收藏本站
《浙江大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一个植酸代谢相关水稻基因的定位、克隆与特性研究

徐秀红  
【摘要】: 植酸是作物种子中含磷最丰富的化合物,占种子干重的1%以上,种子全磷含量的65%-85%和酸溶性肌醇磷酸盐的90%以上,易与K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和Zn~(2+)等金属离子螯合形成植酸盐,主要沉积在作物的糊粉层和胚中。植酸及植酸盐不能被人和非反刍动物吸收,影响了微量元素的生物有效性及对蛋白、脂肪和淀粉的吸收;同时,不能被利用的植酸盐随动物粪便排泄进入水系造成水体富营养化。降低种子中植酸的含量,培育低植酸作物,为解决与植酸相关的营养和环保问题开辟了新的途径。 在本试验中,利用组织培养技术获得了纯合致死型的低植酸突变体Os-lpa-XS110-3的纯合植株和种子;通过突变基因定位和候选基因序列分析,明确了Os-lpa-XS110-2和Os-lpa-XS110-3两个等位低植酸突变发生在OsMRP5基因,并利用T-DNA插入突变体进行了验证;研究了OsMRP5基因表达的时空特征及突变对转录的影响。主要结论如下: 1、Os-lpa-XS110-3的纯合型成熟种子自然发芽时,发芽率低,易发霉腐烂,出苗率在0.1%以下。但是,用四唑法(TTC法)测定突变种子的生活力发现,种子的胚具有活力,并证明可以利用组织培养培育纯合系。对Os-lpa-XS110-3杂合单株自然结实和Os-lpa-XS110-3组培后代不同类型种子单粒重所做的研究表明,与野生型(WT)种子相比,突变型(HIP)种子单粒重显著下降。成熟种子组织培养时,WT种子发芽率显著高于突变型,幼苗的素质也显著要高,表现为幼苗根多,苗高。但是,运用未成熟种子挽救突变体时,野生型和突变型材料的发芽成苗能力没有显著差别。通过组培培养技术获得近300株Os-lpa-XS110-3纯合系。 2、通过创建籼粳交定位群体(F_2),在采用BSA法将低植酸突变基因Os-lpa-XS110-2定位在第3条染色体的基础上,最终将突变基因定位在SSR标记RM14360和RM1332之间大约400Kb之内。In Silico分析表明,该区段存在一个与玉米lpa1基因同源的基因LOC_Os03g04920(OsMRP5),根据突变体的表型与玉米lpa1的相似性,确定了该基因为Os-lpa-XS110-2突变的候选基因。 3、对Os-lpa-XS110-2,Os-lpa-XS110-3两个低植酸突变体的OsMRP5全长序列的测序分析表明,Os-lpa-XS110-2在该基因的第6个外显子上发生了一个C/G-T/A单碱基突变,造成第1156个氨基酸由脯氨酸突变为丝氨酸;Os-lpa-XS110-3则在第1个外显子上发生5个碱基(GGTAG)的缺失,造成从452aa处开始移码突变,并在474aa处形成终止子,极显著地缩短了编码蛋白的长度。同时,对插入到OsMRP5基因的第1个外显子上的T-DNA插入突变体04A-02500的表型及与T-DNA插入的关系进行了分析,发现纯合的插入突变种子与Os-lpa-XS110-3一样,表现为高无机磷含量,不能自然发芽成苗。由此确定了OsMRP5基因在水稻种子植酸代谢过程中的重要作用。 4、利用Acitin基因为对照,进行半定量RT-PCR分析,发现OsMRP5基因在水稻幼苗的根、叶鞘和叶片,以及花后7d、14d、21d、28d和35d的籽粒中都有表达,且表达量上基本无差异。同时发现,Os-lpa-XS110-2、Os-lpa-XS110-3在不同组织中OsMRP5的表达水平与亲本秀水110相仿,说明低植酸突变没有改变OsMRP5的RNA的转录水平。相反,T-DNA插入使OsMRP5的转录完全终止。 