株高是水稻的重要農(nóng)藝性狀,決定了水稻的抗倒伏能力、理想株型和產(chǎn)量。鑒定挖掘并有效利用矮稈新資源,深入研究調(diào)控引起水稻矮稈的分子機(jī)制,將有助于加快水稻高產(chǎn)育種進(jìn)程,為分子設(shè)計(jì)育種改良水稻株型提供理論指導(dǎo)。本論文以水稻組培過(guò)程產(chǎn)生的小粒矮稈突變體small grain and dwarf 2（sgd2）為研究材料,對(duì)sgd2的表型進(jìn)行了鑒定,通過(guò)圖位克隆分離到一個(gè)影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因子SGD2,并對(duì)該基因進(jìn)行了深入研究,揭示了引起sgd2生長(zhǎng)發(fā)育缺陷的分子機(jī)制。全文結(jié)果如下:1.突變體sgd2與野生型Kitaake相比,在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期就表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)發(fā)育遲緩表型,種子萌發(fā)率低,幼苗矮小,根長(zhǎng)變短,生長(zhǎng)緩慢,抽穗拔節(jié)后,株高18.7 cm左右,各節(jié)間及穗部長(zhǎng)度均縮短,分蘗數(shù)減少,結(jié)實(shí)率降至4%左右。sgd2的種子呈現(xiàn)出小圓粒表型,其粒長(zhǎng)、粒寬均顯著下降,千粒重只有18.2 g左右,與Kitaake的27.8 g相比,降低了34.5%左右。2.激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),sgd2的莖尖頂端分生組織面積明顯小于Kitaake,成熟植株最上節(jié)間細(xì)胞切面觀察發(fā)現(xiàn),sgd2的縱向細(xì)胞長(zhǎng)度明顯小于Ki... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
英文縮略表
第一章 引言
    1.1 水稻株高的研究進(jìn)展
        1.1.1 水稻株高的形成機(jī)理
        1.1.2 水稻株高的遺傳機(jī)理
    1.2 水稻矮稈相關(guān)激素基因研究進(jìn)展
        1.2.1 水稻赤霉素矮稈相關(guān)基因研究進(jìn)展
        1.2.2 水稻赤霉素生物合成途徑
        1.2.3 水稻赤霉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑
        1.2.4 赤霉素與其它調(diào)節(jié)因子共同調(diào)控植物生長(zhǎng)
        1.2.5 油菜素內(nèi)酯參與調(diào)控水稻株高
        1.2.6 獨(dú)腳金內(nèi)酯參與調(diào)控水稻株高
    1.3 水稻粒型基因的研究進(jìn)展
    1.4 HD-Zip類轉(zhuǎn)錄因子研究進(jìn)展
        1.4.1 HD-Zip轉(zhuǎn)錄因子
        1.4.2 HD-Zip的分類及功能
        1.4.3 水稻中HD-Zip家族基因的研究進(jìn)展
    1.5 本研究的目的和意義
第二章 水稻小粒矮稈突變體sgd2的表型鑒定與分析
    2.1 材料與方法
        2.1.1 研究材料與田間種植
        2.1.2 農(nóng)藝性狀考察
        2.1.3 最上節(jié)間細(xì)胞切面觀察
        2.1.4 莖尖分生組織觀察
        2.1.5 穎殼表皮掃描電鏡觀察
    2.2 結(jié)果分析
        2.2.1 小粒矮稈突變體sgd2的表型分析
        2.2.2 最上節(jié)間細(xì)胞學(xué)觀察
        2.2.3 莖尖頂端分生組織觀察
        2.2.4 穎殼表皮細(xì)胞學(xué)觀察
    2.3 小結(jié)
第三章 水稻小粒矮稈基因SGD2的圖位克隆
    3.1 材料與方法
        3.1.1 材料大田種植
        3.1.2 植物總DNA的提取
        3.1.3 分子標(biāo)記設(shè)計(jì)
        3.1.4 候選基因預(yù)測(cè)及分析
        3.1.5 轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)載體的構(gòu)建
        3.1.6 敲除載體的構(gòu)建
        3.1.7 大腸桿菌介導(dǎo)的目的片段轉(zhuǎn)化
        3.1.8 農(nóng)桿菌的制備
    3.2 結(jié)果分析
        3.2.1 突變體sgd2的遺傳分析
        3.2.2 突變基因SGD2的精細(xì)定位和候選基因的鑒定
        3.2.3 轉(zhuǎn)基因功能驗(yàn)證
    3.3 小結(jié)
第四章 水稻SGD2基因的功能分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 植物RNA提取
        4.1.2 亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)
        4.1.3 GFP融合蛋白組織觀察
        4.1.4 蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        4.1.5 序列比對(duì)和進(jìn)化樹(shù)分析
        4.1.6 轉(zhuǎn)錄因子活性測(cè)定
        4.1.7 LUC/REN值即熒光素酶活性檢測(cè)
        4.1.8 酵母文庫(kù)篩選
        4.1.9 酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)
        4.1.10 酵母單雜交實(shí)驗(yàn)
        4.1.11 CRISPR-Cas9 構(gòu)建定點(diǎn)突變體
        4.1.12 過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株
        4.1.13 植物激素測(cè)定及處理實(shí)驗(yàn)
        4.1.14 第二片葉葉鞘長(zhǎng)度測(cè)量
        4.1.15 GUS染色實(shí)驗(yàn)
    4.2 結(jié)果分析
        4.2.1 SGD2蛋白分析
        4.2.2 SGD2同源蛋白及進(jìn)化樹(shù)分析
        4.2.3 SGD2基因的組織表達(dá)分析
        4.2.4 SGD2蛋白的亞細(xì)胞定位
        4.2.5 SGD2轉(zhuǎn)錄因子活性檢測(cè)
        4.2.6 sgd2突變體植物外源激素處理
        4.2.7 sgd2 突變體內(nèi)源過(guò)表達(dá)GA20ox1 基因
        4.2.8 赤霉素含量測(cè)定及GA合成途徑相關(guān)基因的表達(dá)
        4.2.9 SGD2與D18(GA3ox2)間的遺傳關(guān)系
        4.2.10 SGD2的互作蛋白
    4.3 小結(jié)
第五章 全文總結(jié)
    5.1 sgd2為隱性小粒矮稈突變體
    5.2 sgd2的株高和粒型突變是由細(xì)胞長(zhǎng)度變小引起的
    5.3 SGD2 是一個(gè)HD-Zip類轉(zhuǎn)錄因子
    5.4 SGD2 主要在未開(kāi)花的幼穗中表達(dá),SGD2 定位于細(xì)胞核
    5.5 SGD2是一個(gè)轉(zhuǎn)錄抑制子,不具有轉(zhuǎn)錄激活功能
    5.6 SGD2參與GA合成調(diào)控途徑
    5.7 SGD2參與多個(gè)生物學(xué)進(jìn)程,綜合調(diào)控水稻生長(zhǎng)發(fā)育
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3200578