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【6h】

利用荧光蛋白在水稻中建立二元转座因子标签系统

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目录

摘要

缩略词表

第1章 文献综述

引言

1.1 T-DNA标签在植物功能基因组学研究中的应用

1.2 Ac/Ds转座因子标签系统

1.3 Ac/Ds转座因子系统中的报告基因

1.4 Ac/Ds转座因子的转座行为和影响转座的因素

1.5 Ac/Ds转座因子在植物基因组中插入方式

1.6 克隆T-DNA和转座因子插入位点侧翼序列的方法

1.7 Ac/Ds转座因子系统在水稻中的应用

1.8 Ac/Ds转座因子系统所面临的挑战

1.9 本研究的目的和意义

第2章 Ac和Ds转基因水稻T0代植株的获得及T1代植株遗传分析

2.1 材料与方法

2.1.1 水稻品种和农杆菌菌株

2.1.2 仪器设备和试剂

2.1.3 农杆菌的培养

2.1.4 成熟胚愈伤组织诱导培养

2.1.5 水稻愈伤组织与农杆菌的共培养

2.1.6 抗性愈伤的筛选培养

2.1.7 抗性愈伤组织分化培养

2.1.8 生根培养

2.1.9 转基因水稻T1代植株PCR分析

2.2.10 DNA片段的切胶纯化

2.2 结果和分析

2.2.1 T0代转基因水稻植株的获得

2.2.2 T1代转基因植株水稻植株遗传分析

2.2.3 T1代转基因水稻植株插入位点分析

2.2.4 Ac-46和Ds-1 T1代转基因系水稻纯合植株的鉴定

2.3 讨论

第3章 (Ac/Ds)F1杂种的配置及其F1植株的分析

3.1 材料与方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 仪器设备和试剂

3.1.3 实验方法

3.2 结果与分析

3.2.1 转基因系(Ac/Ds)F1杂种的配置及其F1杂种的筛选

3.2.2 (Ac/Ds)F1植株体细胞转座的检测

3.2.3 Ds切离位点的序列多态性

3.2.4 (Ac/Ds)F1植株发生体细胞转座的时间分析

3.2.5 AcPTase、GFP、HPT和RFP基因转录水平的RT-PCR分析

3.3 讨论

第4章 (Ac/Ds)F1花粉及F2植株的分析

4.1 材料与方法

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验方法

4.1.2 (Ac/Ds)F1植株花粉的共聚焦显微观察

4.2 结果与分析

4.2.1 转座的Ds因子在花粉中与Ac发生遗传分离

4.2.2 (Ac/Ds)F2代植株遗传分析

4.2.3 Ds稳定插入植株的分子鉴定

4.2.4 旁侧序列的克隆

4.3 讨论

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录Ⅰ

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

声明

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摘要

随着水稻基因组测序的完成,水稻功能基因组学已成为水稻研究的一个重要领域。突变体研究方法是发现新基因和揭示基因功能的重要途径之一。转座子因子是构建插入突变体较为理想的方法。本研究利用GFP和RFP双荧光蛋白开发的Ac/Ds转座因子标签系统,将Ac和Ds分别导入粳稻品种浙04B基因组中,利用荧光标记基因对转基因植株、F1代花粉群体以及F2植株群体进行遗传分析,取得了以下结果:
   1.分别有64.29%和65.71%的Ac与Ds转基因株系在T1代呈现3∶1的孟德尔遗传分离比,因此60%以上的转基因系中T-DNA插入到水稻基因组的单一位点;TAIL-PCR分析表明,Ds-1和Ac-46的T-DNA分别插入到水稻1号染色体(Chr01∶42099744)和5号染色体(Chr05∶20527399)。
   2.Ds转座因子切离位点(EDS)的PCR分析表明,75%的(Ac/Ds)F1植株发生体细胞转座,不同F1植株和相同植株不同细胞均被检测到Ds独立转座产生的切离足迹。对(Ac-46/Ds-1)F1和(Ac-46/Ds-35)F1植株基因组的EDS和FDS(转座因子供体位点)进行DNA半定量PCR分析;结果表明,(Ac-46/Ds-1)F1植株的Ds转座发生在较早的时期。转座酶基因(AcTPase)半定量RT-PCR分析结果显示,转座较早的(Ac-46/Ds-1)F1植株比转座较晚的(Ac-46/Ds-35)F1植株的AcTPase表达水平高,表明Ac的遗传分离对Ds的转座活性进行有效控制。
   3.利用GFP和RFP荧光标记在(Ac-46/Ds-1)F1植株的花粉群体中观察到30.6%的花粉表现为GFP+/RFP-,说明转座的Ds因子与Ac分离,成为遗传稳定的插入因子,表明在性细胞群体含有高频率的稳定转座事件。
   4.以RFP为负选择标记和以GFP为正选择标记,筛选27个(Ac-46/Ds-1)F2群体,获得16个Ds因子稳定插入株系GFP+/RFP-,因此59.3%的F2群体分离出遗传稳定的Ds因子植株。对9个株系(Ac-46/Ds-35)F2群体进行Ds因子稳定插入筛选,筛选获得1个GFP+/RFP-株系(占11.1%的F2代群体),因此其较低的转座频率可能与Ds-35转基因系含有串联重复的T-DNA拷贝有关。
   5.对筛选获得的16个GFP+/RFP-/HPT的(Ac-46/Ds-1)F2株系和1个(Ac-46/Ds-35)F2株系进行旁侧序列(FST)的TAIL-PCR克隆,并利用日本晴基因组序列对Ds插入位点进行分析,获得了11个(Ac-46/Ds-1)F2植株插入到水稻基因组的基因富集区。
   综上所述,50%以上的(Ac/Ds)F1植株在其后代(F2)产生至少一个稳定的Ds转座植株,因此,该Ac/Ds转座因子标签系统可以有效运用于水稻大规模插入突变体研究,并且在其它禾谷类植物的基因组研究中具有应用前景。

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