小麥中兩個類病變壞死基因和一個矮化基因的分析.pdf

1、突變體的鑒定與分析是功能基因組學(xué)研究的重要內(nèi)容，是鑒定基因功能最直接有效的方法。本研究通過正向遺傳學(xué)的策略，對涉及植物細胞死亡和生長發(fā)育的兩類突變體進行了研究。
　　類病變壞死突變體是研究植物細胞程序性死亡途徑的重要材料。在四倍體小麥的EMS誘變和六倍體小麥的快中子誘變突變體群體中，分別鑒定到表型相似的類病變壞死突變體Met0187和Mfh0014。結(jié)果顯示，這兩個突變體在沒有已知病原菌侵染的情況下能自發(fā)的產(chǎn)生細胞壞死的表型，并且

2、在發(fā)生壞死的組織周圍產(chǎn)生類似超敏反應(yīng)的細胞死亡以及過氧化物和自發(fā)熒光酚類物質(zhì)的聚集。壞死表型的形成在25℃條件下受到抑制，16℃條件下得到恢復(fù)。遺傳分析表明這兩個突變體的表型都受隱性單基因控制，分別被命名為Anl1（Albinonecroticlesions1）和Anl2。定位結(jié)果顯示，Anl1位于6AS染色體靠近著絲粒的位置，兩側(cè)最近的標(biāo)記是遺傳距離分別為0.9cM的Xwmc672和5.5cM的Xwmc753;Anl2位于6B染色體著

3、絲粒附近，標(biāo)記Xmag3469和Xwmc786.2之間，遺傳距離分別為0.4cM和2.6cM。根據(jù)與其連鎖的標(biāo)記可以判斷，Anl1和Anl2是一對正源基因。
　　Rht-B1c是一個來自普通小麥品種西藏大拇指矮的自然矮化突變基因，與編碼DELLA蛋白的Rht-B1a等位。Rht-B1c表現(xiàn)為部分顯性或共顯性，并引起一系列性狀的變異，包括細胞和葉片形態(tài)、種子休眠性、光合作用等。本研究克隆了Rht-B1c的編碼區(qū)和啟動子區(qū)域，研究了在

4、這一區(qū)段中的序列變異及對功能的影響。結(jié)果顯示，Rht-B1c與Rht-B1a相比，編碼區(qū)有一個2026-bp的Veju逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入和三個SNP，在2-kb左右的上游序列有一個197-bp的插入片段和7個SNP。瞬時表達分析和元件分析說明啟動子區(qū)域的變化對啟動子的基本功能影響不大。Veju轉(zhuǎn)座子的插入使Rht-B1c嚴(yán)生兩種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，其中長轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物編碼的蛋白在DELLA結(jié)構(gòu)域插入了額外的30個氨基酸，導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)的破壞。短轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物沒有

5、終止密碼子，是RNA組裝過程中一種錯誤的多腺苷化的產(chǎn)物。表達分析顯示，Rht-B1在葉片和莖稈中表達量最高。在矮蘇麥三號中，Rht-B1c抑制了Rht-1三個成員的表達水平，但不影響它們對GA3的響應(yīng)。研究還發(fā)現(xiàn)，Rht-B1c通過對GATA轉(zhuǎn)錄因子家族成員的調(diào)控，影響了下游葉綠體和葉綠素相關(guān)途徑基因的表達，進而影響葉綠素含量。
　　在126份普通小麥株系和22份不同倍性的小麥品系中，通過PCR、限制性酶切和測序等方法，分析了Rh

6、t-B1包括編碼區(qū)和啟動子區(qū)在內(nèi)的2.3-kb左右的序列。結(jié)果顯示，這些序列是高度保守的，尤其是在編碼區(qū)。在A基因組的二倍體物種中，野生一粒小麥和栽培一粒小麥的相似性最高，但烏拉爾圖小麥與現(xiàn)代小麥的A基因組更相似。針對8個SNP位點和一個197-bp的片段，進一步分析了小麥族物種的進化。所有的二倍體小麥族物種在部分檢測位點顯示出一致性，說明它們很可能有一個共同的祖先Rht-1類型。普通小麥的D基因組還保留了這種最古老的類型。不同倍性小麥