晚抽穗突變性狀受 1 對隱性核基因控制，可以該基因暫命名為 ZM17。

突變株 DNA 混池中，造成突變性狀的突變位點處 SNP 指數等于 1，即為純合突變位點。根據遺傳連鎖關系，突變基因附近的 SNP 指數應該等于或接近 1，且會呈現連鎖分布，即距離突變基因越遠，SNP 指數會逐漸變小，距離突變基因越近，SNP 指數會逐漸變大。從 12 條染色體上的 SNP 指數散點圖可以看出，只有第 染色體近端粒端的 SNP 位點呈連續(xù)分布，而且呈現出明顯的單峰分布（圖 4）。因此，我們初步推測突變基因位于第 8 染色體短臂近端粒區(qū)域。參照高通量測序結果，最終將目標基因鎖定在水稻第 8 染色體的短臂上端。

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