水稻耐低氮基因克隆與功能分析

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1、分類號：單位代碼：密級學號：、令博士學位論文水稻耐低氮基因克隆與功能分析研究生張陽軍■指導教師孫傳清教授申請學位門類級別農學博士專業(yè)名稱作物遺傳育種研宄方向水稻分子遺傳所在學院農學與生物技術學院二零一五年五月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研宄工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中已經注明引用和致謝的內容外，論文中不包含本人和其他人已經發(fā)表或撰寫過的研宄成果，也不包含為獲得中國農業(yè)大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研宄所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：時間：爽年月么日關于學位論文使

2、用授權的說明本人完全了解中國農業(yè)大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定。本人同意中國農業(yè)大學有權保存及向國家有關部門和機構送交論文的紙質版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人同意中國農業(yè)大學將本學位論文的全部或部分內容授權匯編錄入《中國博士學位論文全文數(shù)據庫》或《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據庫》進行出版，并享受相關權益。保密的學位論文在解密后應遵守此協(xié)議）學位論文作者簽名：衫時間：《年月丨曰導師簽名：時間：年：月》日中國農業(yè)大學博士學位論文摘要摘要氮是作物生長和發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素，也是農田生態(tài)系統(tǒng)最為關鍵的營養(yǎng)元素。氮營養(yǎng)供應不充足則會導致作物減產，而過量施用氮肥會造成農業(yè)和生態(tài)環(huán)

3、境的破壞。因此，挖掘水稻耐低氮基因、培育氮高效的水稻品種對農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。本研宄以秈稻特青為背景的云南元江普通野生稻滲入系為材料，通過對滲入系水培苗期和大田全生育期的耐低氮性狀鑒定，結合滲入系的基因型，進行苗期和全生育期耐低氮分析。并利用一個苗期對低氮敏感滲入系，與特青雜交構建的次級定位群體，精細定位并克隆了水稻耐低氮基因并對其功能進行了分析。主要結果如下：以云南元江普通野生稻滲入系為材料，共定位到個影響苗期耐低氮相關性狀的它們所解釋的表型變異范圍為。。通過對滲入系田間全生育期耐低氮性狀的鑒定，定位了個耐低氮，的元江普通野生稻等位基因能提髙群體耐低氮能力。利用苗

4、期對低氮敏感滲入系與受體親本特青回交，構建次級分離群體，將水稻耐低氮基因定位在水稻第染色體長臂末端標記區(qū)間，然后利用重點交換單株進一步將限定在一個約的區(qū)間內。通過對定位區(qū)間的候選基因表達分析、測序和遺傳轉化，克隆了，發(fā)現(xiàn)該基因編碼一個具有指紋基序的甜味蛋白，該基因能顯著降低低氮條件下水稻苗期的值、株高、根長、植株干重、氮濃度和植株總氮量以及大田成熟期的有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)以及單株產量，過表達能提高水稻苗期耐低氮能力以及大田成熟期的產量。不同組織器官表達分析以及檢測結果表明該基因主要在水稻幼芽、新葉和幼穗中表達，在水稻新根和莖中也有少量表達；共表達載體轟擊洋蔥表皮的亞細胞定位結果表明

5、該基因作用于細胞膜。通過對來自個國家和地區(qū)份軸稻品種和份粳稻品種的序列分析表明，只有份秈稻品種含有基因，而份秈稻品種和所有檢測的粳稻品種均不含有耐低氮的基因。由此可見，基因在水稻育種中具有廣泛的應用前景。進一步關聯(lián)分析表明，啟動子區(qū)域個和編碼區(qū)個使攜帶基因品種的耐低氮特性增強。關鍵詞：普通野生稻，滲入系，耐低氮，基因克隆，功能分析中國農業(yè)大學博士學位論文，，技，中國農業(yè)大學博士學位論文，中國農業(yè)大學博士學位論文目錄目錄第一章文獻綜述氮素是植物生長和發(fā)育最重要的營養(yǎng)元素植物的氮源氮的營養(yǎng)功能氮的生理功能植物氮的吸收植物氮的同化植物氮的轉運與利用植物響應氮脅迫的生理機制和分子機理植物氮

6、利用效率相關的定位氮代謝相關基因的克隆立論依據和研宄意義第二章材料與方法遺傳群體元江野生稻滲入系敏感滲入系和特青的次級定位群體表型鑒定苗期耐低氮鑒定大田全生育期耐低氮鑒定提取基因型分析數(shù)據分析電鏡觀察掃描電鏡觀察樣品制備透射電鏡超薄切片制備酵母雙雜交載體連接酵母感受態(tài)的制備轉化酵母菌自激活檢測互作驗證中國農業(yè)大學博士學位論文目錄基因組功能互補載體構建組成型載體構建載體構建共表達載體構建載體構建水稻遺傳轉化檢測檢測提取及表達分析總提取和純化反轉錄基因表達分析芯片雜交取樣時間和部位總的提取與純化的合成與純化的體外轉譯真核生物樣品基因芯片（的雜交、洗脫、染色及掃描數(shù)據分析序列測定與分析引

7、物序列第三章結果與分析元江普通野生稻滲入系群體耐低氮定位苗期耐低氮定位滲入系大田全生育期耐低氮定位滲入系耐低氮特性鑒定和基因型分析滲入系水培表型及基因型分析滲入系和受體親本特青在大田條件下低氮處理的表型滲入系對其它非生物脅迫的響應。熱脅迫。冷脅迫模擬干旱脅迫的鹽脅迫芯片雜交數(shù)據的分析水稻耐低氮基因的精細定位與候選基因的遺傳互補中國農業(yè)大學博士學位論文目錄基因的結構分析基因的表達分析亞細胞定位基因序列及其功能位點分析對不含水稻品種耐低氮特性的影響基因參與的代謝途徑基因的