小麦正常雄蕊变雌蕊是基因突变吗?

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小麦正常雄蕊变雌蕊是基因突变吗?

问:小麦正常雄蕊变雌蕊是基因突变吗?

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    水稻雄蕊雌蕊突变体的遗传分析
    一、水稻雄蕊雌蕊化突变体的遗传分析(论文文献综述)
    王昌健[1](2020)在《水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和基因定位》文中研究表明水稻是我国重要的粮食作物之一,也是单子叶模式植物,其花器官的形成和发育与水稻产量密切相关。对水稻花器官发育相关基因的克隆和功能分析不仅有助于进一步认识水稻花发育的调控机理,也在未来高产育种中具有重要的实践意义。本研究中,我们从在CJ06和TN1的代换系中发现一个雄蕊和雌蕊发育缺陷的不育突变体,将该突变体命名为dps2(defective pistil and stamens 2)。在大田常规种植条件下比较了突变体dps2和野生型CJ06的主要农艺性状差异及花器官形态特征;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;结合转录组测序和RT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。研究结果如下:dps2突变体抽穗期变长,小穗内稃和外稃发育正常,不能正常开颖扬花,成熟期小穗内部有花器官残留,且不能正常结实。突变体dps2其它农艺性状如株高、分蘖数、穗长、一次枝梗数、二次枝梗数无明显改变。dps2突变体雄蕊出现不同程度的皱缩,颜色透明呈浅黄色,雄蕊的数目增多,雌蕊皱缩且柱头数目增多;进一步观察发现,dps2突变体花药腔室塌陷,外表皮细胞褶皱且排列不规整,外表面光滑且没有蜡质和角质等线状物质分布,内无可见小孢子,亦有部分花药能形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状,故突变体仅少量花粉具有活性。此外,dps2突变体的胚囊发育受到影响,胚囊中央无极核结构并出现细胞退化的痕迹。遗传分析发现dps2突变体受隐性单基因控制,通过图位克隆的方法,我们将DPS2基因定位于第4号染色体短臂上91.2 Kb的区间内,该区间内未见报道的花器官发育相关基因。通过转录组测序分析发现,与野生型相比,dps2突变体中731个基因上调,1679个基因下调,这些差异表达基因参与生物代谢、生物调节过程等,其中9个基因涉及生长素的合成及信号转导途径。通过实时荧光定量PCR,发现dps2突变体中生长素合成相关基因TDD1的表达显着降低,生长素响应基因OsIAA3、OsARF11、OsARF3、OsARF15的表达显着升高,MADS-box基因家族中的B类基因OsMADS2、OsMADS4、OsMADS16和E类基因OsMADS1、OsMADS6、OsMADS7、OsMADS8在dps2中的表达显着升高。以上结果表明DPS2的突变可能影响生长素的合成或代谢,dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致不育。推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。
    杨芊[2](2020)在《TaWin1基因在小麦花发育过程中的功能初探》文中指出雄蕊是植物体内重要的花器官,它的生长发育情况直接影响植株的繁育和农作物的产量。雄性不育是由于雄蕊发育异常而不能产生可育后代且普遍存在于植物界的一种现象,在农作物杂交育种研究中,雄性不育系对培育优质、高产的品种具有十分重要的作用。小麦(Triticum aestivum L.)是世界上三大粮食作物之一。因此,研究小麦雌雄蕊的发育对改良小麦品质和提高小麦产量都具有十分重要的意义。小麦雄蕊同源转化为雌蕊突变体(HTS-1)是彭正松教授在培育小麦三雌蕊(TP)近等基因系CSTP的过程中意外发现的一个新的突变体。HTS-1的小花中雄蕊全部或部分同源转化为雌蕊,故其雌蕊数目一般为4-6个。因此该突变体全部或部分不育,在自然状态下,平均结实率仅为15.3%。遗传分析发现,该突变体至少由2个隐性基因控制(Pis1和hts),与细胞质遗传无关。其中Pis1基因已被定于2D染色体上并且控制着三雌蕊小麦的三雌蕊性状。