两个水稻分枝控制基因的克隆与功能研究

【摘要】人靠衣装马靠鞍，水稻要高产，就要靠完美“身材”的塑造。水稻植株株型是决定水稻产量形成潜力的重要基础，而水稻植株株型的塑造需要株高、分蘖（包括分蘖数和分蘖角度）、穗形（包括穗的大小、长短、穗分枝数量）等多因子、全方位的协调。明确各决定因子在水稻植株形态建成中所起的作用，及各因子之间的协同调节，对进一步改良水稻株型、提升水稻产量形成潜力并最终转化为产能具有重要的指导和现实意义。本研究中描述了两个水稻分枝相关的突变体ghd10和abr1，对两个突变体进行了形态学观察、遗传分析和基因克隆、组织表达特异性分析等，并对ghd10所参与的调控途径进行了研究。突变体ghd10来源于对粳稻品种武运粳7号的EMS诱变处理。该突变体与野生型相比，穗子变长、一次枝梗数目增多、株高增加、抽穗延迟。基因克隆与转基因互补验证表明，Ghd10在第二外显子上的点突变导致了ghd10的表型。Ghd10编码包含两个C2H2类和两个C2HC类锌指结构基序的转录因子，Ghd10与GFP融合蛋白专一的定位于细胞核。表达分析显示，Ghd10基因主要在穗部结构中表达；同时，Ghd10基因调节成花诱导途径相关基因Ehd1、Hd1、RFT1、Hd3a和OsMADS15的表达。由于ghd10等位突变体表现出比野生型更加明显的产量性状，包括株高增加、一次枝梗数目变多、穗长变长等，因此，ghd10等位基因可作为优异的种质资源用于改良热带、低纬度地区粳稻品种穗部性状，同时为研究水稻穗分枝形成的分子机理，以及与产量形成的潜力的关系提供良好的基因资源。突变体abr1来源于粳稻品种日本晴NIP组培诱变。该突变体表现出上位分蘖导致整株的分蘖数增加，株高变矮，穗部发育异常并最终导致种子收获量极低。遗传分析表明该突变表型受一对隐性核基因控制。组织切片表明，突变体abr1茎秆细胞的变小是植株变矮的原因。基因克隆表明，突变体中的ABR1基因出现了26bp碱基的缺失，使得基因在转录水平产生了可变剪接，导致突变体中ABR1蛋白氨基酸序列不完整。转基因互补实验显示突变体能恢复到野生型表型，且转基因互补T1代植株各农艺性状表现与野生型无显著差异。RNAi干涉实验结果显示，转基因植株表现出与突变体abr1相似的表型。以上结果证明了ABR1基因是控制突变体abr1表型的基因。组织特异性表达分析显示，ABR1基因主要在穗部结构和茎秆中高水平表达，在叶片和叶鞘中表达量较低，而在根中几乎不表达。亚细胞定位表明，ABR1是一个非核定位蛋白。本研究中克隆的ABR1基因是一个新的植株形态控制基因，主要通过调控上位分蘖和穗部发育来影响植株的形态。上述两个基因的克隆为进一步阐述水稻植株形态建成的分子机制提供了新的基因资源。
【作者】胡时开；
【导师】钱前；
【作者基本信息】中国农业科学院，生物化学与分子生物学，2014，博士
【关键词】水稻；分枝；株型；产量形成；

【参考文献】
[1]周耀邦.温州电信客户关系管理研究[D].湘潭大学,工商管理,2011,硕士.
[2]牧少伯.m序列的密码学特性及其应用[D].郑州大学,基础数学,2013,硕士.
[3]周庆云,范文来,徐岩.景芝芝麻香型白酒重要挥发性香气成分研究[J].食品工业科技.
[4]夏东旭.增施不同肥料对植烟土壤特性和烤烟品质的影响[D].河南农业大学,烟草学,2012,硕士.
[5]胡荣.《长江文艺》研究[D].湖北大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[6]韵江.基于企业集团的购并整合管理研究[D].东北财经大学,企业管理,2003,硕士.
[7]商玉玺.中国刑事禁止令制度探究[D].上海大学,法律,2012,硕士.
[8]郑亚楠.基于随机有限元的黄土边坡可靠度研究[D].长安大学,地质工程,2014,硕士.
[9]宋彩华.云资源监控中的数据传输模型研究[D].郑州大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[10]周三,周明,张硕,刘占涛,赵永娟,余天真,岳旺.盐生野大豆的异黄酮积累及其生态学意义[J].植物生态学报,2007,05:930-936.
[11]刘劲鹏,彭祥明,向长华,于君成,燕相标.武钢5号高炉环保型开口机的特点[J].炼铁.2001(03)
[12]刘立毅,王洪明.电学实验设计应做好的四个选择[J].中学生数理化(高考版),2012,10:24-26.
