本文選題：甘藍型油菜　切入點：矮稈突變體　出處：《華中農(nóng)業(yè)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：株高是株型的重要組成部分,也是影響作物產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)性狀。小麥和水稻半矮稈基因的應用是第一次“綠色革命”成功的關(guān)鍵。半矮稈基因的利用顯著降低了水稻和小麥植株的高度,增強了植株的倒伏抗性、耐肥性,同時還提高了收獲指數(shù),從而顯著地增加了水稻和小麥的產(chǎn)量。油菜是我國重要的油料作物之一,現(xiàn)有的油菜品種植株高大,易因倒伏而導致產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降。油菜矮稈突變體較少,對油菜株型調(diào)控的分子機理研究有限。因此,篩選矮稈突變體,克隆相關(guān)基因,闡明油菜株高的形成機制,對于油菜的矮化育種具有重要意義。本研究以甘藍型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)矮稈突變體ds-3為材料,對株高基因DS-3進行了遺傳定位,并最終克隆了控制矮稈性狀的矮稈基因ds-3,該基因編碼赤霉素(GA)信號轉(zhuǎn)導抑制因子DELLA蛋白,命名為Bna C07.rga-ds。本研究還對Bna C07.rga-ds及其同源基因進行了功能分析。此外,本研究對油菜矮稈突變體ds-4的矮稈基因進行了精細定位。主要結(jié)果如下:1.矮稈基因DS-3的定位、克隆以及功能驗證突變體ds-3苗期葉片暗綠,植株匍匐生長。成熟期,植株株高及其各構(gòu)成因子:第一分枝高度,節(jié)間數(shù)目,節(jié)間長度以及主花序長度均顯著降低。此外,ds-3下胚軸的伸長對外源GA3處理的敏感性減弱。F1雜種的株高介于ds-3與野生型“華雙5號”之間;BC1和F2群體株高分離比分別符合1:1和1:2:1的預期值,表明矮稈性狀受單個不完全顯性基因控制。BSA分析將目標基因DS-3定位在C07染色體兩個SSR標記(Bo GMS4033和Bo GMS4044)之間,兩個標記之間的遺傳距離為6 c M。DS-3基因一側(cè)4個連鎖的SSR標記對應的C07染色體區(qū)段與A06染色體上株高基因Bna A06.RGA區(qū)段存在很好的共線性。在C07染色體目標區(qū)間內(nèi),存在與Bna A06.RGA同源的Bna C07.RGA,因此后續(xù)研究中將Bna C07.RGA作為DS-3的候選基因。比較測序發(fā)現(xiàn),突變體ds-3的Bna C07.rga-ds基因編碼區(qū)第272位核苷酸發(fā)生了C?T突變,該突變導致DELLA蛋白N端保守結(jié)構(gòu)域VHYNP的脯氨酸(P)被替換成亮氨酸(L)。位點特異性標記分析結(jié)果表明,該點突變與F2和BC1群體株高共分離。在擬南芥中分別表達Bna C07.RGA和Bna C07.rga-ds,Bna C07.RGA的轉(zhuǎn)基因植株株高與野生型沒有顯著差異,而Bna C07.rga-ds能顯著降低植株高度。酵母雙雜交試驗結(jié)果顯示:GA能介導Bna C07.RGA與受體GID1a的結(jié)合,但不能介導Bna C07.rga-ds與GID1a的互作。2.甘藍型油菜RGA的拷貝數(shù)、進化分析及功能鑒定以擬南芥At RGA的氨基酸序列,進行雙向BLASTp比對,在白菜、甘藍以及甘藍型油菜基因組中分別鑒定到2個Bra RGA基因,2個Bol RGA基因以及4個Bna RGA基因。基于核苷酸序列的進化樹以及氨基酸序列一致性的分析結(jié)果均發(fā)現(xiàn),油菜的4個Bna RGA基因來源于白菜的2個Bra RGA基因以及甘藍的2個Bol RGA基因,構(gòu)成4個直系同源基因?qū)?RT-PCR分析發(fā)現(xiàn),ds-3的4個Bna RGAs基因在莖稈與葉片中均有表達;GA處理能增強Bna RGA基因表達,但其響應GA的模式不盡相同。酵母雙雜交試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),GA能介導各Bna RGA蛋白與GID1a互作。此外,通過比較ds-1與ds-3兩矮稈突變位點對株高的影響發(fā)現(xiàn),DS-3(Bna C07.RGA)對莖稈伸長的調(diào)控力要弱于DS-1(Bna A06.RGA)。3.矮稈基因DS-4的精細定位矮稈突變體ds-4幼苗期葉片皺縮、向下卷曲,植株匍匐生長,成熟期植株矮小。此外,ds-4的種子萌發(fā)率較低,下胚軸變短明顯,開花前期莖頂端表現(xiàn)出輕微的正向地性,但暗形態(tài)建成表現(xiàn)正常。將矮稈突變體ds-4和野生型ZY821雜交,比較發(fā)現(xiàn),F1的株高遠低于中親值,更接近矮稈親本ds-4;F2和BC1群體植株可以明顯地劃為矮稈類型和正常類型,而且矮稈類型和正常類型的分離比分別符合3:1和1:1。BSA分析將目標基因DS-4定位于油菜C05染色體介于In Del標記ID-147與ID-162之間25.6 c M的區(qū)間內(nèi)。隨后,基于雙親重測序的數(shù)據(jù)在目標區(qū)間開發(fā)了4個連鎖的CAPS標記,利用這些標記從F2群體高稈表型的植株中篩選交換單株,進而將DS-4定位在SNP2CAPS-1和SNP2CAPS-4之間4.1 M的物理區(qū)間。隨后,在目標區(qū)間內(nèi)開發(fā)了多個SNP標記,利用SNPseq?分型技術(shù)篩選BC1F2分離群體中在SNP2CAPS-4和SNP2CAPS-39之間的交換單株。最終,將DS-4鎖定在SNP32和SNP40之間,對應于甘藍型油菜“Darmor-bzh”基因組C05染色體上約為475 kb的區(qū)間內(nèi)。
[Abstract]:Plant height is an important part of the plant, is also the important foundation of crop yield. The application of semi dwarf gene of wheat and rice is the key to the first "green revolution" successful. By using the semi dwarf gene significantly reduced the rice and wheat plant height, enhanced plant fertilizer tolerance and lodging resistance. At the same time also increased the harvest index, which significantly increased the yield of rice and wheat. Rape is one of the most important oil crops in China, rapeseed plants existing tall, easily lead to lower production, quality decline due to lodging. Rape dwarf mutant of rape plant is less, the molecular mechanism of regulation is limited. Therefore, screening of dwarf mutant, gene cloning, clarify the formation mechanism of plant height, has important significance for breeding dwarf rapeseed. In this study, Brassica napus (Brassica napus, AACC, 2n=38) dwarf Mutant ds-3 as material, the plant height gene DS-3 genetic location, and finally cloned the dwarf gene ds-3 controlling dwarf phenotype, the gene encoding gibberellin (GA) inhibitory factor DELLA protein signal transduction, named Bna C07.rga-ds., the study of Bna C07.rga-ds and its homologous genes were functional analysis. In addition, the study of dwarf the gene of rape dwarf mutant DS-4 in the fine mapping. The main results are as follows: 1. dwarfing genes DS-3, cloning and functional verification of ds-3 mutant seedling leaves dark green, plants prostrate growth. Maturity, plant height and its various