油菜是一種經濟效益高,發(fā)展?jié)摿^大的油料作物。油菜植株高大,容易倒伏,導致收獲指數降低,產量不佳。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量和實現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,克隆株高調控基因,闡明其調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,表現為極度矮化。本研究對突變體ed1的表型和農藝性狀進行了考察,并對其進行了激素處理實驗。我們結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,通過構建遺傳分離群體,結合分子標記進行基因的精細定位,結果如下:(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,一次分枝數減少,無二次分枝;單株角果數大幅度減少,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的合成途徑沒有缺陷。內源激素含量測定結果表明: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。(4)遺傳分析結果顯示: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組合構建定位群體,通過750個高桿單株結合InDel和SNP標記將目的基因定位在C05染色體的350kb區(qū)域內,該區(qū)域含有14個ORF。
【學位單位】：中國農業(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，目前已經在多個物種中發(fā)現近百種天然赤霉素一種植物激素，參與調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 合成或者信號轉導會出現矮化、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 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)生在質體中：古巴焦磷酸合成酶（Ent-copalyl d）和內根-貝殼杉烯合成酶（Ent-kaurene synthase，KS）催化r{牛兒r{牛ranyl diphosphate，GGDP）生成內根-貝殼杉烯（Entkaurene）；第 2 階段-貝殼杉烯氧化酶（Ent-kaureneoxidase，KO）催化內根-貝殼杉烯 C-19 的式的內根-貝殼杉，其中內根-貝殼杉烯酸（Ent-kaurenoic acid，KA）在內Ent-kaurenoicacid oxidase，KAO）的一系列催化作用下生成 GA12-醛和 G胞質基質中：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 信號轉導途徑的基途徑由受體 GID1 蛋白、抑制信號轉導的 DELLA 蛋白和解除 DELLA成。具有活性的 GA 與細胞膜上的 GID1 蛋白結合，改變了 GID1 蛋跨膜轉導。然后，該復合體與 DELLA 蛋白結合，水解 DELLA 蛋白。最后，相應的轉錄因子與目的基因結合，促進或抑制其轉錄（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 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主要轉導元件相繼被發(fā)現，但是這些轉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)現一種物質能促進植物生長，尤其是，研究者將該物質命名為油菜素內酯（brassinosteroid，BR）（Mitchell e碳環(huán)類骨架和側鏈組成。目前研究者已經獲得 70 多種 BR，這些 B側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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1 陸才瑞;鄒長松;宋國立;;高通量測序技術結合正向遺傳學手段在基因定位研究中的應用[J];遺傳;2015年08期

2 熊秋芳;文靜;李興華;沈金雄;;中國油菜科技創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展[J];中國農業(yè)科技導報;2014年03期

3 左圓圓;周楊楊;李小平;;植物激素-赤霉素(GA)細胞信號轉導機制[J];淮北師范大學學報(自然科學版);2011年02期

4 王洪梅;周顯昌;周志軍;郭樹平;向軼波;;赤霉素促進針葉樹開花結實技術的研究進展[J];林業(yè)科技;2011年03期

5 官春云;;中國油菜產業(yè)發(fā)展方向[J];糧食科技與經濟;2011年02期

6 沈金雄;傅廷棟;;我國油菜生產、改良與食用油供給安全[J];中國農業(yè)科技導報;2011年01期

7 何俊平;阮松林;祝水金;馬華升;;圖位克隆技術在農作物基因分離中的應用與評價[J];遺傳;2010年09期

8 康蘇花;蘭素缺;李杏普;柏峰;;小麥矮稈基因的研究進展[J];河北師范大學學報(自然科學版);2010年01期

9 軒淑欣;王彥華;李曉峰;趙建軍;張成合;申書興;;蕓薹屬作物分子遺傳連鎖圖譜應用研究進展[J];中國農業(yè)科學;2008年07期

10 蔣洪蔚;劉春燕;高運來;李燦東;張聞博;胡國華;陳慶山;;作物QTL定位常用作圖群體[J];生物技術通報;2008年S1期

本文編號：2817994