极重穗相关基因EHP1R的筛选及功能验证

论文摘要

水稻穗粒数是决定产量的关键要素之一。野生稻与栽培稻相比,穗粒数明显较多。因此,鉴定野生稻中穗粒数相关基因,对阐明水稻穗粒数形成的分子机理具有重要的意义。本研究前期利用野生稻为供体亲本,栽培稻93-11为受体亲本,经远缘杂交、胚拯救培养、以及多代回交选择,获得主穗粒数为700的稳定株系（巨穗1号）。本实验以巨穗1号与栽培稻93-11为研究材料,通过RNA-seq转录组测序的方法,筛选调控穗粒数的相关基因related to extra-heavy panicle 1（EHP1R）,并对其进行克隆及功能验证。结果如下:（1）转录组测序结果分析:巨穗1号与栽培稻93-11相比有2532个基因表达上调,1245个基因表达下调;对差异基因进行GO富集、Pathway富集和KEGG代谢途径分析,发现在光合通路以及光合作用的信号转导途径显著性富集。通过PlantGSEA对上调和下调表达基因富集分析,发现有10个基因显著富集于光合通路;这10个基因的qPCR验证表明,其中9个基因的表达量均高于栽培稻93-11。（2）巨穗1号和栽培稻93-11进行光合特性分析:巨穗1号的净光合速率、SPAD值、叶绿素荧光参数以及叶片形态相关性状均显著高于栽培稻93-11。巨穗1号的胞间CO2浓度低于栽培稻93-11,气孔导度、蒸腾速率两者之间没有显著差异。巨穗1号的干重鲜重在孕穗期、抽穗期均显著高于栽培稻93-11,灌浆期两者无显著性差异。穗粒数与叶片形态相关性状具有显著相关性。（3）对EHP1R基因的克隆及功能验证:克隆获得巨穗1号与栽培稻93-11中的EHP1R cDNA序列,两者序列有7个碱基突变,其中2个突变导致氨基酸序列改变;成功构建EHP1R的CRISPR/Cas9基因编辑载体并遗传转化巨穗1号;成功构建EHP1R超表达载体并遗传转化栽培稻93-11;成功构建EHP1R-pro::GUS融合载体并遗传转化巨穗1号;成功构建35S::EHP1R:eGFP载体,注射烟草表皮细胞,通过激光共聚焦显微镜观察显示EHP1R蛋白分布在烟草表皮叶绿体中。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩略词表
• 第一部分 文献综述
•   第一章 、水稻高产的遗传调控研究进展
•     1 引言
•     2 水稻穗部相关基因的研究进展
•       2.1 穗粒数相关基因研究进展
•       2.2 穗型相关基因研究进展
•       2.3 穗发育基因研究进展
•       2.4 粒型基因研究进展
•     3 高产水稻的物质积累及光合特性
•       3.1 高产水稻的物质积累
•       3.2 高产水稻的光合生产能力
•   第二章 、本课题的研究意义
• 第二部分 研究论文
•   第一章 、水稻转录组测序分析
•     1 试验材料与试剂
•       1.1 试验材料
•       1.2 试验试剂
•     2 试验方法
•       2.1 试验材料准备
•       2.2 RNA-Seq 结果分析
•       2.3 qPCR验证富集在生物通路上的上调基因
•     3 结果分析
•       3.1 差异表达分析
•       3.2 差异表达基因GO注释和富集
•       3.3 差异表达基因Pathway注释和富集
•       3.4 富集到光合作用生物通路中差异表达基因分析
•       3.5 富集于光合作用生物通路基因的表达量
•     4 讨论
•   第二章 、极重穗水稻光合特性的测定
•     1 材料与器材
•       1.1 试验材料
•       1.2 试验器材
•     2 试验方法
•       2.1 光合特性的测定
•       2.2 叶绿素含量的测定
•       2.3 叶绿素荧光参数测定
•       2.4 叶片形态相关特性的测定
•       2.5 水稻孕穗期、抽穗期、灌浆期叶片鲜重、干重动态变化
•       2.6 数据处理
•     3 实验结果
•       3.1 光合特性的测定结果
•       3.2 叶绿素含量的测定结果
•       3.3 叶绿素荧光参数测定结果
•       3.4 叶片形态相关特性的测定结果
•       3.5 水稻孕穗期、抽穗期、灌浆期叶片鲜重、干重动态变化结果
•     4 讨论
•   第三章 、极重穗相关基因EHP1R的克隆及功能验证
•     1 试验材料
•       1.1 试验材料
•       1.2 试剂与菌株
•     2 试验方法
•       2.1 极重穗相关基因EHP1R的克隆
•       2.2 极重穗相关基因EHP1R敲除功能验证
•       2.3 极重穗相关基因EHP1R功能互补验证
•       2.4 极重穗相关基因EHP1R启动子的GUS构建及遗传转化
•       2.5 极重穗相关基因EHP1R的亚细胞定位
•     3 实验结果
•       3.1 极重穗相关基因EHP1R在巨穗1 号和93-11 之间的差异
•       3.2 极重穗相关基因EHP1R敲除载体构建及其遗传转化
•       3.3 极重穗相关基因EHP1R功能互补验证
•       3.4 极重穗相关基因 EHP1R 启动子的克隆及转基因验证
•       3.5 极重穗相关基因EHP1R的亚细胞定位
•     4 讨论
• 参考文献
• 附件
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孟宏宇

导师: 杨玲,张维林

关键词: 极重穗,光合特性,基因克隆,功能验证

来源: 浙江师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,农作物

单位: 浙江师范大学

分类号: S511;Q943.2

DOI: 10.27464/d.cnki.gzsfu.2019.000060

总页数: 68

文件大小: 3431K

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