本文關(guān)鍵詞：玉米籽粒發(fā)育基因UBL1的克隆與功能分析

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【摘要】：玉米作為一種重要的糧食和飼料作物,在世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。從基因?qū)用嫔涎芯坑衩鬃蚜０l(fā)育,不僅有助于我們認(rèn)識(shí)其發(fā)育的分子機(jī)制,而且還可以為玉米的分子改良提供可能的方法和途徑。前人的研究表明,大約有300個(gè)基因位點(diǎn)控制著可見的玉米籽粒表型。得益于玉米突變體庫的構(gòu)建以及克隆方法的發(fā)展,目前越來越多的科學(xué)家正加入到這一研究領(lǐng)域。本研究利用Mutator活性系與B73雜交,在F2代群體中鑒定了一個(gè)籽粒大小呈現(xiàn)3：1分離的ubll突變體。表型分析發(fā)現(xiàn),突變體的幼苗以及籽粒的發(fā)育都存在缺陷。進(jìn)一步組織學(xué)和細(xì)胞學(xué)的分析表明,該突變體籽�；颗呷檗D(zhuǎn)移層細(xì)胞存在發(fā)育上的缺陷。利用轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法,獲得了該突變體的候選基因UBL1 (U6 biogenesis like 1)。通過篩選本實(shí)驗(yàn)室的玉米籽粒突變體庫,獲得了ubll的一個(gè)等位突變體,ubll-2.利用Mu活性系與ubl1/UBLl雜合體植株雜交,獲得了另外兩個(gè)等位突變體,ubl1-3和ubl1-4.此外,將UBL1基因的編碼區(qū)轉(zhuǎn)入到玉米Hill中,獲得9個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)基因株系。將這些轉(zhuǎn)基因位點(diǎn)導(dǎo)入到突變體的背景中,成功地互補(bǔ)了突變體的表型。以上結(jié)果表明,我們成功克隆了控制玉米籽粒發(fā)育的UBL1基因。對UBLl的表達(dá)模式分析表明,該基因在玉米的各個(gè)器官和組織中都有表達(dá)。隨著發(fā)育的進(jìn)行,表達(dá)量逐漸降低。為了研究UBL1的功能,利用其蛋白序列進(jìn)行PSI-BLAST,發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)在酵母和人類上已經(jīng)報(bào)道的屬于2H磷酸二酯酶超家族的基因USB1和hUSBl,蛋白序列比對以及三級(jí)結(jié)構(gòu)模擬表明,UBL1也是屬于該家族的基因。將玉米的UBL1在擬南芥同源基因的突變體Atubll中過表達(dá)并成功互補(bǔ)了其生長發(fā)育缺陷的表型,表明了該基因在擬南芥和玉米中功能的保守性。進(jìn)一步的研究表明,UBL1編碼一個(gè)RNA外切酶。該酶具有兩個(gè)保守的H-X-T/S-X (X代表疏水氨基酸)結(jié)構(gòu)域,能夠?qū)φ婧松飪?nèi)含子剪切復(fù)合體上的重要組分U6 snRNA的3’端進(jìn)行修飾。UBL1功能喪失后會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)U6 snRNA含量降低,并產(chǎn)生含有異常3’末端的U6分子。進(jìn)一步對RNA-seq數(shù)據(jù)的分析表明,在U6缺陷的ubll突變體中,存在大量的pre-mRNA切割缺陷,分布于969個(gè)基因中的1154個(gè)內(nèi)含子表現(xiàn)出了明顯的內(nèi)含子滯留特征。利用RT-PCR,檢測了38個(gè)可能的滯留事件,其中33個(gè)得到了實(shí)驗(yàn)證實(shí)。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,UBLl基因通過影響pre-mRNA中的內(nèi)含子的剪切進(jìn)而影響了玉米籽粒和植株的發(fā)育。這一發(fā)現(xiàn)豐富了玉米籽粒發(fā)育調(diào)控的分子機(jī)理研究,同時(shí)也增進(jìn)了我們對內(nèi)含子剪切的認(rèn)識(shí)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S513;Q943.2

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 張存潔;李杰芬;;水分脅迫對冬麥籽粒發(fā)育過程中脫落酸水平的影響[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1990年03期

