本文關(guān)鍵詞：水稻稃片白化突變體Ds插入位點(diǎn)與標(biāo)記基因的分子鑒定

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【摘要】：水稻功能基因組學(xué)是當(dāng)前水稻分子生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。Ac/Ds轉(zhuǎn)座元件被廣泛應(yīng)用于功能基因組學(xué)中突變體庫的構(gòu)建,在功能基因組學(xué)研究中具有重要作用。本研究以含Ds元件的水稻稃片白化突變體為材料,采用TAIL-PCR技術(shù)分離Ds側(cè)翼序列,確定稃片白化突變體基因組上Ds的染色體定位和基因位點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,基于c DNA末端快速擴(kuò)增技術(shù)(RACE)擴(kuò)增Ds標(biāo)記基因c DNA的3′端序列,進(jìn)一步分析Ds的插入對標(biāo)記基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)的影響。結(jié)果包含以下幾個(gè)方面:1.稃片白化突變體初步的形態(tài)和生理學(xué)鑒定。稃片白化突變體水稻植株抽穗后,內(nèi)外稃片和小梗顏色均為白色,而其他具有綠色組織的部位顏色表現(xiàn)正常,與野生型水稻一致。SPSS軟件分析獲得的株高、旗葉長、旗葉寬、穗長等性狀的數(shù)據(jù),結(jié)果表明,突變體水稻植株高度明顯低于野生型水稻,突變體植株旗葉明顯長于野生型水稻。2.TAIL-PCR技術(shù)擴(kuò)增稃片白化突變體基因組上Ds插入位置旁側(cè)序列,生物信息學(xué)初步分析表明,稃片白化突變體在第1、2、3號染色體上均有Ds插入。Ds插入在1號染色體(gene:OSJNOa234E14.3,protein ID:BAD69439.1)上,該基因有6個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子,Ds插入在第6外顯子上,基因編碼258個(gè)氨基酸,推測的編碼產(chǎn)物為CBS結(jié)構(gòu)域蛋白,具有一個(gè)保守的兩串聯(lián)重復(fù)CBS結(jié)構(gòu)域。Ds插入在2號染色體(gene:OJ1058_F07.11,protein ID:BAD19323.1)上,該基因有2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子,Ds插入在3′端非編碼區(qū)上,基因編碼237個(gè)氨基酸,推測的編碼產(chǎn)物為未知蛋白。Ds插入在3號染色體(gene:OSJNBa0054H04.28,protein ID:AAR89005.1)上,該基因有4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子,Ds插入位置在第4外顯子,Ds在該插入位點(diǎn)有切離并留下8 bp的“CATCATGA”足跡序列,該基因編碼549個(gè)氨基酸,推測的編碼產(chǎn)物為氧化還原酶,具有保守的DIOX_N結(jié)構(gòu)域和2OG-Fe(II)氧化還原酶結(jié)構(gòu)域。SWISS-MODEL蛋白同源軟件預(yù)測,該蛋白與玉米無色花色素雙加氧酶具有相似的蛋白空間結(jié)構(gòu)。3.RACE技術(shù)驗(yàn)證Ds的插入對基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)的影響。結(jié)合生物信息學(xué)分析的結(jié)果表明,與野生型水稻相比,突變體水稻中編碼類CBS結(jié)構(gòu)域蛋白的基因和編碼假擬氧化還原酶的基因都有新的表達(dá)產(chǎn)物出現(xiàn),基因的結(jié)構(gòu)都發(fā)生改變。Ds插入引起編碼類CBS結(jié)構(gòu)域蛋白的基因第3個(gè)外顯子由81 bp增加至108 bp,最后的3個(gè)外顯子消失,此外,原第3個(gè)內(nèi)含子中27 bp的序列外顯子化加入至原第3外顯子,緊鄰的長117 bp的序列轉(zhuǎn)為3'-UTR序列。SWISS MODEL軟件對蛋白質(zhì)同源分析預(yù)測表明,基因結(jié)構(gòu)改變后編碼的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與一個(gè)假擬信號傳導(dǎo)蛋白空間結(jié)構(gòu)相似。編碼假擬氧化還原酶的基因末位外顯子由570 bp縮短為312 bp,縮短后的外顯子中還包括部分的Ds序列,而Ds標(biāo)記基因的3'-UTR序列均為Ds序列。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果表明,新形成的蛋白質(zhì)與原來蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)相比,減少了1個(gè)α螺旋和3個(gè)β折疊以及部分無規(guī)卷曲,同時(shí)也延伸了原有的一個(gè)α螺旋。本研究結(jié)果表明,篩選到的該稃片白化突變體是一個(gè)Ds多拷貝插入突變體,基因轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)產(chǎn)物的差異,顯示了Ds的插入引起了相關(guān)基因外顯子改組以及內(nèi)含子序列和部分Ds序列外顯子化。Ds介導(dǎo)的外顯子改組與外顯子化現(xiàn)象有助于深化了解Ds的轉(zhuǎn)座機(jī)制以及水稻稃片白化表型相關(guān)基因的功能研究。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2;S511

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本文編號：1300296