油菜是一種經(jīng)濟效益高,發(fā)展?jié)摿^大的油料作物。油菜植株高大,容易倒伏,導致收獲指數(shù)降低,產(chǎn)量不佳。同時,高桿油菜不適合機械化收割,使得油菜種植成本升高。因此,合理降低株高是提高油菜產(chǎn)量和實現(xiàn)機械化收割的重要途徑。矮桿基因能有效的降低株高,在水稻和小麥中,半矮桿基因的應用大幅度提高了其產(chǎn)量。油菜矮桿突變體資源的不足,造成油菜株高機理研究滯后。因此,篩選新的油菜矮桿資源,克隆株高調(diào)控基因,闡明其調(diào)控機理對于培育合適株高的油菜新品種具有重要意義。本研究中甘藍型油菜矮桿突變體ed1(extremely dwarf 1)來源于自然突變,表現(xiàn)為極度矮化。本研究對突變體ed1的表型和農(nóng)藝性狀進行了考察,并對其進行了激素處理實驗。我們結(jié)合組織切片觀察解析了突變體矮化的原因。同時,我們也對ed1進行了遺傳分析,通過構(gòu)建遺傳分離群體,結(jié)合分子標記進行基因的精細定位,結(jié)果如下:(1)正常高桿材料N370的成熟期株高為177cm左右,突變體ed1的株高為23cm左右,ed1的株高為N370的13.7%。與N370相比,ed1的葉片顏色變深、皺縮且卷曲;分枝高度下降,一次分枝數(shù)減少,無二次分枝;單株角果數(shù)大幅度減少,角果變短。ed1×N370的雜交后代F_1的株高為64cm左右,低于親本中間值。F_1的葉片面積、卷曲程度、根長、分枝高度和分枝數(shù)等都位于親本之間。(2)莖桿和葉片組織的切片顯示:ed1莖桿組織的中柱細胞排列不整齊,中柱和薄壁細胞的縱向長度變短、細胞面積變小;ed1的葉脈直徑、維管束細胞和葉肉細胞均變小。上述結(jié)果表明:細胞變小是造成ed1莖桿縮短,植株矮化,葉片面積小于N370的原因。(3)對ed1和N370噴灑外源IAA和BR,結(jié)果顯示ed1的表型并沒有明顯變化,而N370的葉片面積增大。因此,我們認為ed1中IAA和BR的合成途徑?jīng)]有缺陷。內(nèi)源激素含量測定結(jié)果表明:在ed1和N370中,BR的含量無明顯差異,而ed1中IAA的含量為N370的兩倍。我們用不同濃度的IAA對ed1和N370進行處理,測量下胚軸的長度。結(jié)果表明N370對IAA有響應,隨著IAA處理濃度的升高,N370的下胚軸逐漸變短,而ed1的下胚軸長度沒有明顯變化。因此,我們認為ed1是一個對IAA不敏感的矮化突變體,矮化性狀可能與IAA的信號途徑有關(guān)。(4)遺傳分析結(jié)果顯示:ed1的葉片皺縮性狀與矮化性狀連鎖,矮化性狀屬于顯性遺傳,由單基因控制。本研究配制ed1×Y96組合構(gòu)建定位群體,通過750個高桿單株結(jié)合InDel和SNP標記將目的基因定位在C05染色體的350kb區(qū)域內(nèi),該區(qū)域含有14個ORF。
【學位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S565.4
【部分圖文】：

