弱勢和早衰都是水稻的異常生長現(xiàn)象,這種現(xiàn)象最終會導(dǎo)致水稻嚴(yán)重減產(chǎn)。雖然這些異常生長背后的分子機(jī)制目前已經(jīng)得到廣泛研究,但弱勢和早衰是由復(fù)雜的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)控制的,仍需要進(jìn)一步研究。在本研究中,我們通過EMS(甲基磺酸乙酯)誘變秈稻品種93-11獲得了一個弱勢早衰突變體,暫時將其命名為wls5(weakness and leaf senescence5)。wls5突變體表現(xiàn)出一系列生長弱勢的表型。與野生型相比,wls5突變體的株高顯著降低,穗長變短,穗粒數(shù)減少,結(jié)實率下降,單株產(chǎn)量降低。組織學(xué)分析表明,wls5突變體的生長弱勢是由細(xì)胞長度變短引起的。其次,wls5在不同的生長階段表現(xiàn)出不同程度的早衰現(xiàn)象。與野生型相比,wls5突變體在早期萌發(fā)階段并未表現(xiàn)出衰老;播種15天后,葉尖有淡淡的黃色;隨后wls5的黃斑擴(kuò)大并加劇;然而,拔節(jié)期時,其新葉變?yōu)榫G色,然后在籽粒灌漿期再次表現(xiàn)出明顯的衰老。生理分析和透射電鏡的結(jié)果表明,wls5的葉綠體發(fā)育異常,葉綠體數(shù)量顯著減少,葉綠體變小,葉肉細(xì)胞中嗜鋨顆粒明顯增多;由于wls5突變體中積累了過量的活性氧,導(dǎo)致葉片中的葉綠素嚴(yán)重降解。掃描電鏡觀察結(jié)果表明,與野生型相比,wls5突變體葉片的氣孔密度更大,同時氣孔的長度和寬度變小。通過植物激素的測量,我們發(fā)現(xiàn)wls5突變體的內(nèi)源植物激素紊亂。與野生型相比,wls5中的水楊酸(SA)、赤霉素(GA3)和脫落酸(ABA)含量顯著降低,而吲哚乙酸(IAA)含量顯著升高。RNA-seq結(jié)果表明,參與氧化還原酶活性、氧化還原過程、對脫落酸的反應(yīng)、多細(xì)胞生物發(fā)育以及脫落酸激活的信號傳導(dǎo)途徑等衰老相關(guān)基因的表達(dá)水平在野生型和wls5突變體之間存在顯著差異。遺傳分析表明,wls5受單個隱性核基因控制。利用圖位克隆的方法,我們將WLS5精細(xì)定位到5號染色體上的29 kb的區(qū)間內(nèi)。通過對野生型和wls5進(jìn)行測序,我們發(fā)現(xiàn)LOC_Os05g04900的第一個外顯子中有3個堿基缺失,導(dǎo)致其表達(dá)蛋白中賴氨酸的缺失。在Nipponbare背景下敲除LOC_Os05g04900基因,敲除后的植株表現(xiàn)為葉片早衰,表明該基因是WLS5的候選基因。通過實時熒光定量PCR實驗,WLS5在水稻的不同組織內(nèi)均有表達(dá),在葉片、莖稈和根中表達(dá)量較高,而在幼穗、胚和種子中表達(dá)量較低。在該研究中,我們在水稻中鑒定了一個涉及植物生長發(fā)育和葉片早衰的新突變體。編碼表達(dá)蛋白的LOC_Os05g04900是WLS5的候選基因。對wls5突變體的進(jìn)一步分子研究將揭示其在植物生長和葉片衰老過程中的功能作用。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S511
【部分圖文】：

17圖 3.1 野生型和 wls5 突變體之間的表型比較Figure 3.1 Comparison of phenotype between wild-type and wls5 plants生型（93-11）和 wls5 的植株表型。Bar = 40 cm。（B，C）野生型和 wls5 的株高 20 株。**表示 P < 0.01（T 檢驗）。（D）野生型和 wls5 的穗部表型。Bar = 3 cm。、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和單株產(chǎn)量的統(tǒng)計分析。各測量 20 個穗。**表示 P < 0.01（T(93-11) and wls5 plants at maturity. Scale bar = 40 cm. (B, C) Statistical analysis of plann wild-type and wls5 plants. Twenty plants were measured. Error bars indicate SD; **P <otype of panicle between wild-type and wls5 plants. Scale bar = 3 cm. (E-H) Statistical aper panicle, setting rate and yield per plant between wild-type and wls5 plants. Twenr bars indicate SD; **P < 0.01 (Student's t test).

