水稻粒型基因SHG1的圖位克隆及基因功能研究.pdf

1、水稻是世界上重要的糧食產(chǎn)物。粒型是影響水稻產(chǎn)量最重要因素之一，因而，研究克隆影響籽粒長(zhǎng)度的基因并闡明其分子機(jī)理，將會(huì)為通過(guò)分子手段培養(yǎng)高產(chǎn)水稻品種奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。利用EMS誘變，我們分離到一個(gè)籽粒長(zhǎng)度變小突變體short grain1(shg1)。本研究以shg1為材料，開(kāi)展一系列表型鑒定、圖位克隆和基因功能等方面研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.shg1與野生型相比，籽粒粒長(zhǎng)有顯著的降低，粒寬和粒厚則有顯著的升高，千粒重顯著減少，

2、株高降低，穗長(zhǎng)縮短等表型。通過(guò)細(xì)胞學(xué)觀察分析，shg1細(xì)胞長(zhǎng)寬均顯著低于野生型。
　　2.通過(guò)圖位克隆的方法，將SHG1基因定位于33Kb區(qū)間之內(nèi)，并通過(guò)測(cè)序其間的7個(gè)ORFs，發(fā)現(xiàn)shg1中的第四個(gè)ORF與野生型相比有單堿基突變并導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄的提前終止。通過(guò)生物信息學(xué)分析，SHG1屬于OsKinesin蛋白家族，與狗尾草、大麥等單子葉植物同源蛋白親緣關(guān)系較近，并且其馬達(dá)結(jié)構(gòu)域有很高的保守性。
　　3.通過(guò)構(gòu)建SHG1基因的過(guò)

3、表達(dá)載體，并轉(zhuǎn)基因得到過(guò)表達(dá)株系。過(guò)表達(dá)株系籽粒長(zhǎng)、寬均顯著高于野生型，籽粒厚度則顯著低于野生型，千粒重顯著高于突變體，但低于野生型。
　　4.實(shí)時(shí)熒光定量PCR和GUS染色結(jié)果表明SHG1基因在水稻組織中具有較廣譜的表達(dá)。通過(guò)水稻原生質(zhì)體中SHG1蛋白的亞細(xì)胞定位發(fā)現(xiàn)SHG1蛋白是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位蛋白。全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果表明shg1突變體中差異基因主要分布在代謝、初級(jí)代謝、細(xì)胞性蛋白修飾、轉(zhuǎn)運(yùn)等類別。通過(guò)對(duì)細(xì)胞周期相關(guān)基因表達(dá)量的檢測(cè)，

4、發(fā)現(xiàn)shg1突變體中多個(gè)與細(xì)胞周期相關(guān)的基因表達(dá)量在突變體中發(fā)生明顯變化，暗示其細(xì)胞分裂進(jìn)程受到影響。
　　5.SHG1基因受到外源IAA刺激后表達(dá)量上調(diào)。通過(guò)雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一些OsARFs可以結(jié)合SHG1的啟動(dòng)子區(qū)域增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性。此外，相對(duì)于野生型，外源低濃度IAA對(duì)于促進(jìn)shg1根伸長(zhǎng)反應(yīng)的效果不顯著。
　　6.通過(guò)一系列BR敏感性的檢驗(yàn)，確定shg1是一個(gè)對(duì)外源BR較不敏感的突變體。與野生型相比，shg1突變體中B