而hts基于已被定位在4A染色体上的一个7.2Mb的区间,结合前期的转录组分析,在该定位区间内找到了一个在雄蕊化雌蕊(PS)中表达量异常高的基因,即TaWin1基因。因此推测TaWin1基因的过表达会引起小麦雄蕊同源转化为雌蕊。为了进一步探究TaWin1的功能,本研究以三雌蕊近等基因系CSTP、CM28TP和小麦雄蕊同源转化为雌蕊突变体HTS-1为实验材料,采用基因克隆、外源乙烯利与1-甲基环丙烯处理、Real-time PCR检测及转基因拟南芥等方法分析了TaWin1基因的功能。主要结果如下:1、TaWin1基因在CM28TP和HTS-1中的序列相似性为99.77%,其唯一的区别为在HTS-1中TaWin1基因的ORF下游区段插入了两个胸腺嘧啶(T)。因此TaWin1基因在CM28TP和HTS-1中的片段大小为883bp和885bp,其开放阅读框(ORF)长度为408bp。在整个编码区中,TaWin1的氨基酸序列与节节麦A.tauschii Win1的相似度最高为96.38%,与花药野生稻O.brachyantha Win1和高粱S.bicolor Win1的相似性分别为64.23%和59.03%,与玉米Z.mays Win1相似性为58.82%,与拟南芥亚型A.lyrata subsp.Lyrata Win1相似性为38.57%,与水稻O.sativa Win1的相似性为62.77%。系统发育树分析表明,TaWin1蛋白与节节麦A.tauschii Win1、花药野生稻O.brachyantha Win1、水稻O.sativa Win1、高粱S.bicolor Win1及玉米Z.mays Win1同属一类。且TaWin1与节节麦A.tauschii Win1亲缘关系最近,因此进一步证实了TaWin1与Win1属于同一基因家族成员。Real-time PCR分析表明,与雌蕊(P)和雄蕊(S)相比,TaWin1基因在HTS-1的雌蕊化雄蕊(PS)中的表达量最高,约为正常雌蕊(P)的194倍,正常雄蕊(S)的86倍。2、利用乙烯利和1-甲基环丙烯(1-MCP)分别处理CSTP和HTS-1,其雌雄蕊性状发生明显变化,未经任何处理的HTS-1雌蕊化率为59.61%,CSTP为0.30%,经1-MCP处理的HTS-1雌蕊化率为35.27%,经乙烯利处理的CSTP雌蕊化率为40.53%。经过1-MCP处理的HTS-1较未经任何处理的HTS-1的雌蕊化现象降低了24.34%,经乙烯利处理的CSTP较未经任何处理的CSTP的雌蕊化率升高40.23%。利用Real-time PCR分析了乙烯通路中关键基因的表达情况。结果表明ACO2、CTR1及EIN2在HTS-1的幼穗中的表达量较CSTP高,HTS-1经过1-MCP处理后其表达量下降,CSTP经过乙烯利处理后其表达量其表达量上升。ETR1和SAM基因在HTS-1的幼穗中表达量明显高于CSTP,HTS-1经1-MCP处理后表达量下降。ETR和SAM基因在经乙烯利处理的CSTP和未处理的CSTP幼穗中表达量均较低,且差异不明显。ACS的在HTS-1中的表达量高于CSTP(约6倍),经过1-MCP处理后HTS-1的表达量显着升高。经乙烯利处理的CSTP幼穗中ACS的表达量较未处理的CSTP升高。在所测定的6个基因中,EIN2基因的表达差异最为明显,EIN2基因在1-MCP处理的HTS-1中其表达量较未处理的HTS-1下调了约15倍,在乙烯处理的CSTP中其表达量较未处理的CSTP上调了约16倍。TaWin1基因在HTS-1的幼穗中表达量高于CSTP。HTS-1经1-MCP处理后其幼穗中TaWin1基因的表达量上调约9.5倍。而CSTP经乙烯利处理后幼穗中的TaWin1基因的表达无明显变化。3、利用转基因拟南芥技术进一步分析TaWin1基因的功能,结果发现在拟南芥中TaWin1基因的过量表达导致拟南芥出现了一系列表型上的变化,如花丝和花梗长度明显缩短、花丝退化、花丝降解等。利用Real-time PCR分析了拟南芥中乙烯合成的三个关键酶基因AtACO2、At ACS和AtSAM在转基因拟南芥和野生型拟南芥中的表达情况,结果表明除At ACO2基因外,其它2个关键酶基因AtACS和At SAM在转基因拟南芥中均上调表达。这说明TaWin1在一定程度上促进了拟南芥中乙烯的合成。
