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《中国科学院研究生院(上海生命科学研究院)》 2007年
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控制水稻粒宽/粒重主效QTL的定位、克隆和功能研究

宋献军  
【摘要】: 水稻粒型(谷粒的长度、宽度及长宽比)是受多个数量性状基因(QTL)控制的复杂性状,对水稻产量和品质都有影响。我们选择在粒重上有显著差异的水稻品种“丰矮占1号”(小粒籼稻品种)和“WY3”(大粒粳稻品种)为亲本材料,构建了作图群体;以谷粒的长度和宽度为研究性状,进行了初步定位、精细定位以及高精确度连锁分析研究。最终我们克隆了控制水稻谷粒宽度和粒重的主效QTL GW2,并开展了相关功能研究,得到了以下主要研究结果: 1、初步定位了控制水稻谷粒宽度和长度的两个主效QTLs(GW2和GL3),二者分别位于第2和第3染色体上。 2、通过精细定位和高精确度连锁分析,我们将控制水稻粒宽的QTL GW2定位在8.2kb的物理区间内,其中只有一个候选基因,编码一个功能未报道的RING类型蛋白。 3、GW2的转基因水稻分析结果显示,当转反义表达载体的转基因植株降低GW2的表达量时会引起水稻粒宽和粒重增加;当转正义表达载体的转基因植株增加GW2的表达量时会引起水稻粒宽变窄和粒重减少,证明成功克隆了控制水稻粒型的主效QTL GW2。 4、RT-PCR分析和GW2 promoter-GFP的转基因水稻的GFP活性观察结果显示,该基因无时空和组织表达特异性;利用洋葱表皮细胞进行的GFP-GW2融合蛋白亚细胞定位结果显示,GW2在细胞质中表达。 5、利用大肠杆菌表达的GW2活性蛋白进行的生化分析表明,GW2蛋白在体外能够发生蛋白泛素化反应,同时结合GW2基因的测序结果,我们证明了GW2蛋白属于一类新型的RING E3泛素连接酶。 6、用分子标记选择方法选育得到了控制水稻谷粒宽度的近等基因系NIL (GW2)(以丰矮占1号为背景),携带大粒亲本WY3的GW2位点的目标片段长度仅为1.4cM;相对丰矮占1号,NIL (GW2)的谷粒宽度和粒重明显增加,从而引起单株产量显著增加,表明GW2在作物高产分子育种中具有应用前景。 7、在已有实验结果的基础上,我们对GW2基因控制水稻谷粒宽度和粒重的可能调控机制进行了推测:GW2蛋白作为一种新型的RING E3泛素连接酶参与泛素介导的蛋白降解途径,负调控水稻颖壳的细胞分裂;宽粒等位基因(WY3的GW2位点)由于发生提前终止突变失去相应的调控功能,其颖壳细胞分裂速度加快,导致颖壳变宽;宽的颖壳有利于胚乳的灌浆,最终导致谷粒变大。
【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】:B
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q943;S511

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【引证文献】
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1 张新友;栽培花生产量、品质和抗病性的遗传分析与QTL定位研究[D];浙江大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 范淑秀,陈温福,王嘉宇;高产水稻品种干物质生产特性研究[J];辽宁农业科学;2005年03期
【同被引文献】
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1 宋献军;控制水稻粒宽/粒重主效QTL的定位、克隆和功能研究[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2007年
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【二级引证文献】
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1 高远鹰;水稻粒型基因SHG1的图位克隆及基因功能研究[D];杭州师范大学;2017年
2 任云;一个水稻小粒矮秆突变体的遗传分析与基因定位[D];四川农业大学;2014年
【二级参考文献】
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5 屠乃美,官春云;光周期对水稻源库关系的影响[J];作物学报;1999年05期
6 蔡昆争,骆世明;不同生育期遮光对水稻生长发育和产量形成的影响[J];应用生态学报;1999年02期
7 黄璜;水稻穗颈节间组织与颖花数的关系[J];作物学报;1998年02期
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10 王夫玉,黄丕生;水稻群体源库特征及高产栽培策略研究[J];中国农业科学;1997年05期
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9 宋献军;控制水稻粒宽/粒重主效QTL的定位、克隆和功能研究[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2007年
10 曾华宗;利用QTL进行植物抗旱基因鉴定的生物信息方法和软件的设计与实现[D];复旦大学;2007年
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5 王丽洁;药用扁豆分子遗传连锁图谱的构建及其主要农艺性状QTL[D];河南工业大学;2018年
6 王大志;玉米苗期耐冷QTL初步定位与分析[D];沈阳农业大学;2018年
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9 刘童;利用染色体片段代换系定位水稻苗期氮素利用相关QTL[D];扬州大学;2017年
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