水稻寡分蘗突變體近等基因系的構(gòu)建及全基因組表達譜分析.pdf

1、分蘗通過影響水稻的穗數(shù)而成為影響單產(chǎn)的重要農(nóng)藝性狀之一；分蘗又是單子葉植物的一種特殊的分枝現(xiàn)象，水稻是世界上超過半數(shù)的人口的主食，對水稻分蘗的研究具有重要的應用價值和發(fā)育生物學意義。水稻分蘗的分子生物學機理研究己經(jīng)取得突破性的進展，但對分蘗的信號傳導途徑等方面仍然知之甚少，還需要大量深入研究和證實，探索控制水稻分蘗的分子機理將有助于生產(chǎn)上遺傳調(diào)控分蘗并促進植物分枝的分子機理研究。本研究構(gòu)建了水稻寡分蘗突變體和02428的近等基因系，從細

2、胞學水平上觀察了它們的側(cè)芽分生組織，并利用基因芯片技術(shù)對寡分蘗植株和正常植株進行了基因表達譜分析，獲得到了以下主要研究結(jié)果： 1．從秈粳交(02428/圭630)花培后代中分離鑒定出一份寡分蘗突變體G069，并以02428作為輪回親本進行連續(xù)回交和自交，建立了寡分蘗性狀與02428的近等基因系02428-ft1。與02428相比，02428-ft1表現(xiàn)出最高分蘗少、分蘗速度慢、苗期和分蘗期葉尖黃化但后期逐漸恢復正常、成穗率高、穗

3、頂部有穎花退化現(xiàn)象、再生能力強、植株矮化等特征。 2．通過制作石蠟切片進行細胞學觀察，發(fā)現(xiàn)突變體中，側(cè)芽分生組織比正常植株的數(shù)量少，外觀上也比正常植株的??；突變體側(cè)芽分生組織的發(fā)生減少，且產(chǎn)生的速度較慢，因此，F(xiàn)t1基因部分抑制了水稻側(cè)芽分生組織的起始。 3.利用Rice 57K GeneChip(Affymetrix)寡核苷酸芯片從全基因組水平上對02428-ft1和02428的基因表達譜進行比較分析，發(fā)現(xiàn)了136個差

4、異表達基因，02428-ft1上升表達的基因有61個，下降表達的基因有75個。其中，僅在02428-ft1中表達(激活)的基因有27個，僅在02428中表達(沉默)的基因有30個。 4．利用Affymetrix的在線分析系統(tǒng)NETAFFX，以及NCBI和TIGR，對差異表達基因進行了基因功能注釋。這些差異表達基因涉及的功能范圍較廣，包括轉(zhuǎn)錄因子、激酶、功能蛋白、運輸?shù)鞍?、調(diào)節(jié)蛋白等，但還有一部分功能未知。其中，LOB基因、含F(xiàn)-

5、box結(jié)構(gòu)域的基因、NAM基因等都是已知與側(cè)枝形成相關(guān)的基因，另外還有葉綠體基因和線粒體基因組分別發(fā)生了下調(diào)和上升表達，顯示了水稻分蘗是由多基因控制的復雜的生命活動。 5．利用PLEXDB中的GO對差異表達基因進行分子功能、生物過程和細胞結(jié)構(gòu)三個層次上的功能劃分。分子功能方面，變化最多的是具有催化活性和具有結(jié)合功能的基因，這些基因都與生物反應密切相關(guān)，少量的變化就能極大地改變生物反應；生物過程發(fā)生了復雜的變化，變化最大的是參與細