5、对Os-lpa-XS110-2、Os-lpa-XS110-3和T-DNA插入突变体4A-02500的各磷素含量进行了测定,发现与亲本相比,总磷含量基本上不变,没有显著差异。Os-lpa-XS110-2种子的无机磷含量显著增加,约是亲本的4倍,植酸含量下降了33.8%,Os-lpa-XS110-3和4A-02500的纯合突变种子与各自的亲本野生型相比,无机磷含量要高出10倍左右;HPLC分析表明,纯合Os-lpa-XS110-3植酸含量在限值(0.2mg/g)以下未能检测到,纯合的4A-02500突变体只有其亲本的10%,纯合的Os-lpa-XS110-3和4A-02500的无机磷含量和肌醇含量都比他们的野生型显著提高。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S511

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 居超明,周勇,陈建国,徐国成;杂交水稻植酸含量的分析[J];湖北农业科学;2000年01期
2 王雪艳;王忠华;梅淑芳;洪隽;舒庆尧;吴殿星;;高无机磷低植酸含量玉米突变体筛选初报[J];核农学报;2006年01期
3 胡繁荣,段智英,张琳琳,胡培松,吴殿星;稻米功能性成分育种研究进展[J];核农学报;2004年05期
4 居超明,周勇,徐国成;水稻种子植酸含量的地域差异[J];水生生物学报;2000年05期
5 周惠明,张民平;糙米中功能性成分的研究[J];食品科技;2002年05期
6 袁凤杰,任学良,刘庆龙,舒庆尧;大豆籽粒高无机磷突变体的选育和特性研究[J];中国农业科学;2005年11期
7 鲍根良,小林麻子,富田桂,金庆生,张小明,严文潮,叶胜海;粳稻近缘品种的SSR分析[J];中国水稻科学;2005年01期
8 王玉华,任学良,刘庆龙,陈文岳,沈圣泉,吴殿星,舒庆尧;水稻高无机磷突变体的筛选和培育技术研究[J];中国水稻科学;2005年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鞠玉栋,李金泉;水稻微卫星标记的发展与应用[J];安徽农业科学;2005年10期
2 周卫生,干友民,李才旺,张新全,鄢燕;猫尾草的研究概况[J];草业科学;2003年06期
3 海林,王克晶,杨凯;半野生大豆种质资源SSR位点遗传多样性分析[J];西北植物学报;2002年04期
4 王艳红,王辉,高立志;普通野生稻Oryza rufipogon Griff.的SSR遗传多样性研究[J];西北植物学报;2003年10期
5 谢兆辉,吴先军;水稻微卫星标记的研究进展[J];德州学院学报;2004年02期
6 陈志伟,吴为人,周元昌,景艳军;水稻细菌性条斑病抗性微卫星(SSR)标记的筛选及其在标记辅助选择中的应用[J];福建农林大学学报(自然科学版);2004年02期
7 林荔辉,陈志伟,张积森,吴为人,周元昌,唐定中;利用回交和MAS技术改良珍汕97B的白叶枯病抗性[J];福建农林大学学报(自然科学版);2004年03期
8 陈志伟,官华忠,吴为人,周元昌,韩庆典;稻瘟病抗性基因Pi-1连锁SSR标记的筛选和应用[J];福建农林大学学报(自然科学版);2005年01期
9 陈志伟,吴为人,景艳军,周元昌;利用近等基因系验证水稻细菌性条斑病抗性QTL[J];福建农林大学学报(自然科学版);2005年03期
10 章清杞;陈健勇;张书标;黄荣华;李毓;杨仁崔;;巨胚稻胚重与糙米粒形的关系[J];福建农林大学学报(自然科学版);2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 Samuel S.M.Sun;;Biotechnology in 21st Century Crop Improvement[A];21世纪作物科技与生产发展学术讨论会论文集[C];2002年
