水稻LRR基因YGL6的克隆与功能分析

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1、学校代码：10270分类号：Q3学号：152200864硕士学位论文水稻LRR基因YGL6的克隆与功能分析学院：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：张烈指导教师：董彦君教授完成日期：2018年5月CloningandFunctionalAnalysisofLRRGeneYGL6inRice(OryzasativaL.)ByLieZhangAdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsforthe

2、degreeofmasterofscienceswiththemajorofGeneticsSupervisedbyProf.YanjunDongShanghaiNormalUniversityShanghai,People’sRepublicofChinaMay2018上海师范大学硕士学位论文摘要摘要水稻叶色突变体是探究基因功能的良好切入点。本研究涉及一个通过60Coγ射线辐照获得的叶色突变体ygl6(yellow-greenleaf6)，对其进行生理性状、图位克隆、亚细胞定位及转录组测序分析，得

3、出以下结论：1.与野生型相比，突变型ygl6在各生长时期下均表型黄化，且在自然条件下ygl6分蘖减少，植株高度较矮。三叶期光合色素含量测定结果暗示突变体光合色素的积累明显下调，其黄化表型与此密切相关。此外透射电镜观察到ygl6部分叶绿体发育不完全，无清晰的内囊体片层结构，且叶绿体形态较小，数量也没野生型丰富。2.培矮64S与ygl6杂交得到F1后自交形成F2代群体，对此群体进行遗传分析发现该性状由一对隐性核基因ygl6控制。3.通过图位克隆技术将突变基因定位在水稻第6号染色体分子标记ID0906和M

4、M0917之间的88kb区域内，对此区域内的所有基因进行测序后发现突变体的Os06g0237502基因在第四外显子缺失一个A碱基。4.通过对YGL6所编码蛋白的特征及氨基酸序列的保守性分析，发现其含有LRR结构域，且在不同的高等植物中高度保守。进一步比较其与更多物种同源蛋白的进化关系，发现YGL6蛋白与单子叶植物的亲缘关系较近，而离双子叶植物较远。5.选取与叶绿素合成、光合作用、叶绿体发育相关基因进行定量分析，结果显示YGL6基因影响水稻叶绿体发育第一与第二阶段，另外在其光合作用过程中也有重要影响。

5、6.野生型与ygl6的转录组分析暗示了YGL6会影响水稻氮素的吸收代谢，而氮素是叶绿素的重要组成成分，氮代谢的紊乱会影响叶绿素的合成，最终使得ygl6因缺绿而黄化。此外氮素对叶绿体蛋白的合成有重要作用，如PSⅠ和PSⅡ的含量与功能，因此氮素上的缺乏以及在转录水平上与叶绿体发育相关的基因的下调影响了ygl6叶绿体的发育。通过影响相关通路基因的转录表达，YGL6还会对水稻光合作用过程和二氧化碳固定产生一定程度的影响。本研究报道了一个参与水稻叶绿素合成和叶绿体发育的具有LRR结构域的基因，这为今后研究植物

6、中富含LRR结构蛋白的功能和光合作用代谢调控网络提供了一个新思路。关键词：水稻；LRR结构域；叶色突变；叶绿体发育；图位克隆；转录组I上海师范大学硕士学位论文AbstractAbstractLeafcolormutantofriceisagoodentrypointtoexplorethefunctionofgene.Anovelleaf-colormutantygl6(yellowish-greenleaf6)obtainedby60Coγ-rayirradiationwasanalyzedint

7、hisstudy.Throughtheanalysisofphysiologicalcharacteristics,mapping,subcellularlocalizationandtranscriptomesequencing,themainconclusionswereasfollows:1.Comparedwithwildtype,themutantwasphenotypicallyyellowunderallgrowthstages,andygl6haddecreasedtillersan

8、dlowerplantheightundernaturalconditions.Thecontentofphotosyntheticpigmentsinthethree-leafstagesuggestedthattheaccumulationofpigmentsinthemutantwassignificantlydown-regulated,andthephenotypeofygl6wascloselyrelatedtothisvariation.Inadditi