两个水稻叶绿体发育相关基因TCD8与基因TCD51的基因定位和功能分析

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1、学校代码：10270分类号：Q3学号：152200860硕士学位论文两个水稻叶绿体发育相关基因TCD8与基因TCD51的基因定位和功能分析学院：生命与环境科学学院专业：遗传学研究方向：基因定位与分子克隆研究生姓名：范梦杰指导教师：董彦君教授完成日期：2018年5月GenemappingandfunctionalanalysisofTCD8andTCD51intworice(OryzasativaL.)chloroplastgenesByMengjieFanAdissertationsubmittedinpa

2、rtialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofmasterofscienceswiththemajorofGeneticsSupervisedbyProf.YanjunDongShanghaiNormalUniversityShanghai,People’sRepublicofChinaMay2018摘要上海师范大学硕士学位论文摘要叶绿体是一个半自主细胞器，核内叶绿体相关基因的突变会导致叶绿体发育的异常以及叶绿素的下降，形成水稻叶色突变体，有的与温度有明显的相

3、关性。本实验通过60Coγ物理诱变嘉花1号获得两个低温敏感失绿突变体tcd8，tcd51。通过表型分析，图位克隆，生物信息学预测，功能研究得到以下结论：1.在20℃条件下生长的tcd8突变体，苗期叶色出现失绿白化现象且发育明显迟缓，发芽率低。而在32℃条件下生长则与野生型表型相同；20℃条件下生长的tcd51突变体，苗色呈现白化表型且持续的低温生长会导致幼苗死亡。2.通过光合色素测定和亚显微结构观察，发现tcd8和tcd51相似，其20℃条件下三叶期叶片中光合色素含量与野生型相比出现大幅度的下降；32℃条件

4、下与野生型无明显差异。tcd8和tcd51在低温条件下叶绿体亚显微结构不完整，而在高温条件下叶绿体发育正常。3.对突变体tcd8和tcd51的F2代群体进行遗传分析，发现这两个突变性状分别受一对隐性的核基因控制。4.图位克隆，TCD8定位在第8号染色体分子标记为ID13441和ID13582之间的173kb之间，测序发现是一个编码GTPase的基因LOC_Os08g31460.1；而TCD51则定位在第5号染色体分子标记为ID5和ID7的507kb之间，通过候选基因测序发现是一个编码假定蛋白的基因LOC_O

5、s05g27000。5.通过同源序列比对和进化树分析，我们发现TCD8和TCD51在高等植物中高度保守，与单子叶植物有高亲源性，与双子叶植物有低亲源性。6.通过tcd8的qPCR分析和转录组测序,发现tcd8突变体在低温条件下叶绿体发育阶段相关的基因都出现了不同程度的异常如(V1，FtsZ，OsRpoTp，rpoA，Cab2R等)。TCD8基因的突变使突变体与野生型相比,出现了大量的基因表达量的异常，从而影响细胞内一些次生代谢产物的合成(四吡咯，硫胺素等)，氧化还原酶活性，质膜和质体的合成，这些与叶绿体发育

6、都有重要联系。且本实验室已经克隆出一个编码GTPase的基因TSV3与水稻叶绿体发育相关，故推测TCD8可能是一个与水稻叶绿体发育相关的基因，且低温条件下起关键作用。7.通过tcd51的qPCR分析，发现在低温条件下叶绿素合成和光合作用相关基因出现了不同程度的上下调，而高温条件下这些差异表达基因都有所回复，推测TCD51的突变可能会影响低温条件下叶绿体的早期发育，影响叶绿体蛋白的翻译和积累，叶绿素的合成，从而导致突变表型。本实验为TCD8和TCD51的功能研究提供了一定的理论基础，也为水稻叶绿体发育的分子机

7、制提供一定的参考。I摘要上海师范大学硕士学位论文关键词：水稻；温敏感叶色突变；叶绿体发育；图位克隆II摘要上海师范大学硕士学位论文AbstractChloroplastisanautonomousorganellesandchloroplasts’srelatedgenemutationsinnuclearcanleadtochloroplastdevelopmentabnormalities,adeclineinchlorophyll,formationofriceleafcolormutantandso

8、mehaveobviouscorrelationwithtemperature.Inthisexperiment,weobtainedtwolow-temperaturesensitivechlorogenicmutanttcd8andtcd51byusing60Coγ.Throughphenotypicanalysis,map-based,bioinformaticspredictionandfunctiona