2 刘传光;江奕君;毛兴学;高云;刘军;林青山;李晓芳;;水稻与玉米远缘杂交改良籼稻温敏两用核不育系的SSR分析[A];2005年全国作物遗传育种学术研讨会暨中国作物学会分子育种分会成立大会论文集(一)[C];2005年
3 张启军;叶少平;虞德容;李平;吕川根;邹江石;;六张水稻遗传连锁图谱的比较分析[A];2005年全国作物遗传育种学术研讨会暨中国作物学会分子育种分会成立大会论文集(二)[C];2005年
4 郭丽;王娇娇;肖凯;;植物植酸酶的生化特征和转基因表达植酸酶的研究进展[A];作物逆境生理研究进展——中国作物生理第十次学术研讨会文集[C];2007年
5 余传元;赵志刚;陈平;江玲;翟虎渠;万建民;;利用CSSL群体研究水稻籼粳亚种间杂种的育性[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
6 穆平;李自超;李春平;张洪亮;;水、陆稻根系性状QTL定位及其与环境互作分析[A];全国作物细胞工程与分子技术育种学术研讨会论文集[C];2003年
7 张琳琳;王雪艳;杨朝柱;赵海军;吴殿星;;米成分(功能性成分)改良与设计育种[A];中国原子能农学会第七次代表大会暨学术研讨会论文集[C];2004年
8 吴殿星;张琳琳;王雪艳;杨朝柱;张磊;;叶色标记技术与功能稻米[A];2004年全国学术年会农业分会场论文专集[C];2004年
9 翟丙年;袁翠萍;李生秀;;黄土高原冬小麦氮效率的基因型差异[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年
10 李成云;李进斌;周晓罡;张绍松;许明辉;;玉米黑粉病菌基因组中的微卫星序列的组成和分布[A];中国植物病理学会2004年学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨蜀岚;水稻eui2基因的发现、遗传及其分子标记和定位[D];福建农林大学;2000年
2 钟代斌;水稻抗白叶枯病和抗倒伏性的分子剖析[D];中国农业科学院;2000年
3 徐建龙;应用重组自交系与近等基因导入系定位水稻数量性状位点[D];浙江大学;2001年
4 王自章;农杆菌介导海藻糖合酶基因遗传转化甘蔗研究[D];福建农林大学;2001年
5 段远霖;三个水稻生殖发育突变体的形态学观察、遗传分析及有关基因的分子标记定位研究[D];福建农林大学;2001年
6 何华;地下滴灌条件下作物水氮吸收利用与最佳灌水技术参数的研究[D];西北农林科技大学;2001年
7 黎裕;玉米弯孢菌叶斑病抗性及其它农艺性状的QTL分析[D];中国农业科学院;2001年
8 冯英;水稻DH群体的构建与微卫星标记分析[D];浙江大学;2002年
9 彭锁堂;中国主要杂交水稻品种指纹图谱标记和鉴定技术的研究[D];浙江大学;2002年
10 滕胜;水稻产量相关生理性状的遗传分析[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胥炜;海湾扇贝和栉孔扇贝EST分析及C型凝集素基因的克隆与分析[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2004年
2 刘春生;不同处理对陈化早灿糙米型猪日粮养分消化利用的影响[D];湖南农业大学;2005年
3 郑军;两系稻培矮64s/E32微卫星标记图谱的构建及其应用[D];福建农林大学;2001年
4 兰涛;水稻微卫星连锁图构建及稻米若干性状的QTL定位[D];福建农林大学;2001年
5 刘勇;水稻籽粒性状的遗传分析及粒长基因定位[D];四川农业大学;2001年
6 曾建平;水稻穗叶QTL分析和旱稻SSR标记多态性检测[D];中国农业科学院;2001年
7 陈粟;利用SSR标记定位水稻细条病抗性QTL[D];福建农林大学;2002年
