葉綠體作為植物光合作用的主要器官,對其發(fā)育機制和功能的研究有助于挖掘作物光合潛力,提高作物產(chǎn)量。近年來,有不少的水稻葉綠體發(fā)育相關(guān)基因被報道,其功能也涉及到各個不同的方面。本研究以一個從秈稻品種中鑒100的EMS誘變突變體庫中分離出的萎黃葉突變體為研究對象,將該突變體命名為chlorotic and necrotic leaf 1（cnl1）。隨后,我們對cnl1進行了表型鑒定、生理生化及遺傳分析,并對目標基因進行了克隆和功能分析。主要結(jié)果如下:1)在大田自然條件下,約播種后40天,cnl1的老葉開始呈現(xiàn)出萎黃的表型。隨著生育期的推進,cnl1的黃化表型逐漸加重,至抽穗期,整株葉片都呈現(xiàn)出明顯的萎黃表型,較老的葉片甚至呈現(xiàn)出枯死的表型。與野生型相比,cnl1的葉片葉綠素含量明顯下降,葉肉細胞中葉綠體的結(jié)構(gòu)也遭到了破壞,其中最明顯的是類囊體片狀結(jié)構(gòu)的破壞。此外,在cnl1中,存在明顯的活性氧積累以及活性氧清除系統(tǒng)紊亂的現(xiàn)象。外源的抗氧化劑（抗壞血酸）能在一定程度上緩解突變體cnl1的表型。2)遺傳分析和基因定位的結(jié)果表明,突變體cnl1的表型由一對單隱性核基因控制,該基因LOC_... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

水稻ABC基因在染色體上的分布

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文第一章緒論2(DEANetal.,2001;DEANetal.,2005）。植物中ABCA-ABCG這7個亞族中的主要成員同時也廣泛存在于其他類真核生物中；而對于ABCH這個亞族來說，它只在昆蟲、硬骨魚、棘皮動物以及黏菌中被檢測到。迄今為止，在植物中沒有發(fā)現(xiàn)任何ABCH亞族的成員。同時，在植物中，存在一類特殊的細菌類型ABC轉(zhuǎn)運蛋白，被命名為ABCI亞族(VERRIERetal.,2008）。1.1.2水稻ABC轉(zhuǎn)運蛋白1.1.2.1水稻ABC基因的分布與進化通過繪制水稻ABC基因在各染色體上的分布圖，我們可以直觀地看出水稻ABC家族基因在12條染色體上分布密集程度存在著較大差異。大約有四分之一，其中涉及到5個亞族的ABC基因位于第1染色體上，而第7染色體和第10染色體上分別僅坐落著3個和4個ABC基因；此外，基因分布密集區(qū)域多以基因簇出現(xiàn)（圖1-1）。此外，在水稻基因組中兩個獨立的基因LOC_Os12g34010和LOC_Os03g21490分別被命名為ABCI3_1和ABCI3_2(GARCIAetal.,2004）；通過對水稻ABCI3_1和ABCI3_2蛋白的氨基酸序列比對分析，我們發(fā)現(xiàn)二者僅僅存在約11%的相似度（圖1-2）。圖1-1水稻ABC基因在染色體上的分布Fig.1-1ThedistributionofriceABCgenesonchromosomes.圖1-2水稻ABCI3_1和ABCI3_2蛋白氨基酸序列比對Fig.1-2AminoacidsuquencealignmentbetweenriceABCI3_1andABCI3_2proteins.

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文第一章緒論3對于植物研究而言，水稻和擬南芥是理想的模式植物研究材料(KOORNNEEFetal.,2010;HUetal.,2018）。水稻128個ABC基因中分別包含：ABCA1-6、ABCB1-27、ABCC1-17、ABCD1-3、ABCE1-2、ABCF1-6、ABCG1-50、ABCI1-17基因；顯而易見，ABCG亞族是成員數(shù)目最大的亞族。為了更好地了解水稻ABC蛋白家族之間各成員的進化關(guān)系，我們利用MEGA5.0軟件構(gòu)建了一個系統(tǒng)進化樹。從進化樹分析幾乎可以看出，與不同亞族的成員相比，各成員與所在同一亞族的其他成員之間明顯存在著更近的遺傳進化關(guān)系，而ABCI亞族的成員則相對分散在相隔較遠的進化枝上，這說明不同的ABCI蛋白在功能上可能存在較大差異。圖1-3水稻ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族進化樹(MEGA5構(gòu)建）Fig.1-3phylogenetictreeofriceABCtransporterproteinfamily(constructedbyMEGA5software）.1.1.2.2ABC基因的結(jié)構(gòu)與功能1.1.2.2.1ABCA亞族ABCA蛋白存在半分子ABCA（half-sizeABCA）和全分子ABCA（full-lengthABCA）兩種形式，半分子ABCA蛋白和全分子ABCA蛋白又分別稱作ATH（ABCtwohomologues）和AOH（ABConehomologue）(SANCHEZ-FERNANDEZetal.,2001;GARCIAetal.,2004）。在早期的陸地植物（如苔蘚類植物）中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了AOH同源體，而水稻基因組中缺乏AOH基因，這可能是由于該植物在進化過程中基因丟失造成的（Rensingetal.,2008）。植物中ABCA亞族轉(zhuǎn)運蛋白的


本文編號：3121795