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第三章 結(jié)果與分析植物器官的大小是通過細(xì)胞分裂和細(xì)胞生長調(diào)節(jié)細(xì)胞數(shù)目和細(xì)胞大小來共同決定的（Krizek，2009）。為了研究 wls5 突變體器官變小的原因，我們對抽穗期的野生型和 wls5 進(jìn)行石蠟切片。通過觀察石蠟切片的結(jié)果并進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，wls5 的第二節(jié)間的橫向切面比野生型的�。▓D 3.2A，B）。通過統(tǒng)計分析表明，wls5 的細(xì)胞數(shù)僅為野生型的 89.2％（圖 3.2C）。第二節(jié)間的縱向切片顯示，wls5 的細(xì)胞大小發(fā)生顯著的變化（圖 3.2D）。wls5 的細(xì)胞長度僅為野生型的 55.9％，而wls5 和野生型的細(xì)胞寬度并無顯著差異（圖 3.2E，F(xiàn)）。以上結(jié)果表明，wls5 整體長勢較弱是由于細(xì)胞長度變短引起的。

圖 3.3 wls5 葉片衰老的鑒定Figure 3.3 Identification of leaf senescence in wls5A）分蘗期，野生型（93-11）和 wls5 的植物表型。Bar = 10 cm。（B）野生型和 wls5 的葉片表型。Bar = 2 cC）野生型和 wls5 葉片中的葉綠素含量。10 個生物學(xué)重復(fù)。**表示 P < 0.01（T 檢驗）。（D）野生型和 w片的光合速率。15 個生物學(xué)重復(fù)。**表示 P < 0.01（T 檢驗）。（E）野生型和 wls5 植物中葉綠素降解相關(guān)（SGR 和 RCCR1）（左）和衰老相關(guān)基因（Osh36 和 Osl57）（右）的表達(dá)。3 個生物學(xué)重復(fù)。**表示 P < 0T 檢驗）。（F）苗期，野生型和 wls5 葉片的透射電鏡觀察。C-葉綠體；OG-嗜鋨顆粒；SG-淀粉粒；G-基粒。) Wild-type (93-11) and wls5 plants at the tillering stage. Scale bar = 10 cm. (B) Leaf phenotype of wild-type and wlants. Scale bar = 2 cm. (C) Chlorophyll content of leaves in wild-type and wls5 plants. Error bars indicate SD, n = *P < 0.01 (Student's t test). (D) Photosynthesis rate of leaves in wild-type and wls5 plants. Error bars indicate SD, 5. **P < 0.01 (Student's t test). (E) Expression of CDGs (SGR and RCCR1) (Left) and other SAGs (Osh36 and Oslight) in wild-type and wls5 plants. Error bars indicate SD, n = 3. **P < 0.01 (Student's t test). (F) Transmissectron microscopy analysis of senescence leaves of wild-type and wls5 plants at seedling stage . C, chloroplast; Osmiophilic granule; SG, starch granule; G, grana thylakoid.我們還在整個生長期內(nèi)連續(xù)監(jiān)測了 wls5 突變體的葉片衰老表型，并發(fā)現(xiàn) wls5 在不同的生

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王霞;劉曉丹;于曉明;;鳳尾雞冠花耐鹽突變體的RAPD鑒定[J];吉林農(nóng)業(yè);2016年23期

2 王振業(yè);;水稻類病斑突變體研究進(jìn)展[J];生物技術(shù)世界;2015年06期

3 全瑞蘭;王青林;馬漢云;扶定;霍二偉;沈光輝;郭桂英;;水稻白化轉(zhuǎn)綠突變體研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)學(xué)通報;2015年12期

4 顧玉成,吳金平;利用離體培養(yǎng)技術(shù)篩選抗病突變體的研究進(jìn)展[J];湖北農(nóng)業(yè)科學(xué);2004年02期

5 舒翠玲,郭燕翔,胡美茹,欒堯,沈倍奮;人CD28分子突變體的構(gòu)建和表達(dá)[J];細(xì)胞與分子免疫學(xué)雜志;1999年02期

6 程淵,沈子威,趙南明,孫彤,王敖金,胡坤生;蜂毒突變體對紫膜質(zhì)子泵功能的影響[J];生物物理學(xué)報;1997年01期

7 劉士輝,黃培堂,黃翠芬;組織型纖溶酶原激活劑突變體的構(gòu)建、表達(dá)及特性分析[J];中國科學(xué)(B輯 化學(xué) 生命科學(xué) 地學(xué));1995年04期

8 周松茂,李代璽,徐光華;水稻輻射突變體遺傳變異的初步研究[J];遺傳;1985年02期

9 丁小令;矮桿、優(yōu)質(zhì)的水稻突變體[J];貴州農(nóng)業(yè)科學(xué);1986年01期

10 K.S.McKenzie;金衛(wèi);;一個水稻長粒型品種的半矮稈突變體[J];核農(nóng)學(xué)通報;1987年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 易小平;陳芳遠(yuǎn);盧升安;周開達(dá);;空間環(huán)境誘發(fā)水稻突變體特異親和性研究[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊）[C];1999年

2 楊曉璐;謝慶軍;馮健;鄭華坤;董國軍;錢前;左建儒;;水稻細(xì)胞分裂素反應(yīng)異常突變體的篩選和基因克隆[A];2011全國植物生物學(xué)研討會論文集[C];2011年