8 石秋梅;水稻耐低磷基因型的筛选及其适应机理研究[D];福建农林大学;2002年
9 王艳红;用SSR进行普通野生稻(Oryza.ruffipogan Griff)的分子群体遗传学研究[D];西北农林科技大学;2002年
10 陈晓婷;几种改良材料对镉铅锌污染土壤上小白菜生长及元素吸收的影响[D];福建农林大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张培江,才宏伟,李焕朝,杨联松,张德泉,白一松,胡兴明,许传万;RAPD分子标记水稻遗传距离及其与杂种优势的关系[J];安徽农业科学;2000年06期
2 缪海珍,朱水芳,张谦,黄文胜,李瑶,姚文国,毛裕民,谢毅;采用基因芯片技术筛查农作物转基因背景[J];复旦学报(自然科学版);2003年04期
3 黄育民,王侯聪,马磊;利用SSR标记辅助选择杂交组合亲本[J];分子植物育种;2004年01期
4 陈忠明,王秀娥;水稻强优势恢复系9311粒重的诱变改良[J];分子植物育种;2005年03期
5 王红红,李凯荣,侯华伟;油菜素内酯提高植物抗逆性的研究进展[J];干旱地区农业研究;2005年03期
6 高德友,赵新华,段祥茂,徐宗进,王达诺;抽穗期洪涝对水稻产量及其构成因素的影响[J];耕作与栽培;2001年05期
7 李进波,周元飞,万丙良,戚华雄;利用SSR标记鉴别两系杂交稻鄂粳杂1号的真伪[J];湖北农业科学;2003年01期
8 黄毅;李利华;陈莹;李香花;徐才国;王石平;张启发;;水稻杂种两优培9与亲本苗期基因表达比较分析[J];中国科学(C辑:生命科学);2006年04期
9 金润洲,王景余,侯春香;粳稻离体细胞的耐冷性变异与遗传[J];吉林农业科学;1992年02期
10 谷福林,翟虎渠,万建民,张红生;水稻矮秆性状研究及矮源育种利用[J];江苏农业学报;2003年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 朱克明;水稻包穗基因SHP6的遗传与定位[D];扬州大学;2006年
2 刘庄;水稻矮秆、鞘包穗突变体结构研究[D];华南热带农业大学;2007年
3 曾龙军;水稻矮秆基因D68的遗传分析及精细定位[D];扬州大学;2007年
4 史齐;一种水稻矮化突变体的生理特性及调控研究[D];湖南农业大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 居超明,周勇,陈建国,徐国成;杂交水稻植酸含量的分析[J];湖北农业科学;2000年01期
2 文铁桥,张扬,范崇春;植酸酶活性对种子萌发影响的研究[J];湖北大学学报(自然科学版);1993年04期
3 陈秀花,刘巧泉,王兴稳,顾铭洪,王宗阳,蔡秀玲,张景六;反义Wx基因导入我国籼型杂交稻重点亲本[J];科学通报;2002年09期
4 金增辉;发芽糙米与糙米发芽[J];粮食与油脂;2001年12期
5 周惠明,张民平;糙米中功能性成分的研究[J];食品科技;2002年05期
6 刘奕田,伍时照;几个籼稻良种胚乳蛋白高营养组分的生化研究[J];作物学报;1996年04期
7 王若仲,萧浪涛,丁君辉,严钦泉;植酸形成与水稻籽粒充实的关系[J];中国水稻科学;2003年01期
8 吴殿星,赵洪,沈伟桥,韩娟英,夏英武;水稻低淀粉粘滞性突变体的获得与特性分析[J];中国水稻科学;2003年01期
9 王玉华,任学良,刘庆龙,陈文岳,沈圣泉,吴殿星,舒庆尧;水稻高无机磷突变体的筛选和培育技术研究[J];中国水稻科学;2005年01期
10 钱前,熊振民,闵绍楷;“米成分育种”研究的现状及其展望[J];种子;1995年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林秀珍,黄秋妹,屠曾平;广东高产水稻“两叶”诊断调控法研究[J];江苏农业学报;1990年S1期
