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《中国科学院研究生院(上海生命科学研究院)》 2001年
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水稻中控制形态结构建成的相关基因研究

胡文军  
【摘要】:水稻是一种重要的世界性粮食作物,很早以来人们就一直非常重视对它的研究。近二十年来,随着分子生物学和现代遗传学的发展,人们对它的认识已经进入到分子水平。本文通过对几个水稻基因——OsTb1(Oryza sativa Teosinte Branched 1) 和OsCen1、OsCen2 (Oryza sativa Centroradialis )的研究,从分子生物学的角度研究水稻的发育过程,探讨控制水稻分蘖和花序结构的分子机制;同时通过比较单子叶和双子叶植物中Cyc/Tb1 基因家族和Cen 基因的结构和功能,了解这些植物在植物进化过程中所起的作用。因为水稻的产量直接与分蘖和穗部这两个重要的性状相关,从分子水平对它们进行研究,对于农作物的改良育种具有一定的意义。 已知玉米基因Teosinte Branched 1(Tb1)控制着玉米分蘖的发生,我们利用Tb1 基因的ORF 作为探针,筛选水稻基因组文库,结果得到几个阳性克隆。对其中一个阳性克隆的分析表明,这个克隆含有玉米Tb1 和金鱼草Cyc等TCP基因家族的重要保守特征区——TCP区和R区。利用RT-PCR和3’RACE,得到了这个基因的cDNA。该基因是水稻中TCP 基因家族的一个成员,命名为OsTb1。该基因没有内含子,ORF 的全长为1164 bp,编码一个长度为388 个氨基酸的多肽。在氨基酸水平上与玉米TB1 的一致性为65%,相似性为70%。在TCP 保守区内的一致性则为93%。PCR-Northern和原位杂交的结果表明,基因在水稻的分蘖芽中表达。我们还构建了基因OsTb1 的正义和反义的转基因质粒,准备对水稻进行遗传转化,以进一步研究基因的功能。 本实验室已经克隆了两个水稻中的Cen 同源基因——OsCen1 和OsCen2,初步研究结果发现它们与水稻的花发育相关。本实验构建这两个基因的正义和反义转基因质粒,通过根癌农杆菌介导对水稻进行遗传转化,并对得到的转基因水稻植株及其后代进行遗传分析。与野生型相比,我们得到的OsCen1和OsCen2过量表达的转基因植株在穗部表现出明显不同与野生型的特点:总的小穗数目增多;整个穗子变短;枝梗数目和级数变多,出现“三次枝梗”;植株的抽穗时间推迟等,另外转基因植株变矮,穗颈节不能从剑叶中抽出等。依据这两个基因的表达模式及转基因实验结果,我们认为,水稻中的OsCen1 和OsCen2 与水稻花的发育密切相关。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海生命科学研究院)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:S511

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