3 胡天岑;王奎鋒;李連維;陳靜;蔣華良;沈旭;;SARS冠狀病毒3CL蛋白酶突變體的結(jié)構(gòu)對其聚合-活性關(guān)系的提示[A];中國晶體學(xué)會第四屆全國會員代表大會暨學(xué)術(shù)會議學(xué)術(shù)論文摘要集[C];2008年

4 郝建平;郭美麗;裴雁曦;;擬南芥抗鹽突變體的RAPD分析[A];2004年北方七省市植物學(xué)年會論文集[C];2004年

5 林植芳;彭長連;徐信蘭;林桂珠;張景六;;兩個新的水稻缺葉綠素b突變體光合作用的熱穩(wěn)定性[A];中國植物生理學(xué)會第九次全國會議論文摘要匯編[C];2004年

6 何俊瑜;朱誠;蔣德安;陳靜;孫宗修;;水稻突變體對鎘的反應(yīng)及其對鎘的積累、分配特性[A];中國植物生理學(xué)會第九次全國會議論文摘要匯編[C];2004年

7 羅晨薇;程家森;謝甲濤;陳桃;姜道宏;付艷萍;;盾殼霉產(chǎn)孢缺陷突變體的分析[A];中國植物病理學(xué)會2016年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2016年

8 賈嬌;邢繼紅;董金皋;;擬南芥抗核盤菌突變體的篩選[A];中國植物病理學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

9 李國柱;申慧芳;;輻射誘變選育苦蕎高黃酮突變體的研究[A];第六屆核農(nóng)學(xué)青年科技工作者學(xué)術(shù)交流會暨中國核學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會核農(nóng)學(xué)分會論文集[C];2011年

10 李文強(qiáng);陳坤明;;一個水稻卷葉突變體的表型分析與基因定位[A];從植物科學(xué)到農(nóng)業(yè)發(fā)展——2012全國植物生物學(xué)大會論文集[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前5條

1 張雯雯;我科學(xué)家從玉米中提取出抗艾蛋白酶突變體[N];科學(xué)時報;2010年

2 本報記者 劉洋;尋找“美麗的偶然”[N];東方煙草報;2014年

3 記者 李天舒;玉米中可提取抗艾物質(zhì)[N];健康報;2010年

4 《知識分子》公眾號主筆 邸利會;基因編輯作物在中國該如何監(jiān)管[N];科技日報;2018年

5 科綜;水稻“長生不老”可被制約[N];大眾科技報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 ATUL PRAKASH SATHE;水稻斑點(diǎn)葉基因SPL40的圖位克隆及功能鑒定[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

2 余寧;水稻黃化苗基因CS3的圖位克隆與功能分析[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

3 王日欣;家蠶體形突變體樽蠶（tub）的定位克隆及分子機(jī)制探析[D];西南大學(xué);2018年

4 王閔霞;水稻分蘗調(diào)控基因OsIAA16的功能研究和d14突變體遺傳修飾因子的創(chuàng)制[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2016年

5 張婷;LATERAL FLORET 1調(diào)控水稻“三花小穗”發(fā)育的分子機(jī)制研究[D];西南大學(xué);2018年

6 李然紅;白樺早衰突變體的鑒定與研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2018年

7 王平陽;家蠶類鶉斑突變體q-l突變基因的功能研究[D];江蘇科技大學(xué);2018年

8 柴麗紅;PGRN突變體功能研究及PGRN相互作用分子的篩選與鑒定[D];陜西師范大學(xué);2011年

9 王蕾;環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的產(chǎn)物特異性分子改造及發(fā)酵制備研究[D];江南大學(xué);2018年

10 胡勤;組蛋白修飾酶GmFLD和HDA6的功能研究[D];華中師范大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黃升財;水稻半矮化突變體的特征及其形成機(jī)理初步解析[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

2 楊秀;玉米矮生突變體das的鑒定和基因定位[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

3 趙春艷;水稻弱勢早衰突變體wls5的鑒定及其基因克隆[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

4 陳婷;水稻顯性斑點(diǎn)葉突變體Spl26的鑒定[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

5 張琪琪;擬南芥kea3-S突變體的光合特性研究[D];上海師范大學(xué);2019年

6 胡江博;一份水稻器官變小突變體so1的遺傳分析和基因定位[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

7 趙清雯;IDH1 R132Q突變引起脂代謝紊亂的機(jī)制[D];廈門大學(xué);2017年

8 張麒;原發(fā)性肝癌中MEN1基因的突變體篩查及其蛋白穩(wěn)定性研究[D];廈門大學(xué);2018年

9 程彬;Halomonas sp. Y2中NhaD型Na~+/H~+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其突變體功能研究[D];山東大學(xué);2016年

10 操詹魁;新城疫病毒HN糖蛋白頭頸部相互作用區(qū)基因突變分析[D];山東大學(xué);2018年

本文編號：2819721