水稻花粉壁發(fā)育關(guān)鍵基因OsPKS2的克隆與功能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-03-26 22:40
水稻是世界上重要的糧食作物之一,全世界超過50%的人口以水稻為主食,因此不斷提高水稻的產(chǎn)量意義重大。雜交水稻在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用,為我國乃至全世界的水稻增產(chǎn)做出了十分重大的貢獻(xiàn),水稻育性中的雄性不育性是雜種優(yōu)勢能夠有效利用的基礎(chǔ)。在水稻雄性生殖發(fā)育中,花藥和花粉的發(fā)育都扮演著十分重要的角色,而正常的花粉壁形成過程對花藥的發(fā)育有著必不可少的作用。在水稻生長發(fā)育過程中,花粉壁能夠保護(hù)雄性配子免受各種環(huán)境脅迫和病原體攻擊,并促進(jìn)花粉萌發(fā)。絨氈層細(xì)胞中孢粉素的生物合成對花粉壁的形成至關(guān)重要。近年來,在單子葉模式植物—擬南芥的花粉壁發(fā)育過程特別是孢粉素代謝研究方面取得了一定進(jìn)展,但水稻花粉壁形成中的孢粉素合成分子機(jī)制知之甚少。因此,為了增加對水稻花粉發(fā)育方面的了解,本實(shí)驗(yàn)通過篩選EMS誘導(dǎo)的秈稻品種9311突變體文庫,獲得了一份雄性不育突變體材料ospks2-1,并對其進(jìn)行了一系列的形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)的分析鑒定。主要研究結(jié)果如下:1.突變體ospks2-1的表型分析。ospks2-1表現(xiàn)出正常的營養(yǎng)生長,花序和花形態(tài),但其具有比9311更小和顏色更淺的花藥。ospks2-1花藥的花粉粒數(shù)少于9...
【文章來源】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)四川省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：60 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
ospks2-1的表型Fig.3.1.Phenotypeofospks2-1.
ospks2-1 花藥中正常發(fā)育（圖 3.2a 和 f）。在花藥發(fā)育的早期階段，ospks2-1 和WT 的花粉母細(xì)胞隨后在 8b 末期進(jìn)行減數(shù)分裂形成四分體（圖 3.2b 和 g），ospks2-1 和 WT 之間未觀察到可檢測的差異。然而，從四分體釋放小孢子后，ospks2-1 花藥的小孢子開始表現(xiàn)出異常發(fā)育。在第 9 時(shí)期，WT 花藥的小孢子是球形的（圖 3.2c），而 ospks2-1 花藥的小孢子是不規(guī)則形狀的（圖 3.2h）。在第10 時(shí)期，WT 的小孢子空泡化且呈圓形（圖 3.2d），而 ospks2-1 的小孢子表現(xiàn)為皺縮畸形（圖 3.2i）。在第 12 時(shí)期，WT 花藥室內(nèi)充滿成熟花粉粒，花粉壁完全成形并伴隨淀粉積累（圖 3.2e）。相比之下，ospks2-1 花粉粒的發(fā)育已中止（圖3.2j）。
圖 3.5 OsPKS2 基因結(jié)構(gòu)和 ospks2-1，ospks2-2 和 ospks2-3 的突變位點(diǎn)Fig. 3.5.OsPKS2 gene structure and mutation sites of ospks2-1, ospks2-2, and ospks2-3.黑 色 框 表 示 外 顯 子 ， 選 擇 位 于 OSPKS2 基 因 的 第 二 個(gè) 外 顯 子 中 的 序 列（5'-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3'和 5'-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3'）作為 sgRNA 的兩個(gè)獨(dú)立靶位點(diǎn)（參見補(bǔ)充表 1）。紅色字符表示 ospks2-1 中的 SNP 突變。綠色字符表示 PAM。紅色破折號表示 ospks2-2 和 ospks2-3 中由 CRISPR / Cas9 產(chǎn)生的突變位點(diǎn)（缺失）。The black boxes indicate the exons. The sequence (5’-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3’ and5’-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3’) located in the second exon of the OsPKS2 gene were selected as thetwo independent target sites of sgRNA, respectively (see Supplementary Table S1). The red characters indicate theSNP mutation in ospks2-1. The green characters indicate the PAM. The red dashes indicate the mutation events(deletions) generated by CRISPR/Cas9 in ospks2-2 and ospks2-3.為了驗(yàn)證雄性不育表型和候選 SNP 之間的連鎖性，我們隨機(jī)對 F2 群體中若干個(gè)體進(jìn)行了測序。結(jié)果表明，F(xiàn)2 中所有測序的 43 個(gè)雄性不育植株都具有該純
本文編號：3102360
【文章來源】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)四川省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：60 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
ospks2-1的表型Fig.3.1.Phenotypeofospks2-1.
ospks2-1 花藥中正常發(fā)育（圖 3.2a 和 f）。在花藥發(fā)育的早期階段，ospks2-1 和WT 的花粉母細(xì)胞隨后在 8b 末期進(jìn)行減數(shù)分裂形成四分體（圖 3.2b 和 g），ospks2-1 和 WT 之間未觀察到可檢測的差異。然而，從四分體釋放小孢子后，ospks2-1 花藥的小孢子開始表現(xiàn)出異常發(fā)育。在第 9 時(shí)期，WT 花藥的小孢子是球形的（圖 3.2c），而 ospks2-1 花藥的小孢子是不規(guī)則形狀的（圖 3.2h）。在第10 時(shí)期，WT 的小孢子空泡化且呈圓形（圖 3.2d），而 ospks2-1 的小孢子表現(xiàn)為皺縮畸形（圖 3.2i）。在第 12 時(shí)期，WT 花藥室內(nèi)充滿成熟花粉粒，花粉壁完全成形并伴隨淀粉積累（圖 3.2e）。相比之下，ospks2-1 花粉粒的發(fā)育已中止（圖3.2j）。
圖 3.5 OsPKS2 基因結(jié)構(gòu)和 ospks2-1，ospks2-2 和 ospks2-3 的突變位點(diǎn)Fig. 3.5.OsPKS2 gene structure and mutation sites of ospks2-1, ospks2-2, and ospks2-3.黑 色 框 表 示 外 顯 子 ， 選 擇 位 于 OSPKS2 基 因 的 第 二 個(gè) 外 顯 子 中 的 序 列（5'-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3'和 5'-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3'）作為 sgRNA 的兩個(gè)獨(dú)立靶位點(diǎn)（參見補(bǔ)充表 1）。紅色字符表示 ospks2-1 中的 SNP 突變。綠色字符表示 PAM。紅色破折號表示 ospks2-2 和 ospks2-3 中由 CRISPR / Cas9 產(chǎn)生的突變位點(diǎn)（缺失）。The black boxes indicate the exons. The sequence (5’-CCCGGAGCTGGCGCAGGAGGGCC-3’ and5’-CCTTGTCTACGTCTCCTCCAGC-3’) located in the second exon of the OsPKS2 gene were selected as thetwo independent target sites of sgRNA, respectively (see Supplementary Table S1). The red characters indicate theSNP mutation in ospks2-1. The green characters indicate the PAM. The red dashes indicate the mutation events(deletions) generated by CRISPR/Cas9 in ospks2-2 and ospks2-3.為了驗(yàn)證雄性不育表型和候選 SNP 之間的連鎖性，我們隨機(jī)對 F2 群體中若干個(gè)體進(jìn)行了測序。結(jié)果表明，F(xiàn)2 中所有測序的 43 個(gè)雄性不育植株都具有該純
本文編號：3102360
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