本文關(guān)鍵詞：野生稻長、刺芒基因的克隆及其分子演化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：亞洲栽培稻(Oryza sativa L.)是從普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)馴化而來的。與野生祖先相比,栽培稻在很多形態(tài)和生理性狀上發(fā)生了巨大的改變。野生稻不僅具有長芒,而且芒表面布滿長約200μm的鋒利的芒刺。野生稻的長刺芒能夠粘附在動物皮毛上,幫助種子借助動物進(jìn)行傳播；平衡自由下落的種子使種子帶有胚的一端埋入土壤,有利于萌發(fā)和幼苗建成；還能夠保護(hù)種子不被鳥獸掠食,所以長刺芒對野生稻的野外生存和擴(kuò)散至關(guān)重要。相反,栽培稻一般無芒或僅有少量光滑的短芒,有利于種子的收獲、儲藏和加工,提高稻米產(chǎn)量。因此,野生稻的長刺芒到栽培稻的短光芒的轉(zhuǎn)變是水稻馴化過程中一個重要事件。本研究在云南元江普通野生稻與秈稻品種93-11構(gòu)建的滲入系中,篩選到一個具有長刺芒的滲入系(9YIL304),用該系與輪回親本93,11構(gòu)建分離群體,將控制野生稻長刺芒的基因(LONG AND BARBED AWN1,LABA1)定位在第4染色體長臂的一個約35-kb的區(qū)間內(nèi)。通過雙親序列比對,發(fā)現(xiàn)93-11在一個編碼細(xì)胞分裂素激活酶基因的第1個外顯子中存在單堿基缺失,引起編碼蛋白提前終止。該單堿基的缺失與栽培稻的芒長和芒刺有無高度相關(guān)。遺傳互補(bǔ)實驗表明該基因就是控制野生稻長刺芒的基因LABA1。重組LABA1蛋白能夠?qū)⒓?xì)胞分裂素核糖5’-單磷酸(iPRMP)催化成為具有生物活性的細(xì)胞分裂素iP。細(xì)胞分裂素含量測定表明互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因植株幼穗內(nèi)活性細(xì)胞分裂素含量(iP,tZ)顯著高于轉(zhuǎn)基因?qū)φ?驗證了LABA1在體內(nèi)也具有細(xì)胞分裂素激活酶功能。LABA1特異地在芒原基的表皮細(xì)胞中表達(dá),組織學(xué)分析和OsHistone H4的原位雜交表明,ABA1能夠通過提高芒原基的細(xì)胞分裂活性從而增加芒長和芒的著生比例。栽培稻在LABAl位點的核苷酸多樣性相比于野生稻發(fā)生了嚴(yán)重下降,中性測驗表明labal基因很可能受到了定向選擇。通過多位點核苷酸多樣性分析,在栽培稻中鑒定到一個包含LABAl的約800-kb的基因組選擇性清除區(qū)域,表明LABA1是水稻馴化過程中一個重要的人工選擇靶點。LABA1基因的克隆不僅為揭示水稻馴化的分子機(jī)理提供了新的見解,而且為研究水稻芒的發(fā)育機(jī)制提供了重要線索。
【關(guān)鍵詞】：普通野生稻 芒長 芒刺 圖位克隆 水稻馴化
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S511
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 文獻(xiàn)綜述7-22
• 1.1 作物演化的分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)7-9
• 1.2 亞洲栽培稻起源與演化研究進(jìn)展9-11
• 1.3 水稻馴化的遺傳調(diào)控11-16
• 1.4 基因組選擇區(qū)域大規(guī)模篩選16-17
• 1.5 禾本科植物芒性狀的研究進(jìn)展17-20
• 1.6 立題依據(jù)和研究意義20-22
• 第二章 材料與方法22-33
• 2.1 群體構(gòu)建22
• 2.2 表型鑒定22
• 2.3 DNA提取22
• 2.4 基因型分析22-23
• 2.5 BAC克隆篩選23-24
• 2.6 載體構(gòu)建24-26
• 2.7 遺傳轉(zhuǎn)化26-28
• 2.8 GFP檢測28
• 2.9 RNA提取和表達(dá)分析28-29
• 2.10 RNA原位雜交29-31
• 2.11 原核表達(dá)及蛋白純化31
• 2.12 酶活分析31-32
• 2.13 芒的生物學(xué)功能生態(tài)學(xué)實驗32-33
• 第三章 結(jié)果與分析33-60
• 3.1 野生稻與栽培稻芒性狀的比較33-34
• 3.2 水稻芒的生物學(xué)功能34-35
• 3.3 元江普野滲入系9YIL304表型評價35-36
• 3.4 野生稻長刺芒基因的初步定位36-38
• 3.5 野生稻長刺芒基因的精細(xì)定位38-39
• 3.6 基因候選39-41
• 3.7 LABA1基因的遺傳互補(bǔ)和RNAi分析41-42
• 3.8 長刺芒的發(fā)育過程研究42-44
• 3.9 LABA1基因的表達(dá)模式44-45
• 3.10 LABA1的蛋白功能45-47
• 3.11 LABA1蛋白的亞細(xì)胞定位47
• 3.12 長刺芒發(fā)育機(jī)制研究47-49
• 3.13 栽培稻LABA1位點的核苷酸多樣性分析49-50
• 3.14 人工選擇對LABA1位點周圍基因組的影響50-59
• 3.15 選擇laba1有利于稻谷的儲藏和加工59-60
• 第四章 討論與展望60-64
• 4.1 從長刺芒到短光芒的轉(zhuǎn)變是水稻馴化的一個重要事件60
• 4.2 水稻芒性狀的遺傳基礎(chǔ)60-61
• 4.3 水稻芒性狀的發(fā)育機(jī)制61-62
• 4.4 LABA1的分子演化62-63
• 4.5 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-73
• 致謝73-74
• 個人簡歷74

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：野生稻長、刺芒基因的克隆及其分子演化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：385019