水稻粒型相关基因的功能分析及框内突变创制优质资源策略的研究

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wsl526
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水稻产量主要由单位面积有效穗数、每穗粒数以及粒重等基本因素构成。而粒型不仅是影响水稻粒重的主要因素,同时也是衡量稻米外观品质的重要指标,阐明其遗传调控机制,有利于水稻单产的提高和稻米品质的改良。虽然目前已经解析出多个控制水稻粒型的遗传机制体系,但其调控网络还不太完善。利用生物信息学方法和基因组编辑技术挖掘更多的水稻粒型基因,不仅有助于了解水稻产量形成的分子调控机制,也为水稻高产优质育种提供更多的基因资源。1、OsCKX8的功能研究:水稻细胞分裂素氧化酶OsCKX8是一个负向调控水稻粒型的功能基因。利用CRISPR/Cas9系统获得的敲除突变体籽粒长度增加、千粒重提高,而过表达株系则表现出相反的性状;通过扫描电子显微镜和石蜡切片分别观察OsCKX突变体种子的外表皮细胞和开花前颖壳的外薄壁细胞层发现,敲除突变体主要是通过促进细胞分裂增加细胞数目来增加水稻的粒长;OsCKX8在茎、叶片和叶鞘中均被检测到,但在穗中的表达相对较强,当幼穗发育到12-14 cm时,其表达水平达到了峰值。亚细胞定位分析表明,OsCKX8主要在细胞膜、细胞核和细胞溶质中表达;OsCKX8敲除突变株体内的细胞分裂素水平提高,从而对外源施加的6-BA敏感性增强,芽的伸长和根的发育受抑制程度更大。相反,OsCKX8突变体对赤霉素GA3的响应则表现出较为迟钝的现象,推测OsCKX8可能参与了细胞分裂素CK和赤霉素GA相关途径共同调控籽粒大小。2、OsGRL1基因的克隆及功能分析:通过生物信息学手段分析已精细定位于水稻1号染色体上的QTL-qGRL1.1中可能存在的目标基因,利用CRISPR/Cas9系统鉴定出qGRL1.1中控制粒长的候选基因LOCOs01g66970(OsGRL1);敲除OsGRL1基因的突变植株表现出粒长增加、千粒重提高的性状,而过表达OsGRL1的转基因株系籽粒则变小变轻,说明了OsGRL1是一个负向调控水稻籽粒大小的功能基因;OsGRL1编码一个C4HC3型RING v结构域和一个未知功能的DUF3675结构域,在细胞核和细胞膜上均有分布,其中RING v结构域的完整是其具备转录激活活性所必须的;RNA-Seq数据的分析以及差异表达基因的验证发现,OsGRL1的敲除突变体和过表达株系除了粒型调控相关基因表达水平变化外,存在很大部分与非生物胁迫相关的差异基因。逆境处理实验结果初步推测OsGRL1参与了水稻对盐胁迫的响应。表明了OsGRL1可能是一因多效基因控制着水稻的粒型和耐盐胁迫等性状。3、框内突变创制优异种质资源的策略:本文的策略是利用CRISPR/Cas9技术对靶基因上的miRNA识别序列进行有效编辑,解除miRNA对靶基因的抑制,同时在miRNA-resistant突变株系中筛选出能够增强靶基因表达的框内突变体,从而获得目标性状的改良;选择了受miR396d抑制、调控水稻粒型的OsGRF4基因,通过CRISPR/Cas9系统,获得一系列miR396d-resistant突变体;在miR396d-resistant突变株系中存在两种类型的OsGRF4突变体:框内突变和移码突变。其中OsGRF4框内突变株系的表达水平提高,粒型增大,而移码突变类型的株系则表现出相反的表型。说明利用CRSPR/Cas9技术获得的框内突变体使靶基因OsGRF4成功逃脱了 miR396d的抑制;同时,通过CRISPR/Cas9系统成功回复移码突变、功能沉默的rc基因,使其框内突变,从而使得白色稻米向富含花青素的红色稻米转换。综上所述,关于miRNA识别位点的框内突变和移码变异的框内突变创制优质资源的策略是成立的。
其他文献
基因表达异常所导致的神经系统早期发育失调与诸多神经疾病的发生发展(包括自闭症、精神分裂症等)存在密切关联已得到众多共识。在过去的研究中,关于MEN 1(Multiple endocrine neoplasia 1,多发性内分泌腺瘤致病因子1)的功能研究主要集中在癌症领域中,而在神经系统中的作用始终缺乏充分的研究。MEN1所编码的蛋白为menin,其表达异常会导致一种在多内分泌腺出现恶性肿瘤的家族性
