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《中国农业科学院》 2006年
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水稻新型Ac/Ds标签突变体库的构建与分析

栾维江  
【摘要】:随着水稻精确图位序列的完成释放,水稻功能基因组学研究成为今后研究的热点和重要课题,建立突变体库是研究植物功能基因组一条重要而有效的途径。本研究利用含Ac和Ds元件的亲本系组配杂交组合,建立了大规模的插入突变群体,由于在Ds载体的特定位置插入了BAR基因,可以在秧田里直接从杂交后代中高效的选择转座系,大大节省了时间和劳动量的投入;系统的分析了F1代和F2代的转座频率和转座行为,并对产生的突变体进行了初步的研究。主要结果如下: 1.利用新型的Ac/Ds标签系统构建了水稻大规模插入突变群体,验证了新型Ds载体中BAR基因在田间大规模选择转座系的可靠性,可行性及有效性,结果发现Basta田间选择与实验室鉴定结果高度符合,表明该系统适合于水稻大规模插入突变体库的构建。 2.为了构建插入突变群体,我们用4个Ds亲本系与20个Ac亲本系组配了66个不同杂交组合,F1植株发生了高频率的体细胞转座,但未检出性细胞转座;F2代共有636个株系及137,437个单株,其中36,160个为转座植株。分析了F2群体的转座频率,发现来源于Ds1、Ds3和Ds4亲本系的F2代发生性细胞转座的频率较高,分别为46.9%、37.6%、36.9%;来自同一杂交组合的不同F2姐妹系的转座频率有很大的差异,这种差异可能源自转座时间的不同;3个亲本系的F2代的性细胞转座频率主要集中在30%-50%范围内。 3.4个Ds亲本系中,Ds2亲本系的F2代发生性细胞转座的频率很低,源于265个株系的48,746个F2植株中,仅有6个株系的203个植株发生转座,可能发生了转座失活,转座失活的原因不是由Ac转座酶失活所致,可能是在Ds2亲本系中发生转座元件的失活。 4.分析了不同杂交组合方式(Ds/Ac和Ac/Ds)及Ac元件的拷贝数对F2代性细胞转座频率的影响,发现正反交对性细胞转座频率没有影响;单拷贝的Ac元件与两个拷贝的Ac元件的性细胞转座频率差异不显著。 5.分析了F2植株旁测序列标签(FSTs)位点,发现52个FSTs分布于水稻的10条染色体上,2个FSTs分布在原始T-DNA供体位点附近,其余50个FSTs分布在原始T-DNA供体位点较远位置,表明Ds元件可以在全基因组范围内转座。FSTs在水稻的10条染色体上分布不均,第4和第11染色体上插入的密度较大,占全部FSTs的54%。所分析的52个FSTs中,67.3%的FSTs位于预测的基因中。来源于相同F2株系的姐妹植株FSTs定位于水稻基因组中不同的位置上,表明F2株系姐妹植株可以发生独立的转座事件。 6.分析了GUS在F3标签系不同器官中的表达活性,发现GUS在根、叶、幼穗及花中都具有表达活性,但对于不同的标签系,在不同器官中的表达活性有所差异,在植株发育的不同时期GUS表达活性也有所差异,表明了基因捕获器在转座标签系中的捕获作用。 7.利用Ac/Ds标签系统在F2及F3代产生了一些可见表型的突变体,记录了这些突变体的表型性状和农艺性状;对矮杆卷叶突变体cul15(t)的遗传分析初步表明:cul15(t)突变体为Ds插入造成的、受一对隐性基因控制的突变体,该突变体对GA3敏感。 8.利用反向遗传学方法对标签系OsPI-PLC2进行了分析,验证了Ds标签在OsPI-PLC2基因中插入位点:RT-PCR结果表明OsPI-PLC2基因是诱导型的表达方式,可以在不同的环境胁迫和渗透胁迫的诱导下表达,同源分析表明OsPI-PLC2蛋白质与拟南芥AtPI-PLC蛋白质具有较高的同源性,但与水稻的OsPI-PLC1的同源性较低。
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