葉色突變是一種常見的突變性狀,導致葉色突變的原因繁多,涉及植物生長發(fā)育過程中的多個生理生化過程。旗葉及其鄰近葉是禾本科作物重要的功能葉,對禾本科作物產(chǎn)量貢獻很大,因此對旗葉功能形成的機理研究具有重要意義。谷子是黍亞科的新型模式作物,也是重要的糧食作物,對其旗葉功能的研究未見報道。本研究利用甲基磺酸乙酯（ethyl methyl sulfonate,EMS）對谷子品種Yugu1進行誘變,篩選得到了一個穩(wěn)定遺傳的黃葉突變體T182,對其生理生態(tài)學機理、突變基因的圖位克隆、功能鑒定和作用機理研究闡明了S-腺苷甲硫氨酸合成酶（S-adenosylmethionine synthetase,SAMS）基因在調(diào)控谷子旗葉及鄰近葉葉綠素合成過程中具有關(guān)鍵作用,通過影響谷子鐵的吸收轉(zhuǎn)運和乙烯合成發(fā)揮作用。主要結(jié)果如下:（1）形態(tài)學觀察發(fā)現(xiàn)T182在拔節(jié)后期旗葉至倒5葉葉片逐漸黃化,延續(xù)至整個生長后期。進一步分析發(fā)現(xiàn)T182中葉綠素含量顯著降低,葉綠體膜結(jié)構(gòu)解體,結(jié)構(gòu)異常,突變體變黃后光合能力明顯降低。調(diào)查農(nóng)藝性狀發(fā)現(xiàn)突變體株高、穗長和穗粗相對于野生型Yugu1均顯著降低。說明T182突變影響植株上部葉... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學山東省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
符號說明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 葉色突變體的研究進展
        1.1.1 葉色突變體的來源
        1.1.2 葉色突變體的性狀表現(xiàn)
            1.1.2.1 葉色的變化
            1.1.2.2 葉綠素的含量
            1.1.2.3 葉綠體的結(jié)構(gòu)
            1.1.2.4 光合特性
        1.1.3 葉色突變形成的因素
            1.1.3.1 環(huán)境因素
            1.1.3.2 遺傳因素
    1.2 S-腺苷甲硫氨酸合成酶研究進展
        1.2.1 S-腺苷甲硫氨酸合成酶
        1.2.2 SAM在植物中的作用
            1.2.2.1 SAM作為甲基供體參與多個生理過程
            1.2.2.2 SAM參與多胺的合成
            1.2.2.3 SAM參與麥根酸的合成
            1.2.2.4 SAM參與乙烯的合成
    1.3 植物缺鐵研究進展
        1.3.1 鐵的生物學功能
        1.3.2 植物鐵元素的吸收方式
            1.3.2.1 機理Ⅰ吸收機制——還原機制
            1.3.2.2 機理Ⅱ吸收機制——螯合機制
        1.3.3 鐵在植物體內(nèi)的運輸
        1.3.4 植物缺鐵的表現(xiàn)形式
            1.3.4.1 缺鐵的生理影響
            1.3.4.2 缺鐵響應基因的表達
    1.4 谷子葉色突變體
    1.5 本研究的意義
2 試驗材料與方法
    2.1 試驗材料與種植條件
    2.2 農(nóng)藝性狀的調(diào)查
    2.3 葉綠素含量的測定
    2.4 光合參數(shù)的測定
    2.5 透射電鏡觀察葉綠體超微結(jié)構(gòu)
    2.6 突變基因的圖位克隆
        2.6.1 遺傳分析
        2.6.2 谷子葉片DNA的提取
        2.6.3 突變基因的初定位
        2.6.4 突變基因的精細定位
        2.6.5 候選基因的預測與測序
    2.7 生物信息學分析
    2.8 載體的構(gòu)建
        2.8.1 亞細胞定位載體的構(gòu)建
        2.8.2 CRISPR-Cas9 載體的構(gòu)建
