【摘要】：水稻是重要的糧食作物,而水稻抽穗期對(duì)保證水稻的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有重要作用。雖然長(zhǎng)日照植物擬南芥中的花期調(diào)控分子機(jī)制已基本探明,但短日照植物水稻中的成花機(jī)制仍然不是十分清楚,有待進(jìn)一步挖掘。本研究通過(guò)化學(xué)誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)對(duì)粳稻品種日本晴的晚抽穗突變體lvp1進(jìn)行大規(guī)模誘變處理,經(jīng)過(guò)篩選、鑒定,從誘變突變體庫(kù)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(duì)隱性核基因控制,通過(guò)MutMap的方法克隆到zm17的突變基因ZM17,構(gòu)建了ZM17單基因突變株系z(mì)17,調(diào)查了z17的抽穗期和主要農(nóng)藝性狀,并進(jìn)行了抽穗期相關(guān)基因的表達(dá)量和轉(zhuǎn)錄組差異分析,得到了以下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:1、從水稻突變體庫(kù)中篩選獲得了1份抽穗期突變體zm17,通過(guò)MutMap克隆了ZM17基因,發(fā)現(xiàn)其定位于第8條染色體,是一個(gè)新的水稻抽穗基因,編碼了一個(gè)具有MYB結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子,進(jìn)一步通過(guò)轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)、RNAi和CRISPR/Cas9等實(shí)驗(yàn),證實(shí)了所克隆ZM17基因的正確性。2、表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn),ZM17在葉中表達(dá)量最高,并且在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段時(shí),ZM17基因的表達(dá)量更高,但進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段后,ZM17基因的表達(dá)量顯著降低,暗示ZM17可能在水稻的成花轉(zhuǎn)換之中起著重要作用。3、對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行KEGG分析表明,ZM17顯著影響了水稻生物鐘途徑;進(jìn)一步檢測(cè)持續(xù)光照條件下z17中生物鐘基因節(jié)律表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)ZM17基因表達(dá)具有節(jié)律性,而且會(huì)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(dá),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(duì)日本晴和突變體z17中抽穗期調(diào)查發(fā)現(xiàn),相比對(duì)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(jìn)一步對(duì)相關(guān)基因節(jié)律表達(dá)情況分析發(fā)現(xiàn),在10 h光照條件下,突變體z17中OsGI、Hd1、Ehd1、Hd3a、RFT1表達(dá)量升高,但在14h光照條件下,OsGI、Hd1表達(dá)量升高,但是Ehd1、Hd3a和RFT1表達(dá)量下降,暗示ZM17可能通過(guò)OsGI-Hd1-Ehd1-Hd3a/RFT1途徑調(diào)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(diào)查突變體z17抽穗期發(fā)現(xiàn),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(jìn)一步檢測(cè)同時(shí)期光照2小時(shí)z17中抽穗期相關(guān)基因表達(dá)情況發(fā)現(xiàn),當(dāng)光照為11 h時(shí),相較于日本晴,突變體z17中Ehd1、Hd3a和RFT1的表達(dá)量都明顯上升了;而在光照為12 h、13 h、14 h時(shí),相較于日本晴,突變體z17中Ehd1、Hd3a和RFT1的表達(dá)量都明顯下降,暗示在光照11-12 h之間可能存在著一個(gè)ZM17角色反轉(zhuǎn)光照臨界點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S511
【圖文】：

圖 1 擬南芥開(kāi)花的整合途徑Figure 1. Integration pathway of Arabidopsis flowering示促進(jìn)基因表達(dá)，“ ”表示抑制基因表達(dá)，“ ”表示關(guān)dicates promotive expression, “ ” indicates repressive rice ex“ ” indicates key genes和自主途徑都是通過(guò)抑制 FLC 的表達(dá)來(lái)影響開(kāi)花的 FT，通過(guò)抑制 FT 和 SOC1 來(lái)延遲擬南芥開(kāi)花[25]，最于莖尖，調(diào)控基因 LFY 和 AP1 影響花器官的形成，穗期的研究進(jìn)展照植物擬南芥開(kāi)花轉(zhuǎn)換調(diào)控機(jī)制已經(jīng)研究的比較透徹調(diào)控機(jī)制還需要進(jìn)一步深入研究。目前，對(duì)于水稻抽

m17 的遺傳分析 zm17 進(jìn)行雜交，得到 F1群體，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn) F1群體1 一致；F2群體中出現(xiàn)明顯的抽穗期分離，每隔 2d 調(diào)F2群體中植株的抽穗期，并將所得數(shù)據(jù)做成抽穗期分標(biāo)，F(xiàn)2群體中最早開(kāi)始抽穗的時(shí)間為起點(diǎn)；以每次調(diào)標(biāo)，分析抽穗期分布圖（圖 3）發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)2群體的抽穗期）檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)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(duì)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(diǎn)處 SNP 指數(shù)等于 1，即為純合突變位點(diǎn)。根據(jù)遺傳連鎖關(guān)系，突變基因附近的 SNP 指數(shù)應(yīng)該等于或接近 1，且會(huì)呈現(xiàn)連鎖分布，即距離突變基因越遠(yuǎn)，SNP 指數(shù)會(huì)逐漸變小，距離突變基因越近，SNP 指數(shù)會(huì)逐漸變大。從 12 條染色體上的 SNP 指數(shù)散點(diǎn)圖可以看出，只有第 染色體近端粒端的 SNP 位點(diǎn)呈連續(xù)分布，而且呈現(xiàn)出明顯的單峰分布（圖 4）。因此，我們初步推測(cè)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(cè)序結(jié)果，最終將目標(biāo)基因鎖定在水稻第 8 染色體的短臂上端。

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本文編號(hào)：2805243