本文選題：水稻改良 + 突變體庫(kù)　； 參考：《武漢大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：水稻產(chǎn)量關(guān)乎到世界糧食安全,而且提高水稻產(chǎn)量是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。隨著水稻基因組DNA的測(cè)序完成,更多的水稻農(nóng)藝性狀相關(guān)的功能基因被鑒定了,而這些被克隆的水稻農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因多被應(yīng)用于傳統(tǒng)的水稻育種工作中。高粱、玉米和小麥都是禾本科中的谷類作物,攜帶著許多非常有價(jià)值的基因,可以用其改良水稻。為了探索高粱中有用的基因,我們構(gòu)建了一個(gè)高粱cDNA過(guò)表達(dá)文庫(kù),并對(duì)水稻進(jìn)行高通量的轉(zhuǎn)化,以期望獲得一些產(chǎn)量高的、抗病強(qiáng)的、能適應(yīng)極端環(huán)境的等有價(jià)值的水稻轉(zhuǎn)基因系。本研究利用構(gòu)建好的高質(zhì)量的高粱cDNA過(guò)表達(dá)文庫(kù)轉(zhuǎn)化水稻,創(chuàng)建了上千株水稻突變體。在高粱cDNA過(guò)表達(dá)文庫(kù)被應(yīng)用于轉(zhuǎn)化以前,我們對(duì)其進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)價(jià),37個(gè)cDNA中有20個(gè)cDNA具有和NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)里一致的CDS,另外16個(gè)也具有ORF,這說(shuō)明文庫(kù)的質(zhì)量符合要求；同時(shí),通過(guò)同源比對(duì),我們也發(fā)現(xiàn)了5個(gè)高粱新基因。轉(zhuǎn)基因獲得1229株TO代水稻轉(zhuǎn)基因系,性狀涉及株高、分蘗、葉型、葉色、葉夾角、穗型和粒型等,我們對(duì)這些性狀進(jìn)行世代的觀察和相關(guān)數(shù)據(jù)收集,結(jié)果是92.2%的葉長(zhǎng)發(fā)生了變化,58.3%的葉寬有差異,48.6%的抽穗期有變化,近91.5%的株高變矮和83.9%的有效穗有明顯不同：通過(guò)對(duì)所有轉(zhuǎn)基因系的性狀考察,轉(zhuǎn)基因過(guò)程確實(shí)影響了水稻的株高和育性；針對(duì)穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因系比如葉夾角、穗子大小、粒型(和淀粉合成)等,我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行下一步的研究。對(duì)0752株系的基因Sb01g013740進(jìn)行克隆并重新轉(zhuǎn)化水稻,我們證明了此基因過(guò)表達(dá)能夠使水稻種子變小,而對(duì)于該基因是否與水稻株高和穗型相關(guān),這需要進(jìn)一步的分析。由于產(chǎn)量性狀也是我們關(guān)注的焦點(diǎn),所以我們就對(duì)92個(gè)株系進(jìn)行了考種分析,結(jié)果是獲得了19個(gè)產(chǎn)量增加的株系,并克隆了14個(gè)基因,而這些基因有13個(gè)具有和NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)里一致的CDS,其中7個(gè)CDS和高粱抗逆性有關(guān),這暗示我們這些基因很可能通過(guò)增強(qiáng)水稻的適應(yīng)性來(lái)提高水稻產(chǎn)量。本研究是對(duì)利用cDNA過(guò)表達(dá)文庫(kù)創(chuàng)建水稻功能獲得性突變體的一種嘗試,事實(shí)證明,此方法是可行的、有效的。
[Abstract]:Rice yield is related to world food security, and increasing rice yield is a hot spot in scientific research. With the completion of rice genomic DNA sequencing, more functional genes related to agronomic traits have been identified, and the cloned genes related to agronomic traits have been widely used in traditional rice breeding. Sorghum, corn and wheat are cereal crops in the family Gramineae, carrying many valuable genes that can be used to improve rice. In order to explore the useful genes in sorghum, we constructed a sorghum cDNA overexpression library, and carried out high-throughput transformation of rice, in order to obtain some high-yield, disease-resistant, An equally valuable transgenic rice line that adapts to extreme conditions. In this study, a high quality sorghum cDNA overexpression library was constructed to transform rice into rice, and thousands of rice mutants were created. The quality of sorghum cDNA overexpression library was evaluated before it was used for transformation. Twenty of the 37 cDNA had CDSs consistent with the NCBI database, and the other 16 had ORFs, which indicated that the quality of the library met the requirements. We also found five new sorghum genes by homologous comparison. 1229 transgenic lines of to generation were obtained. The characters were related to plant height, tiller, leaf type, leaf color, leaf angle, panicle type and grain type. The results showed that 92.2% of leaf length had been changed. 58.3% of leaf width was different, 48.6% of heading date was different, 91.5% of plant height was shorter and 83.9% of effective panicle was different. The transgenic process does affect the plant height and fertility of rice, and we can design experiments to further study the stable genetic transgenic lines such as leaf angle, ear size, grain shape (and starch synthesis). The gene Sb01g013740 of 0752 strain was cloned and retransformed into rice. We proved that overexpression of this gene can make rice seeds smaller, but whether the gene is related to plant height and panicle type of rice needs further analysis. Because yield traits are also the focus of our attention, we analyzed 92 lines, and as a result, we got 19 lines with increased yields and cloned 14 genes. Thirteen of these genes have CDSs consistent with the NCBI database, 7 of which are related to sorghum stress resistance, suggesting that our genes are likely to increase rice yield by enhancing rice adaptability. This study is an attempt to create rice functional acquired mutants by using cDNA overexpression library. It has been proved that this method is feasible and effective.
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S511

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本文編號(hào)：2097718