2 朱旭东,张晓惠,钱前,严学强,闵绍楷,熊振民;高秆突变体Mh—1的株高遗传研究[J];遗传学报;2000年04期
3 沈利爽,朱立煌,SR.Mc Cuch,徐云碧;利用微卫星标记扩充水稻双单倍体群体的遗传图谱[J];科学通报;1997年20期
4 陈青爽,黄帼,易可可,王小兵,刘非燕,吴平;氮磷饥饿诱导的水稻糖转运体基因的cDNA克隆和鉴定(英文)[J];植物生理与分子生物学学报;2002年03期
5 李云;徐培洲;张红宇;彭海;张全芳;汪旭东;吴先军;;一个新的水稻花器官数目突变体fon(t)的鉴定及分析(英文)[J];遗传学报;2007年08期
6 蔡惟涓,刘斌,叶绿杨,梁祖杨,邱润恒,屠曾平;强光下干旱对水稻光合能力的影响及诊断指标[J];江苏农业学报;1990年S2期
7 章冰,黄健秋,卫志明;利用Inverse PCR快速筛选单个T-DNA拷贝转基因水稻植株的方法[J];实验生物学报;1999年02期
8 杨淑琴,马斌;转基因水稻育种的研究与应用[J];宁夏农林科技;2005年03期
9 王汝慈;程式华;曹立勇;;水稻耐低磷胁迫研究进展[J];中国农学通报;2009年06期
10 唐彦强;杜川;胡思淋;桑贤春;杨正林;凌英华;赵芳明;何光华;;一个水稻长穗颈突变体eui1(t)的鉴定和基因定位[J];种子;2010年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘庆龙;水稻低植酸突变种质的创新、基因定位与遗传改良[D];浙江大学;2006年
2 徐秀红;一个植酸代谢相关水稻基因的定位、克隆与特性研究[D];浙江大学;2009年
3 赵海军;水稻低植酸突变基因的鉴定与研究[D];浙江大学;2008年
4 章志宏;利用DNA分子标记剖析水稻种子活力的遗传基础[D];武汉大学;2004年
5 郭玉春;不同基因型水稻对低磷胁迫的响应及其分子机制研究[D];福建农林大学;2005年
6 赵毓;水稻WOX家族基因在顶端发育中的功能研究[D];华中农业大学;2009年
7 蔚亦沛;水稻基因聚合育种及cry1Ab基因在转基因水稻中的分子标记定位研究[D];山东农业大学;2008年
8 曹亦菲;水稻EREBP型转录因子基因OsBIERFs和F-box蛋白基因OsHIHN-n11的克隆鉴定与功能分析[D];浙江大学;2005年
9 葛国科;稻米蛋白质含量的发育遗传及其与其它品质性状间的条件相关性分析[D];浙江大学;2006年
10 袁凤杰;大豆低植酸突变种质的创新及其生化特性和分子遗传学研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 单军祥;水稻半矮秆和早衰突变体遗传分析与分子定位[D];中国农业科学院;2005年
2 朱凌;水稻OsRLK1基因的克隆与生理功能的初步研究[D];浙江大学;2005年
3 宋莉芸;一个水稻DEAD-box RNA解旋酶基因OsBIRH1的克隆鉴定[D];浙江大学;2006年
4 贾巧君;OsRab5a基因在水稻中生理功能的初步研究及其亚细胞定位[D];浙江大学;2005年
5 陈洁;水稻鞘氨醇激酶OsSPK1的克隆鉴定与功能分析[D];浙江大学;2006年
6 徐敏;水稻生长素转运体REH1基因功能的初步研究[D];浙江大学;2005年
7 吴季荣;利用RHL群体精细定位一个控制水稻谷壳硅含量的QTL[D];扬州大学;2006年
8 王宝和;水稻黄绿叶基因ygl2(t)的分子定位及其育种利用研究[D];南京农业大学;2006年
9 苏璇;水稻类钙调磷酸酶B亚基蛋白基因OsCBL6的功能分析[D];南京农业大学;2007年
10 路群;编码水稻磷酸盐转运蛋白基因OrLPT1的克隆和表达研究[D];上海师范大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026