- 首页
- 产品推荐个人精选服务科研辅助服务教育大数据服务行业精选服务学科系列服务产品服务
- 期刊大全
- 充值
- 会员
- 职称材料
- 首页
- 产品服务
- 知识脉络
- 期刊大全
- 充值
- 会员
- 职称材料
智能检索
OsNSL2和OsCPP1调控水稻叶片发育的机制
作
者：
肖赞
学
位
授
予
单
位：
摘
要：
水稻（Oryza sativa L.）是全球最重要的粮食作物之一,也是人类主要的食物来源之一。据联合国粮农组织统计的数据,全球有超过30亿人依赖水稻作为主要粮食来源。尤其在亚洲地区,水稻是人们餐桌上不可或缺的食物,同时也是农民重要的经济来源。然而,由于气候变化、人口增长等因素的影响,全球粮食安全问题日益严峻,如何提高水稻产量和质量,成为全球育种学家研究的重要目标。并且,水稻作为一种模式植物,其在遗传学和分子生物学的研究范围内,为植物科学领域的发展做出了重要贡献。因此,深入研究水稻的生物学特性、生长发育规律、产量和品质的调控机制,不仅有助于提高水稻产量和质量,保障全球粮食安全,也有助于推动植物科学的发展,为其他作物（例如:油菜和玉米等经济作物）的研究提供借鉴和启示。本研究中所使用的两个突变体材料都是来自于实验室自主诱导的,通过诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）处理而得到;其中一个突变体osnsl2(narrow-stripe leaf力是通过EMS对籼型恢复系水稻缙恢10号（J10）处理后筛选而得到;另一突变体oscpp1（carbohydrate partitioning protein1）是通过EMS对某一保持系水稻西农1B号进行处理后经过筛选而得到。另一方面,通过对osnsl2进行表型分析、细胞学观察、图位克隆、亚细胞定位、dNTP含量测定、流式细胞仪分析和qRT-PCR分析等,探究osnsl2叶片变窄的原因。另一个突变体oscpp1,实验室前期已经对其进行了遗传鉴定,图位克隆,互补验证,发现oscpp1是一个显性的碳水化合物分配缺陷的突变体,并且之前已经对OsCPP1调控碳水化合物的分配进行了功能分析,本论文将对OsCPP1如何调控叶夹角进行相关研究,通过表型分析和细胞学观察,发现了oscpp1叶枕部位的厚壁细胞层数和数量减少,同时通过qRT-PCR分析,发现OsCPP1在叶枕部位具有较高表达,并且通过酵母双杂和双分子荧光互补实验进行验证,OsCPP1与纤维素类合酶家族蛋白CSLA6存在互作关系。主要研究结果如下:1.窄叶突变基因OsNSL2（1）实验室前期已成功地从水稻J10经过EMS诱变产生的突变体群体中分离出了窄叶条纹突变体osnsl2。通过统计观察,发现相比于WT（wildtype）,osnsl2的剑叶、倒二叶和倒三叶的叶片宽度显著减小,而叶片长度无显著差异。为研究叶片宽度减小的原因,在孕穗期对叶片中部进行了形态学和组织学观察,通过石蜡切片和扫描电镜发现osnsl2的大、小叶脉平均数量显著减少。通过光学显微镜观察,发现osnsl2中沿叶宽方向的细胞数量显著减少,而细胞宽度保持不变。这些观察结果表明,叶片宽度减小可能是由于沿叶宽方向的细胞数量减少所导致的。（2）实验室前期已将OsNSL2基因定位在第6号染色体的短臂,本研究中,利用F2代遗传群体中1500个隐性单株进行精细定位。最终将OsNSL2定位在第6号染色体,Indel6-1和Indel6-2之间,物理范围51 kb。对定位在区间内的10个注释基因全部进行DNA测序比对,发现osnsl2在LOC Os06g14620（编码核糖核苷酸小亚基）基因中存在一个G到A的单核苷酸突变,造成所编码的氨基酸由甘氨酸（Gly）变为丝氨酸（Ser）。