    杨绮文[3](2019)在《水稻畸形颖壳突变体agl1的图位克隆和功能初步分析》文中研究表明水稻籽粒形态是影响其产量和品质的重要因素之一。本研究以水稻畸形颖壳突变体agl1(Abnormal glume 1)和野生型沈农9816为试验材料,利用石蜡切片、扫描仪、扫描电镜等仪器对突变体进行结构观察,同时分析突变对重要农艺性状的影响,并对突变性状基因进行定位克隆。研究结果如下:1.突变体agl1外稃如镰刀状向内弯曲,内稃退化,部分被外稃包住。扫描电镜观察发现,突变体呈双浆片状态,突变体的雄蕊略发白,长度相对野生型较短,雌蕊膨大。2.与野生型沈农9816相比,突变体agl1的花粉活力明显降低,花粉多呈不饱和的畸形状态。在单位面积内,野生型花粉聚集且饱满,突变体agl1花粉分散,数目明显少于野生型。单位面积内,野生型花粉活力为96.4%,突变体agl1花粉活力为88.5%。3.与野生型沈农9816相比,突变体株高变矮;与野生型沈农9816相比,剑叶叶夹角增加约20%,叶宽增加了18%左右。与野生型相比,突变体agl1的穗长相对较短,穗重明显低于野生型沈农9816,沈农9816的千粒重是24.74g,突变体agl1的千粒重仅有10.96g,差异显着。突变体的糙米籽粒小且畸形,突变体agl1的蛋白质明显高于野生型的,但直链淀粉和总淀粉含量低于野生型沈农9816。4.通过图位克隆的方法,将突变体基因agl1定位在第2染色体上分子标记CH02-140.9和CH02-143.7之间,遗传距离为2.8c M。通过对区域内的OFR分析和预测,发现基因LOC_Os02g56610编码类DUF640结构域基因,调控水稻内外稃发育。对基因LOC_Os02g56610进行测序,发现突变体agl1在外显子上有一个碱基的替换(C→T),导致氨基酸翻译异常,由甘氨酸转变为谷氨酸,这可能是造成性状变异的原因。
  • 答:来自知网
    作者
    唐海峰
    摘要
    HTS-1是一种新型的小麦雄蕊同源转化为雌蕊突变体,与普通小麦不同的是它的雄蕊部分或者全部同源转化为雌蕊,甚至我们可以在HTS-1中发现没有雄蕊但出现6个雌蕊或者6个雌蕊化结构的小花。因此HTS-1在研究小麦育种和花发育中具有很重要的...
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    关键词
    小麦;基因分型测序(GBS);雄蕊同源转化为雌蕊突变体;Win基因
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问:小麦正常雄蕊变雌蕊是基因突变吗?

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    水稻雄蕊雌蕊突变体的遗传分析
    一、水稻雄蕊雌蕊化突变体的遗传分析(论文文献综述)
    王昌健[1](2020)在《水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和基因定位》文中研究表明水稻是我国重要的粮食作物之一,也是单子叶模式植物,其花器官的形成和发育与水稻产量密切相关。对水稻花器官发育相关基因的克隆和功能分析不仅有助于进一步认识水稻花发育的调控机理,也在未来高产育种中具有重要的实践意义。本研究中,我们从在CJ06和TN1的代换系中发现一个雄蕊和雌蕊发育缺陷的不育突变体,将该突变体命名为dps2(defective pistil and stamens 2)。在大田常规种植条件下比较了突变体dps2和野生型CJ06的主要农艺性状差异及花器官形态特征;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;结合转录组测序和RT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。研究结果如下:dps2突变体抽穗期变长,小穗内稃和外稃发育正常,不能正常开颖扬花,成熟期小穗内部有花器官残留,且不能正常结实。突变体dps2其它农艺性状如株高、分蘖数、穗长、一次枝梗数、二次枝梗数无明显改变。dps2突变体雄蕊出现不同程度的皱缩,颜色透明呈浅黄色,雄蕊的数目增多,雌蕊皱缩且柱头数目增多;进一步观察发现,dps2突变体花药腔室塌陷,外表皮细胞褶皱且排列不规整,外表面光滑且没有蜡质和角质等线状物质分布,内无可见小孢子,亦有部分花药能形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状,故突变体仅少量花粉具有活性。此外,dps2突变体的胚囊发育受到影响,胚囊中央无极核结构并出现细胞退化的痕迹。