components: the first branch height, internode number and internode length and the length of main inflorescence were significantly decreased. In addition, between ds-3 on Hypocotyl Elongation sensitivity to exogenous GA3 treatment reduced plant height of.F1 hybrids between ds-3 and wild type "Huashuang No. 5"; the BC1 and F2 groups The height of separation with 1:1 and 1:2:1 respectively than the expected value, showed that the dwarf trait controlled by a single incompletely dominant gene control.BSA analysis target gene DS-3 located on chromosome C07 two SSR markers (Bo GMS4033 and Bo GMS4044), the genetic distance between the two markers was 6 C M.DS-3 gene on the side of 4 SSR markers the corresponding C07 chromosome region on the A06 chromosome of plant height gene Bna A06.RGA section there exist good linear. C07 chromosome in the target range, there are Bna A06.RGA and homologous Bna C07.RGA, Bna C07.RGA, so further research as a candidate gene of DS-3. Comparison was found, the C mutant ds-3 Bna C07.rga-ds the 272nd gene encoding region nucleotide? T mutation, the mutation causes a proline DELLA N terminal protein conserved domain VHYNP (P) is replaced by leucine (L). Site specific marker analysis results show that the Point mutations with F2 and BC1 groups were isolated respectively. The height of the expression of Bna C07.RGA and Bna C07.rga-ds in Arabidopsis thaliana, there was no significant difference between the Bna C07.RGA transgenic plant height and wild type, Bna and C07.rga-ds can significantly reduce the plant height. The yeast two hybrid experiment results show that GA can bind to C07.RGA receptor mediated Bna and GID1a C07.rga-ds, but not Bna mediated by interaction with GID1a copy number.2. RGA of Brassica napus, phylogenetic analysis and functional characterization of the amino acid sequence of the Arabidopsis At RGA, two-way BLASTp comparison in Chinese cabbage, cabbage and Brassica napus genome were identified to 2 Bra 2 Bol RGA gene, RGA gene and 4 Bna of RGA gene were found. Phylogenetic tree of nucleotide sequence and amino acid sequence analysis of the consistency of the results based on the 2 rape of the 4 Bna RGA gene from Chinese cabbage RGA gene and 2 Bra of cabbage Bol RGA gene, 4 orthologous gene pairs; RT-PCR analysis showed that 4 Bna RGAs of ds-3 gene in the stem and leaf tissues; GA can enhance the expression of Bna RGA gene, but the response of GA model is not the same. The yeast two hybrid results showed that GA could mediate the Bna RGA protein interaction with GID1a. In addition, site effect on plant height was found by comparing the DS-1 and ds-3 two DS-3 dwarf mutation, (Bna C07.RGA) on the regulation of stem elongation is weaker than DS-1 (Bna A06.RGA) fine mapping of dwarf mutant DS-4 in seedling stage.3. dwarf gene DS-4 in the leaves of shrinkage, downward curling, creeping plants the growth and maturity of dwarf DS-4. In addition, the seed germination rate was low, hypocotyl shortening significantly, early stem apex showed positive to slight flowering, but skotomorphogenesis showed normal. The dwarf mutant DS-4 and wild type ZY821 hybrid, comparison, F 1 lines below the high parent value, closer to the dwarf parent DS-4; F2 and BC1 populations were significantly classified as dwarf type and normal type, and dwarf type and normal type separation ratio are in line with the analysis of 3:1 and 1:1.BSA target gene DS-4 is located on chromosome C05 between In rape Del markers ID-147 and ID-162 interval 25.6 C M. Then, the parents re sequencing data developed 4 CAPS markers linked to the target range based on the screening exchange plant from high plants in F2 population culm phenotype using these markers, and the location of DS-4 in between SNP2CAPS-1 and SNP2CAPS-4 4.1 M physical interval. Then, a number of SNP mark, developed in the target range by SNPseq? Exchange plant between SNP2CAPS-4 and SNP2CAPS-39 genotyping screening BC1F2 populations. Finally, DS-4 will be locked in between SNP32 and SNP40, corresponding to Brassica oil The genomic C05 chromosome of the vegetable "Darmor-bzh" is within the interval of about 475 KB.