进一步通过将WT中的LOC Os06g14620片段（包括上游2000 bp的序列、1020 bp的编码框序列和下游899 bp的序列）转入突变体osnsl2愈伤组织,发现osnsl2的表型在阳性互补植株中恢复,结果表明LOC Os06g14620就是OsNSL2基因。（3）基于图位克隆和遗传互补实验,OsNSL2编码核糖核苷酸还原酶（RNRs）的一个小亚基,通过构建系统进化发育树,发现在单子叶和双子叶植物中OsNSL2所编码的核糖核苷酸还原酶小亚基具有比较保守的生物学功能,同时在水稻中OsNSL2与另一个编码核糖核苷酸还原酶小亚基的LOCOs06g03720同源关系较近。（4）利用qRT-PCR分析OsNSL2的表达模式,发现OsNSL2在根、茎、叶、鞘和穗均有表达,但在叶片中表达量最高;同时构建了 p35S::OsNSL2-GFP融合表达蛋白,通过水稻原生质体瞬时表达发现,在细胞核与细胞质中能检测到绿色荧光信号,表明OsNSL2定位在细胞核与细胞质。（5）通过测定WT和osnsl2中的dNTP含量,发现osnsl2的dNTP含量下降,进一步通过流式细胞仪分析和细胞周期相关基因的表达分析,发现osnsl2细胞周期减少。结果表明,dNTP的含量减少,导致DNA合成受阻,进而影响细胞周期,最终导致细胞数量减少,叶片变窄。2.OsCPP1调控水稻叶夹角（1）通过对WT和oscpp1苗期、分蘖期和成熟期的叶夹角观察与统计,发现oscpp1叶夹角在苗期时与WT无明显差异,分蘖期时oscpp1叶夹角度数达到44.5°,WT度数达到27.6°,oscpp1达到WT的161%,oscpp1叶夹角度数极显著大于WT;成熟期时oscpp1叶夹角平均度数达到53.1°,WT度数达到18.7°（n=20）,oscpp1叶夹角度数达到WT的283%,oscpp1叶夹角度数极显著大于WT。石蜡切片观察发现,oscpp1叶枕处远轴端和近轴端的厚壁细胞数目、细胞层数与近远轴端的距离都极显著小于WT,表明oscpp1叶夹角度数增大是叶枕处近远轴的细胞数目、细胞层数和距离减少导致的。（2）通过构建pGBKT7-CPP1诱饵载体,进行水稻cDNA文库筛选,寻找其互作蛋白。并通过比对克隆序列,最终筛选到了与OsCPP1互作的纤维素类合酶家族蛋白CSLA6。因此,OsCPP1通过与CSLA6相互作用协同调控纤维素的合成,进而参与调控叶夹角的形成。（3）通过酵母双杂发现OsCPP1与CSLA6的三个与纤维素合成相关的结构域都互作,同时BiFC也表明OsCPP1与CSLA6互作,说明OsCPP1通过影响纤维素的合成,影响叶夹角变大。（4）通过对叶枕部位的纤维素含量分析,显示oscpp1叶枕部位纤维素含量仅是WT的70.7%,极显著低于WT;同时纤维素合成相关基因CESA1、CESA4、CESA7、CESA8、CESA9在oscpp1叶枕部位的表达量均极显著下降。
关
键
词：
水稻(Oryza sativa L.); 窄叶; 核糖核苷酸还原酶(RNR); 细胞周期; 叶夹角; 纤维素
学
位
年
度：
2023
学
位
类
型：
硕士
学
科
专
业：
作物遗传育种
导
师：
中
图
分
类
号：
S511[稻⑨]
学
科
分
类
号：
0901[作物学]
D
O
I：
10.27684/d.cnki.gxndx.2023.003697
相关文献
暂无数据
相关学者
暂无数据
二级参考文献
(--)
参考文献
(--)
共引文献
(0)
本文献
同被引文献
(0)
引证文献
(--)
二级引证文献
(--)