水稻株型与产量控制基因pay1的克隆与功能分析

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1、分类号：单位代码：１００１９Ｂ０９２０１０２２密级；学号：ｆ骑少ｔ乂令博±学位论文水稻株型与产量控制基因Ａｉｒ／的克隆与功能分析ＣｌｏｎｉｎａｎｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＡｎａｌｓｉｓｏｆｔｈｅＰＡＹｌＧｅｎｅｇｙＣｏｎ化ｏｉｌｉｎｇＰｌａｎｔＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕ化ａｎｄＧｒａｉｎＹｉｅｌｄｏｆ民ｉｃｅＯｒｙｚｃｉｓａｔｉｖａＬ．｛）研究生；赵磊指导教师：孙传清教授申请学位口类级别：农学博ｄｒ专业名称：

2、作物遗传育种研究方向：水稻分子遗传所在学院；农学与生物技术学院二〇—五年十一月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书一而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。：ｉ／研究生签名：么裏ｖ／时间ｊ年巧杉日关于论文使

3、用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权俱留、送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可Ｗ用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。（保密的学位论文在解密后雌守此协议）／研究生签名：：时间如年巧导师签名：：苗年时间７＾Ｉ、目摘要株型通常被定义为植物地上部分的Ｈ维立体结构，其主要构成因素有株高、分枝（分葉）模式、叶形和穗型等。株型是诸

4、多农艺性状的综合体，它直接繁响巧决定作物的产量。在作物的进一化和改良史中，合理的株型直是高产育种的主要选择方向。了解株型的遗传机制将有助于培育出高产优质的作物新品种。一本研究对野生稻渗入系ＹＩＬ５５进行ＥＭＳ诱变构建突变体库，从中选取个株型变直立紧凑的突变体巧４打作为研究材料。ＹＩＬ５５表现为株高较矮、分葉较多、分義角度大、穗粒数少及产量低。同ＹＩＬ５５相比，化（）７突变体表现为株高増加、分葉减少、分襄角度变小、茎杆变粗、穂子増大、穗粒数及产量增加等。本研究利用图位克隆方法，分

5、离了片４１７基因，并对其分子功能进行解析。遗传分析结果显示一，突变体表型性状的改变是受对显性基因控制。利用说｝７突变体与日一本晴杂交的Ｆ２群体，将定位在第８染色体长臂端个约５１陆的区间内。序列分析结果表一明，定位区间的ＬＯＣＯｓ０８ｇ３１４７０基因编码区第四个外显子、第１２４４碱基处，有个由Ｇ到Ａ＿的突兔导致打突变体所编码的蛋白质中一个氨基酸残基由谷氨酌胺转变为精氨酸。为了验证Ａ４Ｉ７突变体表型性状的改变是由于ＬＯＣＯｓ０８ｇ３１４７０基因突变造成的，构建了由＿Ｕｂｉｑｕｉ

6、ｔｉｎ驱动的过表达载体，并将其转入ＹＩＬ５５中，发现所有转基因植株均表现与Ａ４打突变体类似的表型。同时还构建了ＲＮＡｉ干扰载体，并将其转入Ａ４打突变体中，１０个独立的转基因株系均表现与Ｙ正５５类似的表型。Ｗ上结果证明ＬＯＣ＿Ｏｓ０８ｇ３１４７０就是ｉＭＩ７。一序列分析结果显示巧４打基因共有５个外显子，４个内含子，编码５９０的氨基酸链个长度为。，，其ｃＤＮＡ全长２１７２ｂｐ，其中编码区１７７３咕，５非翻译区１７２ｂｐ，３非翻译区２２７ｂｐ。ＰＡＹ－１ＧＦＰ融合蛋白亚细胞定位

7、结果显示，ＰＡＹ１仅定位于细胞核中，表明ＰＡＹ１为核定位蛋白。酵母自激活检测实验结果显示，ｐａｙｌ具有较弱的自激活能力，而ＰＡＹ１则丧失了自激活能力。ＤＬＲ系统检测结果显示Ｐ巧１具有较强的转录抑制作用，而ＰＡＹ１则几乎没有改变。Ｗ上结果表明ｐａｙｌ为具有转录抑制功能的转录因子，而ＰＡＹ１则丧失了这种功能。ＲＴ－ＰＣＲ和ＧＵＳ染色结果表明，打在根、叶片、茎巧、穗子等所有被检测的部位中均有表达，在叶片中的表达尤其高。ＲＮＡ原位杂交结果显示Ａ４Ｉ７主要在生长点、叶原基、分藥原基、分化

8、中的枝梗及小穗中表达。还发现Ａｔｎ基因的突变改变了其对生长素的吸收抖及极性运输能力，进而改变了体内生长素的极性分布，这可能是突变体株型发生改变的重要原因。通过杂交、回交和分子标巧辅助选择，构建了特青及９３１１背景的近等基因系，并调查了产量性状，结果表明同各自的轮回亲本相比，近等基因系均表现出株高增加、分葉减少、分葉角度减小、茎杆变粗、穗子变大及产量提高，表明Ａ４Ｉ７是水稻株型和产量重要的显性调控因子，在水稻育种中有重要的应用前景。