【摘 要】
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本论文为了鉴定参与穗发育过程的关键基因,利用反向遗传学、正向遗传学以及生物信息学方法开展了相关研究。研究结果如下:1.用已报道的水稻和玉米中参与花序发育的基因作为参考找到大麦中的同源基因,应用CRISPR-Cas9 系统构建敲除载体。以 Cold1(Chilling-tolerance divergence1)和CSA(Carbon starved anther)基因进行遗传转化实验,初步建立了大
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本论文为了鉴定参与穗发育过程的关键基因,利用反向遗传学、正向遗传学以及生物信息学方法开展了相关研究。研究结果如下:1.用已报道的水稻和玉米中参与花序发育的基因作为参考找到大麦中的同源基因,应用CRISPR-Cas9 系统构建敲除载体。以 Cold1(Chilling-tolerance divergence1)和CSA(Carbon starved anther)基因进行遗传转化实验,初步建立了大麦转化体系。我们敲除了 12个与水稻、玉米和拟南芥花序发育相关的大麦同源基因,获得转基因苗,其中鉴定到cold1,qSW5(QTL for seed widthonchromosome5)发生基因突变,并进行了表型观察。在大田中我们发现大麦cold1突变体的株高矮于野生型,在温室5℃-8℃处理2周幼苗,成熟大麦从第12天开始出现突变体植株矮于野生型,但没有田里材料显著。说明HvCold1可能参与大麦株型发育,并和温度因子相关,对该基因的功能进行了初步分析。2.为了研究激素在大麦穗发育中的功能,通过生物信息学方法在大麦基因组中鉴定到36个生长素/吲哚乙酸(Aux/IAA,Auxin/indoleacetic acid)基因,分布在7条染色体上,其中5号染色体上最多,为9个。18个Aux/IAA蛋白包含有4个保守的结构域。HvIAA16,19和20的表达具有组织特异性,分别在发育谷粒时期和分蘖时期中特异表达。qRT-PCR结果显示,HvIAA3,7,8和18 在 DR(Doubleridge,双脊期),LP(Lemmaprimordium,外稃原基期),SP(Stamenprimordium,雄蕊原基期),AP(Awn primordium,芒原基期)和WA(White anther,白色花药期)中高表达,HvIAA24只在WA期有高表达,这些基因可能参与大麦穗发育过程,为反向遗传学基因敲除提供了有力的证据,在获得转基因苗后,验证这些基因在穗上的功能;同时检测Aux/IAA基因对外源生长素是否有响应,结果显示,C2,4,5和6组HvIAAs的转录水平在NAA处理4h后上调。特别是HvIAA30在4h时表达上调超过10倍,HvIAA2和HvIAA30在2h和4h时表达上调均超过2倍,说明HvIAA2和HvIAA30等基因对外源生长素处理有响应,为进一步研究生长素最初响应因子提供了参考。3.为鉴定大麦穗发育基因,我们通过Co60γ射线诱导花30(Hua30)种子,获得有穗表型的突变体,经过3代自交获得稳定遗传的突变体材料,与Hua30做回交,与Gold Promise做杂交,建立F2代分离群体;与此同时建立InDel分子标记体系用于突变体初定位。共获得88个有显著差异的InDel分子标记用于后续突变体的图位克隆实验,尤其是与穗相关的突变体。
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