水稻是世界上最重要的糧食作物之一。水稻粒形、穗長、種子萌發(fā)/休眠和落粒性等穗部性狀大多由復雜的數(shù)量性狀位點(Quantitative trait loci,QTL)控制,在水稻產量和品質中發(fā)揮重要的作用。目前,已有幾十個控制水稻穗部性狀的基因被克隆,但是對于它們的分子機理知道的甚少。因此,有必要克隆更多的不同類型的穗部性狀基因并研究其功能,對于深入認識穗部性狀發(fā)育調控機理有著重要的意義。本研究報道了一個新的穗部性狀調控基因OsGRF4的克隆、功能分析以及在育種中的應用,OsGRF4正調控粒形和穗長、負調控落粒性。研究結果為深入認識穗部性狀調控機制奠定基礎,同時為水稻高產育種提供重要的基因資源和技術支持。具體結果如下:1.將OsGRF4基因精細定位于水稻第2染色體33.2 kb的區(qū)間,此區(qū)間包含3個候選基因(LOC_Os02g47280,LOC_Os02g47290和LOC_Os02g47300),LOC_Os02g 47280編碼一生長調控因子OsGRF4,屬于GRF蛋白家族。超表達和RNA干涉證明LOC<...

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要縮略詞表
第1章 文獻綜述
    1.1 水稻粒形的經典遺傳、QTL定位和克隆
        1.1.1 水稻粒形的經典遺傳研究
            1.1.1.1 粒形各性狀的遺傳特性
            1.1.1.2 粒形各性狀間的相關關系
        1.1.2 水稻粒形性狀QTL的定位及與環(huán)境的互作
            1.1.2.1 水稻粒形QTL定位群體的主要類型
            1.1.2.2 水稻粒形QTL的定位
            1.1.2.3 水稻粒形QTL的一因多效
            1.1.2.4 水稻粒形QTL的上位性作用以及與環(huán)境的互作
        1.1.3 水稻粒形性狀QTL的克隆及分子機理
        1.1.4 水稻粒形基因的利用及展望
    1.2 水稻穗粒數(shù)和穗型基因的克隆及其分子機理
    1.3 生長調控因子蛋白家族及microRNA396的研究概況
        1.3.1 生長調控因子的定義及功能
        1.3.2 水稻和玉米GRF基因家族
        1.3.3 擬南芥GRF基因家族
        1.3.4 microRNA396對靶基因的調控及其功能
    1.4 研究目的和意義
第2章 水稻穗部性狀調控基因OsGRF4的克隆
    2.1 材料與方法
        2.1.1 試驗材料
        2.1.2 NIL-OsGRF4與NIL-Osgrf4的種植及穗部性狀表型調查
        2.1.3 水稻DNA的提取以及質量檢測
        2.1.4 PCR和非變性聚丙烯酰胺電泳(Polyacrylamidegelelectrophoresis,PAGE)
        2.1.5 瓊脂糖電泳
        2.1.6 InDel標記開發(fā)、定位群體構建、OsGRF4基因的精細定位
        2.1.7 超表達和RNA干涉載體構建及其遺傳轉化
        2.1.8 OsGRF4基因全長cDNA序列和啟動子序列分析
        2.1.9 水稻總RNA的提取
        2.1.10 反轉錄PCR
        2.1.11 熒光定量PCR
        2.1.12 構建融合表達載體驗證OsGRF4基因的功能位點
        2.1.13 亞細胞定位載體構建及水稻原生質體轉化
        2.1.14 離層切片的制作及觀察
        2.1.15 穎殼細胞大小和細胞數(shù)目觀察
        2.1.16 植物激素含量的測定
        2.1.17 OsGRF4 基因功能標記的開發(fā)與驗證
    2.2 結果與分析
        2.2.1 OsGRF4基因對表型的影響
        2.2.2 NIL-OsGRF4與NIL-Osgrf4籽粒灌漿速度的比較
        2.2.3 OsGRF4基因的精細定位與候選基因的預測
        2.2.4 LOC_Os02g47280的轉基因互補試驗
        2.2.5 OsGRF4基因的表達模式分析
        2.2.6 親本OsGRF4的基因結構比較分析
        2.2.7 OsGRF4基因序列在不同水稻材料中的變異
        2.2.8 構建融合表達載體驗證OsGRF4基因的功能位點
        2.2.9 OsGRF4蛋白的亞細胞定位
        2.2.10 OsGRF4基因通過改變離層結構影響籽粒的落粒性
        2.2.11 OsGRF4基因主要通過增加細胞長度來影響籽粒大小
        2.2.12 OsGRF4基因可能通過改變激素含量而影響穗部性狀表型
        2.2.13 OsGRF4對細胞周期、細胞分裂素和穗部性狀基因表達量的影響
        2.2.14 OsGRF4 基因功能標記的開發(fā)及驗證
    2.3 討論
第3章 轉錄組測序挖掘OsGRF4的調控基因
    3.1 材料與方法
        3.1.1 試驗材料
        3.1.2 建庫測序流程和生物信息分析流程
        3.1.3 DEGs與報道的穗部性狀QTL在染色體上的共定位
        3.1.4 RT-qPCR驗證DEGs的表達
    3.2 結果與分析
        3.2.1 NIL-OsGRF4和NIL-Osgrf4的轉錄組測序質量較高
        3.2.2 鑒定NIL-OsGRF4和NIL-Osgrf4之間的差異表達基因
        3.2.3 差異表達基因GO富集分析
        3.2.4 差異表達基因KEGG通路分析
        3.2.5 DEGs與報道的穗部性狀QTL在染色體上的共定位
        3.2.6 通過RT-qPCR驗證DEGs的表達
    3.3 討論
第4章 OSGRF4基因在水稻高產育種中的應用
    4.1 材料與方法
        4.1.1 試驗材料
        4.1.2 各組合品比試驗設計
    4.2 結果與分析
        4.2.1 海南大區(qū)品比組合的產量性狀表現(xiàn)
        4.2.2 海南大區(qū)品比組合的生育期及產量表現(xiàn)
        4.2.3 2015年中稻多點品比遲熟組合的產量性狀表現(xiàn)
        4.2.4 2015年中稻多點品比遲熟組合生育期及產量表現(xiàn)
    4.3 討論
第5章 全文總結與研究展望
    5.1 本研究主要結論
    5.2 本研究主要特色與創(chuàng)新點
    5.3 研究展望
參考文獻
附錄1 用于定量PCR的引物
附錄2 轉錄組測序鑒定的80個差異表達基因
致謝
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本文編號：3764047