【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S565.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳昆侖;;小麥矮稈基因研究和利用簡述[J];青海農(nóng)林科技;2006年03期

2 O.N.Singh;Mahatim Singh;于振文;;不同品種不同施氮量對矮稈小麥氮素利用的效應[J];麥類作物學報;1982年03期

3 田良才;矮蘭麥矮稈基因的初步分析[J];作物品種資源;1987年04期

4 唐國順;薛秀莊;;矮變1號小麥矮稈基因的染色體臂定位[J];陜西農(nóng)業(yè)科學;1988年06期

5 M.D.Gale;S.Youssefian;郭保宏;;小麥矮稈基因(二)[J];麥類作物學報;1988年01期

6 程治軍，呂知敏;小麥的矮稈基因及其研究方法[J];作物雜志;1995年04期

7 郭保宏，宋春華，賈繼增;我國46個小麥品種的矮稈基因分析[J];麥類作物學報;1996年05期

8 許琦;楊娜;柴永峰;楊淑巧;趙智勇;裴蕾;郭文治;劉躍鵬;;中國小麥主要矮稈基因的分布及其對株高的影響[J];西北農(nóng)業(yè)學報;2014年05期

9 王山葒,孟凡華,楊麗,劉秉華;矮稈基因?qū)π←湶煌r(nóng)藝性狀的影響[J];麥類作物學報;2001年04期

10 趙和;小麥矮稈基因研究和利用現(xiàn)狀[J];河北農(nóng)業(yè)科學;2004年04期

相關(guān)會議論文 前9條

1 程治軍;張立國;秦瑞珍;邱楊;萬建民;;水稻顯性矮稈突變體986083D的遺傳及定位[A];全國植物分子育種研討會摘要集[C];2009年

2 羅大剛;張淑萍;;水稻矮稈小粒雙隱性突變體的遺傳育種研究[A];中國的遺傳學研究——中國遺傳學會第七次代表大會暨學術(shù)討論會論文摘要匯編[C];2003年