2 黃升謀;鄒應(yīng)斌;敖和軍;;植物激素與谷類作物籽粒發(fā)育[J];植物生理學(xué)通訊;2007年01期

3 居學(xué)海;張長波;宋正國;韓立娜;陸仲煙;王景安;劉仲齊;;水稻籽粒發(fā)育過程中各器官鎘積累量的變化及其與基因型和土壤鎘水平的關(guān)系[J];植物生理學(xué)報(bào);2014年05期

4 盛宏達(dá),奚雷,王韶唐;小麥籽粒發(fā)育初期土壤水分虧缺對植株各部位光合作用的影響[J];植物生理學(xué)報(bào);1986年02期

5 樊高瓊;劉帆;邵慶勤;任萬軍;楊文鈺;;小麥蛋白質(zhì)和淀粉含量與籽粒發(fā)育過程中內(nèi)源激素含量的關(guān)系[J];植物生理學(xué)通訊;2007年01期

6 陳錦新,張國平;大麥籽粒發(fā)育期β-葡聚糖含量動(dòng)態(tài)及與氣象因子的關(guān)系[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2002年04期

7 申麗霞;王璞;孫西歡;;紫外-可見分光光度法測定玉米不同部位籽粒早期發(fā)育的生理指標(biāo)[J];光譜學(xué)與光譜分析;2009年09期

8 ;[J];;年期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 葛培;李珊珊;郭廣芳;晏月明;;干旱脅迫下小麥籽粒發(fā)育比較蛋白質(zhì)組分析[A];2010中國作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2010年

2 李春喜;石惠恩;郭天財(cái);;小麥籽粒發(fā)育過程中硝酸還原酶活性的動(dòng)態(tài)變化[A];第一屆全國青年作物栽培作物生理學(xué)術(shù)會(huì)文集[C];1993年

3 王若仲;蕭浪濤;嚴(yán)欽泉;;內(nèi)源激素及植酸合成酶與亞種間雜交水稻籽粒發(fā)育關(guān)系研究[A];中國植物生理學(xué)會(huì)全國學(xué)術(shù)年會(huì)暨成立40周年慶祝大會(huì)學(xué)術(shù)論文摘要匯編[C];2003年

4 李秀菊;職明星;劉易科;;不同粒型小麥籽粒發(fā)育過程中細(xì)胞分裂素含量變化[A];21世紀(jì)作物科技與生產(chǎn)發(fā)展學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2002年

5 唐瑭;梁建生;;糖和激素對亞種間雜交稻籽粒發(fā)育及蔗糖合成酶活性的調(diào)節(jié)[A];2007中國植物生理學(xué)會(huì)全國學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2007年

6 高利艷;王愛麗;李小輝;晏月明;;小麥籽粒發(fā)育過程中的蛋白質(zhì)組分析[A];中國作物學(xué)會(huì)2007年全國作物遺傳育種學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

7 張艷霞;劉正輝;李剛?cè)A;王強(qiáng)盛;王紹華;丁艷鋒;;水稻籽粒發(fā)育和胚乳中淀粉結(jié)構(gòu)形成機(jī)理[A];中國作物學(xué)會(huì)栽培專業(yè)委員會(huì)換屆暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 記者 張鳳環(huán);我省玉米長勢良好[N];河北經(jīng)濟(jì)日報(bào);2010年

2 麗君;小麥拌種肥四法[N];山西科技報(bào);2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李見坤;玉米籽粒發(fā)育基因UBL1的克隆與功能分析[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 竇瑤;14-3-3蛋白在玉米籽粒發(fā)育過程中的功能機(jī)制研究[D];吉林大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 秦雁宇;玉米籽粒發(fā)育與籽粒小穗柄卸載關(guān)系的研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

2 陳軍;小麥籽粒多酚氧化酶活性及其同工酶的研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

3 許微;小麥TaBEⅢ基因的克隆及淀粉合成相關(guān)基因在籽粒發(fā)育期的表達(dá)分析[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

4 劉惠惠;超高產(chǎn)夏玉米根系生理特性及其對籽粒發(fā)育的調(diào)控[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

5 孟佳佳;種植密度對玉米雌雄穗分化及籽粒發(fā)育的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

6 王玉霞;脫落酸（ABA）對亞種間雜交稻籽粒發(fā)育及蔗糖合酶活性的調(diào)節(jié)機(jī)理研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2007年

7 盛婧;小麥內(nèi)源激素與籽粒發(fā)育和充實(shí)關(guān)系的研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2001年

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