圖 1.1 IAA 的信號轉(zhuǎn)導途徑（Guilfoyle 和 Hagen，2012）Fig1.1 The signal transduction pathway of IAA（Guilfoyle and Hagen, 2012）GA）屬于雙萜類化合物，目前已經(jīng)在多個物種中發(fā)現(xiàn)近百種天然赤霉素一種植物激素，參與調(diào)控植物各器官的形成（Eriksson et al., 2006;王洪梅11）。GA 通過促進莖的伸長，使植株高度增加。當 GA 合成或者信號轉(zhuǎn)導會出現(xiàn)矮化、多分蘗等表型。GA 主要在高等植物的幼嫩組織和正在發(fā)育的尖端、種子以及幼嫩的果實中。根據(jù) GA 合成過程中催化反應發(fā)生的位徑分為3個階段：第1階段發(fā)生在質(zhì)體中：古巴焦磷酸合成酶（Ent-copalyl d）和內(nèi)根-貝殼杉烯合成酶（Ent-kaurene synthase，KS）催化r{牛兒r{牛ranyl diphosphate，GGDP）生成內(nèi)根-貝殼杉烯（Entkaurene）；第 2 階段-貝殼杉烯氧化酶（Ent-kaureneoxidase，KO）催化內(nèi)根-貝殼杉烯 C-19 的式的內(nèi)根-貝殼杉，其中內(nèi)根-貝殼杉烯酸（Ent-kaurenoic acid，KA）在內(nèi)Ent-kaurenoicacid oxidase，KAO）的一系列催化作用下生成 GA12-醛和 G胞質(zhì)基質(zhì)中：三種雙加氧酶（GA20氧化酶、GA3氧化酶和 GA2氧化酶）

圖 1.2 GA 的合成途徑（Yamaguchi 等，2008）Fig1.2 The synthesize pathway of GA（Yamaguchi et al., 2008）芥、水稻的 GA 不敏感突變體進行研究，參與 GA 信號轉(zhuǎn)導途徑的基途徑由受體 GID1 蛋白、抑制信號轉(zhuǎn)導的 DELLA 蛋白和解除 DELLA成。具有活性的 GA 與細胞膜上的 GID1 蛋白結(jié)合，改變了 GID1 蛋跨膜轉(zhuǎn)導。然后，該復合體與 DELLA 蛋白結(jié)合，水解 DELLA 蛋白。最后，相應的轉(zhuǎn)錄因子與目的基因結(jié)合，促進或抑制其轉(zhuǎn)錄（Davière。水稻中編碼 GID1 蛋白的基因發(fā)生突變，使得 GA 信號無法順利轉(zhuǎn)導外源 GA，突變體的株高沒有明顯變化（Ueguchitanaka et al., 2005; U南芥中存在三個水稻 GID1 的同源基因：AtGID1a、AtGID1b、AtGID部分重疊。研究發(fā)現(xiàn) AtGID1a、AtGID1b、AtGID1c 參與擬南芥不同ID1a、AtGID1c 作為受體，影響植物莖桿的生長（Nakajima et al., 2主要轉(zhuǎn)導元件相繼被發(fā)現(xiàn)，但是這些轉(zhuǎn)導元件的作用機制還有待研究

圖 1.3 擬南芥中 GA 的信號轉(zhuǎn)導途徑（Sun 等，2010）Fig1.3 The signal transduction pathway of GA in Arabidopsis（Sun et al., 2010）酯tchell 等人從油菜花粉提取物中發(fā)現(xiàn)一種物質(zhì)能促進植物生長，尤其是，研究者將該物質(zhì)命名為油菜素內(nèi)酯（brassinosteroid，BR）（Mitchell e碳環(huán)類骨架和側(cè)鏈組成。目前研究者已經(jīng)獲得 70 多種 BR，這些 B側(cè)鏈取代基上存在差異（Mitchell et al., 1970; Bajguz and Tretyn, 200發(fā)育、器官的生長以及黑暗條件下植物形態(tài)的建成，其中 BR 最為顯長，增加株高（Khripach et al., 2000; Choe, 2006）。 BR 有三條合成途徑：C-22 氧化途徑（Fujioka and Yokota, 2003）、C途徑/晚期 C-6 氧化途徑（Sakurai and Fujioka, 1997），不同氧化途徑imada et al., 2001）。BR 的合成分為 3 個階段：第 1 階段：由甲羥戊甾醇：甲羥戊酸（mevalonicacid，MA）經(jīng)過多種酶的催化生成表甾醇（5-dehydroepisterol）催化表甾醇生成 2，4-亞甲基膽固醇（2，4-methylen醇再經(jīng)過還原酶的催化生成油菜甾醇（campesterol，CR）。第 2 階段

【參考文獻】

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本文編號：2817994