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两个水稻颖壳颜色突变体的遗传分析与基因定位

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图表目录

第一章 引言

1.1 植物体内黄酮类化合物、木质素及血清素生物合成

1.2 黄酮类化合物、木质素和血清素的生理学意义

1.3 水稻有色颖壳相关基因研究进展

1.4 MutMap方法简介

1.5 利用MutMap方法克隆基因成功实例

1.6 本文研究目的与意义

第二章 水稻金黄色颖壳与节间突变体gh881的遗传分析与基因定位

2.1 材料与方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 遗传分析及定位群体的构建

2.1.5 目的基因的精细定位及候选基因分析

2.1.6 木质素与类黄酮化合物代谢相关基因表达分析

2.2 结果与分析

2.2.1 突变体gh881表型特征

2.2.2 突变体gh881表型发育进程分析

2.2.3 金黄色颖壳与节问基因的遗传分析和图位克隆

2.2.4 候选基因分析

2.2.5 木质素和类黄酮化合物代谢相关基因的表达分析

2.3 讨论

第三章 利用MutMap方法定位水稻褐色颖壳突变体clg-642突变基因

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 遗传分析及定位群体的构建

3.1.3 表型及两亲本间重要农艺行性状的考察

3.1.4 DNA的提取

3.1.5 两亲本间种子胚乳淀粉颗粒的分析

3.1.6 候选区间的获得及候选基因分析

3.1.7 限制性内切酶酶切消化

3.1.8 RNA提取与实时荧光定量PCR(qPCR)

3.2 结果与分析

3.2.1 突变体表型特征及两亲本问主要农艺性状的考察

3.2.2 突变体clg-642的遗传分析

3.2.3 利用MutMap方法对突变体clg-642突变基因定位及候选基因分析

3.2.4 淀粉合成相关基因的表达量分析

3.3 讨论

第四章 全文结论

参考文献

致谢

作者简介

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摘要

水稻色素不仅对其自身生长发育有重要生理作用,而且在育种上及景观园艺应用等均比较广泛。在EMS诱变粳稻长粒粳(CLG)的突变体库内筛选到一个金黄色颖壳与节间突变体gh881。与野生型相比,突变体的颖壳与节间均呈金黄色;除单株有效穗数外,gh881突变体的株高、每穗总粒数及实粒数、结实率和干粒重等主要性状均极显著降低。遗传分析和基因定位结果表明,gh881的表型受1对隐性核基因控制,位于第2号染色体短臂,并最终将该基因精细定位于标记FH-13和RH-25之间,物理距离约33.2Kb,该区域中包含四个开放阅读框(ORFs)。序列分析结果表明,发现其中一个编码肉桂醇脱氢酶(CAD)的基因OsCAD2(Os02g0187800)的第3563bp处发生了一个单碱基突变(G转换为A),导致该基因编码区的第297位氨基酸由甘氨酸突变为天冬氨酸,由此认为该突变体表型为OsCAD2基因单碱基突变所致。qRT-PCR结果表明,突变体的节间中OsCAD2相对表达量极显著下调,而在剑叶叶鞘及穗部则基本极显著增加,其他相关基因也发生显著变化,证实OsCAD2是木质素代谢中的重要基因,且可能与其他相关基因存在反馈调节。
  同时在该突变体库筛选出一个颖壳褐色与胚乳垩白突变体clg-642。与野生型相比,突变体颖壳颜色呈褐色,胚乳垩白度明显增大;胚乳扫描电镜图片及直链淀粉含量定量分析表明,突变体胚乳中淀粉颗粒排列疏松且呈圆形,直链淀粉含量较之野生型降低了17.5%;除单株有效穗数和株高与野生型没有显著差异外,突变体clg-642的结实率、每穗总粒数、每穗实粒数和干粒重等主要农艺性状均极显著降低。遗传分析结果表明,clg-642受1对单隐性核基因控制;利用MutMap方法进行基因定位,在第4号染色体长臂获得2.52Mb的候选区域,并在该区域筛选到19个可靠的SNPs位点,位于12个候选基因上;序列分析及酶切消化结果显示,其中一个编码细胞壁糖苷水解酶的基因OsCIN2(Os04t0413500)的第3个外显子的1659bp处存在一个SNP(SNP-20,423,829),该位点由原来的G转换为A,导致该基因编码蛋白多肽链氨基酸序列第159位的丙氨酸突变为苏氨酸,因此认为clg-642表型为OsCIN2单碱基突变,致使功能改变而出现改表型。qPCR结果表明,基因OsCIN2在水稻籽粒灌浆早期就开始发生作用,且在胚乳发育的不同对期影响淀粉合成与代谢相关基因表达。

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