3 程治軍;張立國;邱楊;秦瑞珍;萬建民;;水稻顯性矮稈突變體986083D的遺傳及定位[A];2008中國作物學會學術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

4 劉選明;楊遠柱;陳彩艷;唐平徠;劉斌;符辰建;;利用體細胞無性系變異篩選水稻株1S矮稈突變體研究[A];21世紀作物科技與生產(chǎn)發(fā)展學術(shù)討論會論文集[C];2002年

5 李欣;隋炯明;梁國華;嚴長杰;嚴松;顧銘洪;;秈稻多蘗矮株高的遺傳分析及其矮稈基因定位[A];江蘇省遺傳學會第七屆代表大會暨學術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2006年

6 王立靜;哈麗旦;張素梅;徐春花;李啟芳;劉保申;;新的玉米顯性矮稈突變基因的鑒定與遺傳分析[A];2008中國作物學會學術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

7 楊麗;劉秉華;劉宏偉;朱光;王山葒;周陽;孟繁華;;小麥品種“輪選987”的選育與推廣[A];中國作物學會2006年學術(shù)年會論文集[C];2006年

8 王曉偉;馬東欽;許蘭杰;朱有朋;詹克慧;;黃淮麥區(qū)部分小麥種質(zhì)資源中矮稈基因的分布[A];全國植物分子育種研討會摘要集[C];2009年

9 楊麗;王山葒;劉秉華;;利用矮敗小麥建立高效育種技術(shù)新體系[A];2005年全國學術(shù)年會農(nóng)業(yè)分會場論文專集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前5條

1 王君平;矮敗小麥成為小麥良種“加工廠”[N];人民日報;2006年

2 ;約萬年前人類已選出水稻高產(chǎn)基因[N];新華每日電訊;2011年

3 禾軍;生態(tài)條件如何影響農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易[N];科技日報;2003年

4 周錚;盡快設立矮敗小麥研究國家專項[N];農(nóng)民日報;2006年

5 本報記者　邵文杰 　　;麥田的守望者[N];光明日報;2004年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 趙波;甘藍型油菜矮稈基因定位、克隆及功能分析[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2017年

2 王力敏;甘藍型油菜應答干旱脅迫的組學研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2017年

3 楊志遠;矮稈基因Rht18對普通小麥農(nóng)藝性狀的效應及其對外源GA_3的響應[D];西北農(nóng)林科技大學;2016年

4 唐娜;矮稈基因在小麥抗旱節(jié)水選育中的利用研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2009年

5 朱斌;天然異源四倍體甘藍型油菜中亞基因組的分離及互作[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2016年

6 邵玉嬌;種內(nèi)與種間非整倍性對甘藍型油菜基因表達的擾亂[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2016年

7 張曉科;中國小麥矮稈基因和春化基因分布及小麥品質(zhì)相關(guān)性狀多重PCR體系建立[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2007年

8 王效華;甘藍型油菜根構(gòu)型響應低磷脅迫的遺傳變異和遺傳傳遞研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2017年

9 姜濤;小麥矮稈基因同源序列的克隆與BAC源合池的構(gòu)建[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2002年

10 武晶;小麥矮稈基因Rht3的克隆及功能研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2012年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 昝凱;小麥—大麥矮桿、大穗衍生系的分子細胞遺傳學鑒定及部分印度小麥品種矮桿基因的檢測[D];西北農(nóng)林科技大學;2016年

2 王鳳嬌;矮稈基因引入對冬小麥水分利用效率的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2016年

3 白月輕;蓖麻矮稈性狀的農(nóng)藝學特征及其蛋白的特異表達[D];天津科技大學;2015年

4 賈影影;小麥矮稈基因Rht13及Rht-D1b互作研究及Rht13分子標記開發(fā)[D];寧夏大學;2016年

5 王鑫;小麥矮稈種質(zhì)鑒定及其矮稈性狀遺傳分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學;2016年

6 徐敏;一個玉米矮稈突變體K123d的遺傳鑒定[D];四川農(nóng)業(yè)大學;2016年

7 陳立;玉米矮稈突變體K125d的遺傳及其對外源GA_3的敏感性研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學;2016年

8 陳桂玲;小麥—長穗偃麥草矮稈種質(zhì)系的遺傳分析與矮稈基因標記定位研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學;2011年

9 關(guān)文波;植物激素對水稻矮稈培矮64S矮生性表達的影響[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2008年

10 王曉偉;黃淮麥區(qū)部分小麥種質(zhì)資源中矮稈基因的分布及周88114矮矮稈基因的遺傳分析[D];河南農(nóng)業(yè)大學;2008年

，

本文編號：1634239