遗传分析发现dps2突变体受隐性单基因控制,通过图位克隆的方法,我们将DPS2基因定位于第4号染色体短臂上91.2 Kb的区间内,该区间内未见报道的花器官发育相关基因。通过转录组测序分析发现,与野生型相比,dps2突变体中731个基因上调,1679个基因下调,这些差异表达基因参与生物代谢、生物调节过程等,其中9个基因涉及生长素的合成及信号转导途径。通过实时荧光定量PCR,发现dps2突变体中生长素合成相关基因TDD1的表达显着降低,生长素响应基因OsIAA3、OsARF11、OsARF3、OsARF15的表达显着升高,MADS-box基因家族中的B类基因OsMADS2、OsMADS4、OsMADS16和E类基因OsMADS1、OsMADS6、OsMADS7、OsMADS8在dps2中的表达显着升高。以上结果表明DPS2的突变可能影响生长素的合成或代谢,dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致不育。推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。
    杨芊[2](2020)在《TaWin1基因在小麦花发育过程中的功能初探》文中指出雄蕊是植物体内重要的花器官,它的生长发育情况直接影响植株的繁育和农作物的产量。雄性不育是由于雄蕊发育异常而不能产生可育后代且普遍存在于植物界的一种现象,在农作物杂交育种研究中,雄性不育系对培育优质、高产的品种具有十分重要的作用。小麦(Triticum aestivum L.)是世界上三大粮食作物之一。因此,研究小麦雌雄蕊的发育对改良小麦品质和提高小麦产量都具有十分重要的意义。小麦雄蕊同源转化为雌蕊突变体(HTS-1)是彭正松教授在培育小麦三雌蕊(TP)近等基因系CSTP的过程中意外发现的一个新的突变体。HTS-1的小花中雄蕊全部或部分同源转化为雌蕊,故其雌蕊数目一般为4-6个。因此该突变体全部或部分不育,在自然状态下,平均结实率仅为15.3%。遗传分析发现,该突变体至少由2个隐性基因控制(Pis1和hts),与细胞质遗传无关。其中Pis1基因已被定于2D染色体上并且控制着三雌蕊小麦的三雌蕊性状。而hts基于已被定位在4A染色体上的一个7.2Mb的区间,结合前期的转录组分析,在该定位区间内找到了一个在雄蕊化雌蕊(PS)中表达量异常高的基因,即TaWin1基因。因此推测TaWin1基因的过表达会引起小麦雄蕊同源转化为雌蕊。为了进一步探究TaWin1的功能,本研究以三雌蕊近等基因系CSTP、CM28TP和小麦雄蕊同源转化为雌蕊突变体HTS-1为实验材料,采用基因克隆、外源乙烯利与1-甲基环丙烯处理、Real-time PCR检测及转基因拟南芥等方法分析了TaWin1基因的功能。主要结果如下:1、TaWin1基因在CM28TP和HTS-1中的序列相似性为99.77%,其唯一的区别为在HTS-1中TaWin1基因的ORF下游区段插入了两个胸腺嘧啶(T)。因此TaWin1基因在CM28TP和HTS-1中的片段大小为883bp和885bp,其开放阅读框(ORF)长度为408bp。在整个编码区中,TaWin1的氨基酸序列与节节麦A.tauschii Win1的相似度最高为96.38%,与花药野生稻O.brachyantha Win1和高粱S.bicolor Win1的相似性分别为64.23%和59.03%,与玉米Z.mays Win1相似性为58.82%,与拟南芥亚型A.lyrata subsp.Lyrata Win1相似性为38.57%,与水稻O.sativa Win1的相似性为62.77%。系统发育树分析表明,TaWin1蛋白与节节麦A.tauschii Win1、花药野生稻O.brachyantha Win1、水稻O.sativa Win1、高粱S.bicolor Win1及玉米Z.mays Win1同属一类。且TaWin1与节节麦A.tauschii Win1亲缘关系最近,因此进一步证实了TaWin1与Win1属于同一基因家族成员。Real-time PCR分析表明,与雌蕊(P)和雄蕊(S)相比,TaWin1基因在HTS-1的雌蕊化雄蕊(PS)中的表达量最高,约为正常雌蕊(P)的194倍,正常雄蕊(S)的86倍。2、利用乙烯利和1-甲基环丙烯(1-MCP)分别处理CSTP和HTS-1,其雌雄蕊性状发生明显变化,未经任何处理的HTS-1雌蕊化率为59.61%,CSTP为0.30%,经1-MCP处理的HTS-1雌蕊化率为35.27%,经乙烯利处理的CSTP雌蕊化率为40.53%。