IB-CAS  > 中科院植物分子生理学重点实验室
水稻矮化突变体gdd1的基因克隆及其功能研究
Alternative TitleMap-based Cloning and Functional Analysis of a Dwarf Mutant Gene, GDD1, in Oryza sativa
李娟
Subtype博士
Thesis Advisor种康
2011
Degree Grantor中国科学院植物研究所
Keyword水稻 矮化突变体 赤霉素(GA) 贝壳杉烯氧化酶(KO) 驱动蛋白
Abstract矮杆是水稻育种中的重要农艺性状。合适的株高对于决定植株的生长,特别是对于禾本科作物的结实具有重要的作用。因此,研究植株生长机理,对合理有效地利用这些资源,改良品种无疑具有重要作用。 本实验室分离鉴定一水稻矮化突变体gdd1,表现为植株矮小、穗短、种子小。细胞学观察发现gdd1突变体节间细胞和第二叶鞘细胞的长度明显短于野生型,表明植株矮化是由于细胞变短造成。遗传分析表明gdd1表型受一隐性基因控制。利用图位克隆方法发现GDD1定位于九号染色体,含有24个内含子,25个外显子,cDNA全长3105 bp,编码1035 aa。基因组序列比对发现在该基因第19个和第20个外显子上有27 bp缺失,导致翻译提前终止。序列分析表明GDD1编码类似kinesin-4亚家族蛋白,与拟南芥FRA1遗传关系最近。在水稻中该基因为单拷贝。实时定量PCR检测表明该基因在水稻发育各个时期和组织中普遍表达,其中在茎和幼穗中表达量较高。原生质体瞬时表达分析和免疫荧光定位表明GDD1在细胞核和细胞质均有分布。 生物信息学分析表明GDD1 蛋白N 端含有高度保守的马达结构域、在413aa~434aa 位点含有转录因子特有的亮氨酸拉链结构域。微管共沉淀实验表明GDD1能与微管结合。基因组微阵列分析表明gdd1 突变体中GA 合成途径的关键酶基因KO2 表达量明显下调。凝胶阻滞实验和染色质免疫共沉淀实验证实GDD1 能与KO2 启动子中ACCAACTTGAA 序列结合。拟南芥原生质体瞬时转化分析表明GDD1 具有转录激活活性。进一步测定GA 合成中间代谢产物含量,发现在gdd1 中KO 下游的GA53、GA19、GA20、GA1 和GA12、GA24、GA9、GA4 含量明显低于野生型,同时GA3 处理可以恢复突变体根短的表型。对根尖伸长区细胞进行微管排列免疫荧光检测,发现突变体中周质微管斜向排列的细胞增多,GA3处理可使其恢复正常水平。因此,GDD1 可通过直接调控KO2 的转录参与GA代谢调控,进而影响周质微管排列,引起细胞伸长受阻,最终导致植株矮化。本工作证实GDD1 是直接调控KO2 转录、参与GA 合成代谢的新的调节蛋白。同时,这也是首次对驱动蛋白家族成员具有转录激活作用参与调控细胞伸长的新功能进行研究和探讨。
Pages145
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11896
Collection中科院植物分子生理学重点实验室
Affiliation中国科学院植物研究所
First Author AffilicationInstitute Of Botany,The Chinese Academy Of Cciences
Recommended Citation
GB/T 7714
李娟. 水稻矮化突变体gdd1的基因克隆及其功能研究[D]. 中国科学院植物研究所,2011.
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