在本文中,将利用Moser迭代法来研究部分椭圆型方程、拟线性p-Laplacian型抛物方程组及可压Navier-Stokes-Poisson方程的弱解的正则性问题。在第一章中,我们简单介绍了偏微分方程的发展史,并从其中“弱解”的概念引出了 Moser迭代方法,并对Moser迭代方法的发展历史进行了一个简单的梳理。在第二章中,我们汇总了后面各个章节常常会用到的一些数学符号,并简单叙述了偏微分方程中
目的:现有的免疫抑制药物,如他克莫司(FK506)已被广泛用于抑制器官移植术后出现的免疫排斥反应。然而,这些药物常伴随一定的副作用,如肾毒性和神经毒性等,从而影响了移植器官的长期存活和患者术后的生活质量。因此,急需开发低毒、高效的新型免疫抑制药物。近些年来,中药来源的免疫抑制剂引起了许多学者的关注。N,N’—二环己基—N—花生烯酸酰脲(DCAAA)是以从中药板蓝根中提取分离得到的板蓝根组酸为前体化
在上海市松江区中山小学的校园里,一场"学四史"主题活动正在以形象生动的方式,为少先队员翻开波澜壮阔的百年画卷。学校少先队围绕"四史"学习,努力让红色基因融入新一代少年的血脉。在中山小学的校园里,有一座抗日小英雄夏秋生的塑像,这位年仅11岁的少年是目前可以考证的上海境内年龄最小的英烈。共产党员带领队员在塑像前上队课,讲述小英雄为民族解放英勇捐躯的可歌可泣的事迹。
期刊
上皮细胞间质化(EMT)在胚胎发育、组织重建、肿瘤转移和多种纤维化疾病等生理和病理过程中发挥重要作用,EMT过程主要在基因表达和蛋白翻译后修饰两个方面受到调控,一方面表现为SNAI1/2,ZEB,TWIST1等转录因子上调促进相关基因表达,另一方面,E-cad等黏附蛋白被胞吞降解导致细胞连接(紧密连接、黏附连接、间隙连接、桥粒、半桥粒)解离,从而致使上皮细胞变成松散的间质型细胞。相关研究表明,在T
第一部分:痛风患者尿液微生态变化的研究研究背景:有研究已经证实肠道微生态物种在痛风的发病过程中起作用。然而目前尚无有关痛风患者尿液微生态的相关研究。研究目的:通过比较痛风患者与正常健康对照者尿液中微生物菌群与分析,了解痛风患者尿液中菌群的变化,探索痛风患者尿液菌群变化是否可作为诊断痛风的标记物。研究方法:2017年3月至12月于厦门大学附属第一医院,严格按照痛风的分类诊断标准和入组筛选标准,收集痛
碳龙化学是金属有机化学的一个新分支,近年来发展了一系列具有金属杂芳香性的独特结构,统称为碳龙配合物。新结构的合成通常伴随着新的构效关系研究与应用探索,而新结构得以实现应用,除了需具备较好的稳定性且易于大量制备与储存以外,还需要具有面向应用的性质。本论文通过利用碳龙化学中一种稳定的、易于大量合成与保存的8-碳龙配合物作为起点,分别在衍生物的骨架拓展、构效关系及应用方面进行了探索,通过实验和理论计算相
历史是一本教科书。党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史是中国共产党和中华民族弥足珍贵的精神财富,组织小学生深入学习"四史",促进学生知史爱党、知史爱国,意义深远,关乎民族的未来与希望。习近平总书记曾寄语广大少年儿童:"为实现中华民族的伟大复兴的中国梦时刻准备着。"2021年4月,《教育部办公厅关于在思政课中加强以党史教育为重点的"四史"教育的通知》(以下简称《通知》)明确指出,各地中小学校要
期刊
1953年,为了研究社交网络,Harary提出了符号图的概念.其顶点集代表社会网络中的个体的集合,边集表示个体之间的友好或不友好关系,其中友好关系用正边表示,否则用负边.易见,符号图是普通图的一种自然推广,也是一类特殊的赋权图.在随后的几十年,符号图得到了深入地研究并广泛应用于诸多领域,如拓扑图论、拟阵、几何学及群论等.在符号图的研究中,一个自然的研究方向是将普通图的一些经典结果推广或拓展到符号图
传统的分类任务假定一个示例只能从有限类别集合中分配一个标记。然而,在现实应用中,一个示例往往具有复杂的语义,需要同时用多个标记来描述。例如,一幅图片可以同时具有“大海”、“桥”和“行人”等对象;一篇文档同时具有“经济”和“世博会”这些关键词。多标记分类是当前机器学习的重要研究领域,其任务是为示例预测多个正确的类标记。目前,多标记分类已经在生物信息学、Web挖掘、信息检索、个性化推荐、社会网络等领域