经过1-MCP处理的HTS-1较未经任何处理的HTS-1的雌蕊化现象降低了24.34%,经乙烯利处理的CSTP较未经任何处理的CSTP的雌蕊化率升高40.23%。利用Real-time PCR分析了乙烯通路中关键基因的表达情况。结果表明ACO2、CTR1及EIN2在HTS-1的幼穗中的表达量较CSTP高,HTS-1经过1-MCP处理后其表达量下降,CSTP经过乙烯利处理后其表达量其表达量上升。ETR1和SAM基因在HTS-1的幼穗中表达量明显高于CSTP,HTS-1经1-MCP处理后表达量下降。ETR和SAM基因在经乙烯利处理的CSTP和未处理的CSTP幼穗中表达量均较低,且差异不明显。ACS的在HTS-1中的表达量高于CSTP(约6倍),经过1-MCP处理后HTS-1的表达量显着升高。经乙烯利处理的CSTP幼穗中ACS的表达量较未处理的CSTP升高。在所测定的6个基因中,EIN2基因的表达差异最为明显,EIN2基因在1-MCP处理的HTS-1中其表达量较未处理的HTS-1下调了约15倍,在乙烯处理的CSTP中其表达量较未处理的CSTP上调了约16倍。TaWin1基因在HTS-1的幼穗中表达量高于CSTP。HTS-1经1-MCP处理后其幼穗中TaWin1基因的表达量上调约9.5倍。而CSTP经乙烯利处理后幼穗中的TaWin1基因的表达无明显变化。3、利用转基因拟南芥技术进一步分析TaWin1基因的功能,结果发现在拟南芥中TaWin1基因的过量表达导致拟南芥出现了一系列表型上的变化,如花丝和花梗长度明显缩短、花丝退化、花丝降解等。利用Real-time PCR分析了拟南芥中乙烯合成的三个关键酶基因AtACO2、At ACS和AtSAM在转基因拟南芥和野生型拟南芥中的表达情况,结果表明除At ACO2基因外,其它2个关键酶基因AtACS和At SAM在转基因拟南芥中均上调表达。这说明TaWin1在一定程度上促进了拟南芥中乙烯的合成。
    杨绮文[3](2019)在《水稻畸形颖壳突变体agl1的图位克隆和功能初步分析》文中研究表明水稻籽粒形态是影响其产量和品质的重要因素之一。本研究以水稻畸形颖壳突变体agl1(Abnormal glume 1)和野生型沈农9816为试验材料,利用石蜡切片、扫描仪、扫描电镜等仪器对突变体进行结构观察,同时分析突变对重要农艺性状的影响,并对突变性状基因进行定位克隆。研究结果如下:1.突变体agl1外稃如镰刀状向内弯曲,内稃退化,部分被外稃包住。扫描电镜观察发现,突变体呈双浆片状态,突变体的雄蕊略发白,长度相对野生型较短,雌蕊膨大。2.与野生型沈农9816相比,突变体agl1的花粉活力明显降低,花粉多呈不饱和的畸形状态。在单位面积内,野生型花粉聚集且饱满,突变体agl1花粉分散,数目明显少于野生型。单位面积内,野生型花粉活力为96.4%,突变体agl1花粉活力为88.5%。3.与野生型沈农9816相比,突变体株高变矮;与野生型沈农9816相比,剑叶叶夹角增加约20%,叶宽增加了18%左右。与野生型相比,突变体agl1的穗长相对较短,穗重明显低于野生型沈农9816,沈农9816的千粒重是24.74g,突变体agl1的千粒重仅有10.96g,差异显着。突变体的糙米籽粒小且畸形,突变体agl1的蛋白质明显高于野生型的,但直链淀粉和总淀粉含量低于野生型沈农9816。4.通过图位克隆的方法,将突变体基因agl1定位在第2染色体上分子标记CH02-140.9和CH02-143.7之间,遗传距离为2.8c M。通过对区域内的OFR分析和预测,发现基因LOC_Os02g56610编码类DUF640结构域基因,调控水稻内外稃发育。对基因LOC_Os02g56610进行测序,发现突变体agl1在外显子上有一个碱基的替换(C→T),导致氨基酸翻译异常,由甘氨酸转变为谷氨酸,这可能是造成性状变异的原因。
  • 答:来自知网
    作者
    唐海峰
    摘要
    HTS-1是一种新型的小麦雄蕊同源转化为雌蕊突变体,与普通小麦不同的是它的雄蕊部分或者全部同源转化为雌蕊,甚至我们可以在HTS-1中发现没有雄蕊但出现6个雌蕊或者6个雌蕊化结构的小花。因此HTS-1在研究小麦育种和花发育中具有很重要的...
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    关键词
    小麦;基因分型测序(GBS);雄蕊同源转化为雌蕊突变体;Win基因
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