        2.8.3 回補載體的構(gòu)建
    2.9 亞細胞定位分析
    2.10 基因表達檢測
        2.10.1 RNA的提取與反轉(zhuǎn)錄
        2.10.2 熒光定量PCR
    2.11 鐵含量測定
    2.12 水培缺鐵試驗
    2.13 離體葉片衰老實驗
    2.14 轉(zhuǎn)錄組分析
3 結(jié)果與分析
    3.1 突變體T182 的生理生態(tài)特征分析
        3.1.1 T182 的表型特征分析
        3.1.2 T182 突變體影響谷子的農(nóng)藝性狀
        3.1.3 T182 突變體影響谷子的光合作用
        3.1.4 T182 突變體影響谷子的葉綠體結(jié)構(gòu)
    3.2 T182 突變基因的圖位克隆
        3.2.1 突變基因的遺傳分析
        3.2.2 突變基因的初定位
        3.2.3 突變基因的精細定位
        3.2.4 候選基因的確定
    3.3 基因Seita.3G053400 的生物信息學分析
        3.3.1 同源性分析
        3.3.2 SiSAMS1 序列分析
    3.4 基因功能遺傳學驗證材料的構(gòu)建
    3.5 SiSAMS1 表達模式分析
    3.6 SiSAMS1 亞細胞定位
    3.7 SiSAMS1 參與谷子鐵的吸收轉(zhuǎn)運
        3.7.1 SiSAMS1 突變對谷子鐵含量的影響
        3.7.2 突變體水培缺鐵的表型分析
        3.7.3 缺鐵響應基因的表達分析
    3.8 SiSAMS1 調(diào)控谷子的乙烯響應
    3.9 SiSAMS1 對基因表達的的影響
        3.9.1 差異表達基因鑒定
        3.9.2 差異表達基因GO分類富集分析
        3.9.3 差異表達基因KEGG通路富集分析
4 討論
    4.1 谷子SiSAMS1 突變對多方面產(chǎn)生影響
    4.2 谷子SiSAMS1 在植株生長后期鐵吸收轉(zhuǎn)運中發(fā)揮重要作用
    4.3 不同物種中SAMS 基因突變產(chǎn)生不同的表型
5 結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]玉米葉色突變體研究進展[J]. 李秦,杜何為.  南方農(nóng)業(yè). 2019(28)
[2]水稻葉色突變研究進展[J]. 趙紹路,劉凱,宛柏杰,朱靜雯,劉艷艷,唐紅生,嚴國紅,孫明法.  大麥與谷類科學. 2018(06)
[3]植物S-腺苷甲硫氨酸合成酶的新功能展望[J]. 周琦,鄭幸果,何輝煌,康杰,肖海華.  生命的化學. 2017(04)
[4]水稻鐵吸收、轉(zhuǎn)運及調(diào)控的分子機制研究進展[J]. 郭明欣,鄭玲,趙旭升.  遺傳. 2017(05)
[5]千里光S-腺苷甲硫氨酸合成酶（SAMS）的結(jié)構(gòu)域與功能位點分析（英文）[J]. 譚昊,文春菊,錢倩,錢剛.  生命科學研究. 2015(03)
[6]水稻糖苷水解酶基因OsBE1在葉綠體發(fā)育中的功能[J]. 王興春,王敏,季芝娟,陳釗,劉文真,韓淵懷,楊長登.  作物學報. 2014(12)
[7]玉米S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因家族成員在鹽脅迫條件下的差異表達[J]. 朱晶瑩,王寒玉,張晏萌,余愛麗.  核農(nóng)學報. 2011(03)
[8]水稻白化轉(zhuǎn)綠突變體v13（t）的生理特性和基因定位[J]. 王軍,楊杰,陳志德,范方軍,朱金燕,楊金歡,仲維功.  中國農(nóng)業(yè)科學. 2011(10)
[9]高等植物體內(nèi)鐵運輸機制研究進展[J]. 賈凱,郭長虹.  基因組學與應用生物學. 2010(06)
[10]煙酰胺合成酶基因在植物鐵脅迫應答反應中的功能[J]. 王育花,肖國櫻.  生命科學研究. 2009(04)

碩士論文
[1]水稻黃綠葉突變體5941ys的遺傳分析與基因定位[D]. 吳華林.四川農(nóng)業(yè)大學 2013



本文編號：3032067