水稻株型改良是提高水稻群體光合效率和水稻總產(chǎn)量的有效途徑之一。水稻葉片卷曲有利于塑造理想株型,雖然目前已經(jīng)克隆到一些調(diào)控水稻卷葉的基因,但控制水稻卷葉的分子機(jī)制有待繼續(xù)研究。本文以野生型水稻日本晴和秈稻9為材料,通過(guò)誘變或輻照處理,篩選到兩個(gè)與葉片形態(tài)相關(guān)的突變體。本研究采用圖位克隆和測(cè)序的方法,鑒定了導(dǎo)致葉片形態(tài)發(fā)生改變的基因,并對(duì)其在水稻中的表達(dá)模式及功能進(jìn)行了初步分析。1、水稻HD-ZIP IV家族基因URL1的克隆與表達(dá)分析在成熟期測(cè)量突變體url1的卷曲度,發(fā)現(xiàn)不同突變體植株葉片卷曲指數(shù)在0.53～0.67之間浮動(dòng)。url1突變體位于大側(cè)脈與小側(cè)脈之間的泡狀細(xì)胞面積均小于野生型日本晴中的泡狀細(xì)胞。以u(píng)rl1與Dullar雜交后F₂代作為定位群體,最后將基因鎖定在53kb的范圍內(nèi)。測(cè)序發(fā)現(xiàn),在突變體中,URL1基因終止密碼子后的第679個(gè)堿基發(fā)生了突變（C突變成T）。qRT-PCR測(cè)得URL1在突變體中的表達(dá)量比在野生型中高。亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示,URL1蛋白定位在細(xì)胞核內(nèi)。2、URL1基因的功能分析URL1基因功能驗(yàn)證表明,將pURL1::g URL1過(guò)表... 

【文章來(lái)源】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

HD-Zip家族蛋白結(jié)構(gòu)[48]

茫?延泄賾贖D-ZIPIV基因功能的研究幾乎都圍繞著植物表皮細(xì)胞分化展開(kāi)。擬南芥HD-ZipIV基因家族中共有16個(gè)家族成員，它們分別被命名為HDG1-HDG5、FWA(HGD6)、HDG7-HDG12、MERISTEMLAYER1(ATML1)、GLABRA2(GL2)、ANTHOCYANIN-LESS2(ANL2)和PROTODERMALFACTOR2(PDF2)[54]。研究人員利用擬南芥Paralogons程序(http://wolfe.gen.tcd.i.e./athal/dup)，對(duì)HD-ZIPIV家族不同基因間的親緣關(guān)系進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，HDG1-ANL2、HDG2-HDG3、HDG4-HDG5、FWA/HDG6-HDG7、HDG8-HDG9、HDG11-HDG12、和ATML1-PDF2形成了同源基因?qū)Γ鐖D所示（圖1.2）。圖1.2擬南芥HD-ZipIV基因的進(jìn)化關(guān)系Figure1.2EvolutionaryrelationshipofArabidopsisHD-ZipIVgenes[54]1.2.4.2HD-ZIPIV家族基因功能已知PDF2、ATML1和其他HD-ZipIV基因在植物表皮細(xì)胞特異性表達(dá)，PDF2與

NL1與植物細(xì)胞壁的機(jī)械性能調(diào)控有關(guān)[83]。1.2.53’UTR對(duì)基因表達(dá)的影響最早在兩個(gè)豌豆HD-ZIPIV基因，PaHB1和PaHB2的3’UTR中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)保守的含21個(gè)核苷酸的motif，5’-GGTGGTTCGGGTATTGACTTC-3’，隨后在擬南芥，向日葵，棉花中也發(fā)現(xiàn)存在該序列[53]。通過(guò)對(duì)不同物種HD-ZIPIV家族基因進(jìn)行比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，這一保守motif在擬南芥的16個(gè)HD-ZIPIV基因中有10個(gè)、在玉米的17個(gè)基因中有13個(gè)、在高粱的13個(gè)基因中有9個(gè)、在水稻的9個(gè)基因中有8個(gè)。此外，還有4個(gè)卷柏基因，四個(gè)蘚屬基因，其3’UTR中都包含了這一保守的motif。圖1.3擬南芥HD-ZIPIV基因中兩個(gè)保守的motif序列(紅色表示與其他序列不一致的堿基)Figure1.3Analysisoftheconserved3’UTRsequencemotifsinArabidopsisgenes(differencesfromtheconsensusareinred)此外，進(jìn)一步對(duì)HD-ZIPIV基因3’UTR序列進(jìn)行分析還發(fā)現(xiàn)，在已知的保守序列上游，還存在另外一個(gè)含19個(gè)核苷酸的motif，5’-GGAGTCAAGAACGCACCTC-3’，這一現(xiàn)象存在于所有已知含第一個(gè)保守序列的基因中。這兩個(gè)序列要么同時(shí)在3’UTR中出現(xiàn)，要么同時(shí)都不出現(xiàn)，說(shuō)明這兩個(gè)motif有某種功能上的聯(lián)系。由于這兩個(gè)motif不僅共同進(jìn)化而且部分互補(bǔ)，利用RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)軟件發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)位點(diǎn)能夠形成一個(gè)特殊的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)，莖環(huán)結(jié)構(gòu)[84]。因此，可以推論這兩個(gè)進(jìn)化上保守的motifs，通過(guò)后轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)控HD-ZIPIV基因的表達(dá)。

【參考文獻(xiàn)】：
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