[13]张敏,陆向艳,周敏,潘林琳,农冬冬,王彬彬,陈晓江.数据挖掘在智能题库系统中的应用[J].广西大学学报(自然科学版),2005,S2:24-25.
[14]张新雨.中空纤维膜生物反应器反硝化去除一氧化氮[D].大连理工大学,环境工程,2013,硕士.
[15]马鸣图,王中丙,李志刚,陈贵江,翁宇庆,李殿中.热轧细晶高强度汽车板冷弯微裂纹的成因[J].钢铁.2004(08)
[16]蒋涵.地方政府债券发行法律制度研究[D].西南政法大学,经济法学,2012,硕士.
[17]布玮玮.河南省PRRSV分子流行病学调查及体外抗病毒中药单体的筛选[D].河南科技大学,兽医（专业学位）,2014,硕士.
[18]徐彦霖.铸造铅锑锡合金的超声检测技术[D].四川大学,机械工程,2003,硕士.
[19]廖永雄.HW公司智能电视机顶盒产品营销调研[D].华南理工大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[20]岳德茂.让科技之花愈开愈艳[J].印刷技术.1996(06)
[21]黎同交.我国引航员职业生涯规划与管理研究[D].大连海事大学,公共管理,2012,硕士.
[22]何源.巴塞尔Ⅲ流动性监管及其对我国系统重要性商业银行盈利水平的影响研究[D].安徽大学,金融学,2014,硕士.
[23]姜旭萍.超临界条件下铈锆固溶体催化二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的研究[D].河北科技大学,环境工程,2013,硕士.
[24]崔改.基于FPGA的光栅纳米级细分IP核设计[D].沈阳工业大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[25]王俊梅.羟基苯甲酸类含能配合物的制备、表征及其对高氯酸铵的热分解催化作用[D].宁夏大学,物理化学,2014,硕士.
[26]郑文雅.基于宏观经济景气指数的上市公司均值财务预警模型研究[D].浙江工业大学,2009.
[27]张洁.信用资本影响企业价值的实证研究[D].重庆工商大学,会计学,2012,硕士.
[28]黎夏.电动车铅酸蓄电池充电器研制[D].杭州电子科技大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[29]赵琳.大学生消费价值观教育问题研究[D].东北农业大学,思想政治教育,2013,硕士.
[30]刘景娟.民间非营利组织会计信息透明度问题研究[D].长安大学,会计学,2013,硕士.
[31]路娜.中国书法与中国舞蹈的审美比较[D].山西师范大学,美术学,2013,硕士.
[32]张琳.辽代僧人群体研究[D].吉林大学,专门史,2013,硕士.
[33]董强.上下文感知的Web服务推荐研究[D].大连海事大学,软件工程,2013,硕士.
[34]林雄.管壳式换热器的流路性能数值模拟研究[D].华南理工大学,2010.
[35]梁丽红.李大钊道德思想探究[D].河北师范大学,伦理学,2012,硕士.
[36]高志华.试论现代物理学革命的创新教育价值[D].四川师范大学,2003.
[37]王振华.基于熔融沉积法的人工骨支架快速成型机喷丝技术研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2014,硕士.
[38]周晓旭.肌钙蛋白T、冠状动脉造影与急性冠脉综合征及其中医证型的相关性分析[D].黑龙江中医药大学,中西医结合临床,2004,硕士.
[39]王善伦.中美大学生公民意识教育比较研究[D].长安大学,思想政治教育,2013,硕士.
[40]金菲力.淤泥再生混合轻质土工程特性的试验研究[D].浙江工业大学,2012.
[41]徐彭波.介孔金属氧化物催化剂的制备、表征及对VOCs催化氧化活性研究[D].河北工业大学,化学工艺,2013,硕士.
[42]黎明镜.深井巷道树脂锚固体热力耦合特性研究[D].安徽理工大学,采矿工程,2013,博士.
[43]张津丽.网络的两类参数的研究[D].青海师范大学,基础数学,2012,硕士.
[44]翁臻臻.混合磁性薄膜磁特性的微磁学及Monte Carlo研究[D].福建师范大学,理论物理,2004,硕士.
[45]王成峰,周爱,王利光,陈国庆.碳电极桥接富勒烯分子C_(36)的电子学特性研究[J].黑龙江大学自然科学学报,2013,06:815-818+826.
[46]于建军.潍坊商业学校教学管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[47]阮博莹.内部审计在企业问责制中的运用研究[D].浙江工商大学,会计学,2014,硕士.
[48]李阳.辽宁莲花湖湿地植物群落研究及优势植物对镉胁迫的响应[D].沈阳师范大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[49]邵景辉.镁/钢异种材料电阻点焊研究[D].南昌航空大学,材料加工工程,2013,硕士.
[50]霍宏伟,张宏科.基于室内无线传感器网络射频信号的老年人跌倒检测研究[J].电子学报,2011,01:195-200.