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水稻粒形、粒重基因GS5及垩白基因Chalk5的克隆与功能研究

目录第1-7页
缩略词表第7-8页
中文摘要第8-12页
Abstract第12-18页
1 前言第18-65页
   ·植物基因克隆的意义及常用策略比较第18-28页
     ·植物的质量性状和数量性状第18页
     ·基因克隆的意义第18-19页
     ·基因克隆的常用策略和方法比较第19-20页
     ·图位克隆的基本程序、优缺点和拓展应用第20-28页
       ·QTL的图位克隆第20-25页
         ·QTL的初级定位第20-21页
         ·QTL的精细定位和图位克隆第21-23页
         ·利用关联分析来精细定位和克隆QTL基因第23-25页
       ·质量性状基因的图位克隆第25-26页
       ·图位克隆法的优缺点和拓展应用第26-28页
   ·高等植物种子大小发育的调控机理第28-42页
     ·引言第28-29页
     ·种子大小发育的表观遗传调控机理第29-40页
       ·基因印记影响种子发育的形态建成第30-37页
       ·直接影响基因组甲基化水平的基因也能调控种子大小第37页
       ·其它影响种子大小的母源控制基因第37-40页
     ·植物发育和代谢中的信号转导途径参与了种子大小的调控第40-41页
     ·植物激素信号传导路径调控种子大小第41-42页
   ·水稻产量构成因子的分子基础第42-55页
     ·控制水稻有效穗数或分蘖数的主效基因第42-45页
     ·控制水稻每穗实粒数的主效基因第45-47页
     ·控制水稻粒形和千粒重的主效基因第47-52页
     ·控制其它作物的果实和种子大小的调控因子第52-55页
       ·控制番茄果实大小的QTL基因第52-54页
       ·控制番茄种子大小的基因第54页
       ·玉米中控制子粒大小和子粒数的基因第54-55页
   ·稻米品质的研究进展第55-63页
     ·稻米品质的评价标准第55-57页
     ·稻米外观品质和其它品质性状间的相关性第57-58页
     ·外观品质的分子基础研究第58-60页
       ·稻米粒形性状的分子基础研究第58页
       ·稻米垩白性状的分子基础研究第58-60页
     ·蒸煮食味品质的分子基础研究第60-63页
       ·稻米直链淀粉含量基因Wx的研究第60-61页
       ·稻米糊化温度基因ALK的研究第61-62页
       ·稻米香味基因fgr/Badh2的研究第62-63页
   ·本研究的背景、目的与意义第63-65页
2 材料与方法第65-75页
   ·供试水稻材料第65页
   ·GS5和Chalk5 QTL初步定位与近等基因系的构建第65页
   ·InDel和SNP分子标记的开发和精细定位分析第65-66页
   ·遗传转化的载体与菌株第66页
   ·GS5超表达载体(OX)的构建第66-67页
   ·GS5正义转化载体(ZcHp)的构建第67页
   ·Chalk5超表达载体(OX)的构建第67-68页
   ·Chalk5正义转化载体(ZcZp)的构建第68页
   ·GS5启动子系列缺失载体构建第68-69页
   ·农杆菌介导的遗传转化方法第69页
   ·田间试验第69-70页
   ·稻米产量和品质性状的测定方法第70-71页
   ·转基因植株的Northern Blotting和Sourthern Blotting检测第71页
   ·PCR产物和质粒测序技术第71-72页
   ·利用拟南芥原生质体瞬间表达体系亚细胞定位GS5两蛋白第72页
   ·RNA的提取、RT-PCR和Real-Time PCR第72页
   ·GS5组织切片和RNA原位杂交分析第72-73页
   ·GUS蛋白活性的定量检测第73页
   ·水稻细胞周期核心调控基因的搜索及差异表达分析第73-74页
   ·自然群体中基因的进化树构建第74页
   ·水稻胚乳储藏淀粉和储藏蛋白等相关基因的鉴定第74页
   ·扫描电镜(SEM)分析第74页
   ·数据分析与高清图片制作第74-75页
3 结果与分析第75-139页
   ·GS5 QTL近等基因系NIL(ZS97)和NIL(H94)的重新构建第75页
   ·GS5是一个微效QTL第75-78页
   ·GS5影响产量相关性状第78-79页
   ·精细定位GS5 QTL至11.6 kb区域第79-83页
   ·GS5两等位基因比较测序及其基因结构和蛋白结构分析第83-85页
   ·GS5基因的功能验证第85-93页
     ·GS5启动子、cDNA的分离克隆及两个转化载体的构建和转化第85-86页
     ·超表达窄粒GS5的转基因(OX)增加谷粒宽度和千粒重第86-90页
     ·宽粒启动子驱动窄粒GS5的转基因(ZpHc)增加粒宽和千粒重第90-91页
     ·GS5突变体减少谷粒宽度和千粒重第91-93页
   ·GS5基因的表达无时间和组织的特异性第93-96页
     ·GS5基因时空比较表达谱分析第93-95页
     ·GS5 RNA原位杂交分析第95-96页
   ·宽粒GS5等位基因是功能获得性的突变型第96-100页
   ·GS5启动子缺失转化分析揭示功能性遗传变异第100-101页
   ·GS5影响细胞分裂第101-105页
     ·颖壳细胞多少是决定谷粒宽窄的主要因素第101-103页
     ·GS5可能影响细胞周期G1/S时期的核心调控因子的表达第103-105页
   ·GS5两等位基因编码的蛋白质共定位于内质网中第105-106页
   ·GS5两转基因在粒宽增加的同时并不增加垩白率第106-108页
   ·Chalk5 QTL在近等基因系中的遗传效应表现第108-109页
   ·精细定位Chalk5 QTL至16.8 kb区域第109-111页
   ·Chalk5两等位基因比较测序及基因结构分析第111-112页
   ·Chalk5基因的功能验证第112-121页
     ·Chalk5启动子和编码区的分离克隆及转化载体的构建和转化第112-114页
     ·Chalk5互补转化的转基因(ZpZc)增加稻米的腹白率第114-118页
     ·超表达高垩白Chalk5的转基因(OX)增加稻米的腹白率第118-121页
   ·Chalk5表达量与垩白表型共相关第121-123页
   ·Chalk5普遍影响稻米加工品质、蒸煮食味品质、营养品质及千粒重第123-126页
   ·Chalk5等位基因的差异性表达有时间和组织的特异性第126-127页
   ·Chalk5启动子上可能的功能性遗传变异第127-136页
   ·Chalk5影响胚乳储藏物质的形状与空间排列第136-137页
   ·Chalk5影响胚乳储藏物质积累和代谢相关关键基因的表达第137-139页
4 讨论第139-157页
   ·GS5基因功能的深入探讨第139-142页
     ·GS5是一个控制种子大小的正调控因子第139页
     ·GS5启动子自然变异对水稻种子大小的遗传多样性贡献较大第139-140页
     ·GS5是一个功能获得性的并且与水稻驯化相关的基因第140页
     ·GS5控制种子大小的可能调控机理第140-141页
     ·GS5上下游互作基因的鉴定及克隆策略第141-142页
   ·Chalk5基因功能和应用的深入探讨第142-146页
     ·垩白是稻米品质改良和基础研究中唯一值得重视的主要目标性状第142-143页
     ·Chalk5是一个控制籼稻腹白率的主效QTL基因第143页
     ·对垩白形成机理的进一步研究第143-144页
     ·利用Chalk5基因遗传改良稻米垩白品质的应用策略第144-146页
       ·分子标记辅助选择策略第144-145页
       ·转基因技术策略第145-146页
   ·谷粒产量与品质的矛盾与统一:从GS5、qSW5和Chalk5说起第146页
   ·未来植物基因克隆的发展方向与发展策略第146-156页
     ·作物人工诱变功能基因的创造与克隆第147-148页
     ·植物代谢QTL的鉴定与克隆第148-150页
     ·植物表观遗传QTL的鉴定与克隆第150-151页
     ·动态QTL的定位与克隆第151-153页
     ·水稻等禾本科作物种子发育调控基因的克隆策略第153-156页
   ·总结与创新之处第156-157页
5 参考文献第157-187页
附录第187-210页
 附录1:本研究中所用的引物(附表1)及载体图(附图1)第187-193页
 附录2:大部分实验的详细步骤第193-208页
 附录3:作者简介及联系方式第208-210页
致谢第210页

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