书目详细信息
： 稻种蔗糖转运基因 OsSUT3 5’UTR 31-bp InDel 分布及其表达调控特性
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 稻种蔗糖转运基因 OsSUT3 5’UTR 31-bp InDel 分布及其表达调控特性/.张春龙著/.谭学林, 陈丽娟指导 |
| 出版发行项： | 2023.5.22 |
| 载体形态项： | 132页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 农学与生物技术学院, 学号2017110011 |
| 提要文摘： | 水稻（Oryza sativa L.）作为生产上重要的粮食作物，同时也是单子叶的模式植物，一 直是人类研究的热点。蔗糖的转运对于水稻的生长发育至关重要，不仅在一定程度上影响了 淀粉合成，而且还与水稻抗逆性、水稻产量以及稻米品质息息相关。5’非编码区位于基因的 上游区域，对于基因的调控具有至关重要的作用。蔗糖转运基因 OsSUT3 的启动子区由本课 题组首次克隆并获得，同时我们在不同稻种资源 OsSUT3 基因的上游发现了一段自然产生的 31-bp 长度的插入/缺失（ InDel）变异。本研究围绕该 31-bp 变异区段通过对不同地区的普通 野生稻、地方品种和改良品种开展了序列结构、基因频率、表型特性、转基因验证以及差异 表达基因筛选等分析，主要结果如下： 1、利用特异性引物对 OsSUT3 基因的上游序列进行了 PCR 扩增和测序。序列比对发现 在起始密码子（ATG）上游 5’UTR 的 60 bp 处存在一段 31-bp 插入/缺失（ InDel）自然突变。 通过生物信息学分析，发现此段序列包含多种顺式调控元件，其中插入类型（具有 31-bp 片 段）比缺失类型（缺失 31-bp 片段）多了 3 个 TATA-box；具有 31-bp 的 OsSUT3 基因转录 形成的 mRNA 二级结构自由能要高，发夹环更多，三级结构折叠更加紧密，结构形态更加 稳定。 2、通过对缺失和插入两种类型水稻在孕穗期、开花期和灌浆期的 OsSUT3 基因表达量 进行分析，发现在相同时期的同一部位，插入类型的 OsSUT3 基因表达量要高于缺失类型； 孕穗期和开花期时高表达部位主要集中在穗部，灌浆期则主要集中在叶片和叶鞘。两种类型 材料的 OsSUT3 基因表达量在孕穗期差异最大，此时期也是 OsSUT3 基因表达量在三个时期 中最高的。转基因验证结果表明，GUS 基因的表达模式与 OsSUT3 基因一致。 3、通过对缺失和插入两种类型水稻在孕穗期、开花期和灌浆期的蔗糖含量进行分析， 发现两种类型材料的叶片和叶鞘在三个发育时期差异均不显著。茎秆部位蔗糖含量在三个发 育时期均表现为缺失类型高于插入类型。穗部的蔗糖含量在孕穗期和开花期表现为插入类型 高于缺失类型，而到了灌浆期则时缺失类型高于插入类型。同一部位的蔗糖含量最高时期为 开花期。 4、对搜集的栽培稻和普通野生稻材料 31-bp 片段 InDel 的基因型频率鉴定统计分析发 现，在 502 个栽培稻品种中 35 个为 31-bp 缺失类型， 467 个为插入类型；在栽培稻中其 31-bp的插入类型比例是粳稻高于籼稻。31-bp 插入类型的比例总体表现为改良品种 > 地方品 种 > 普通野生稻，且 31-bp InDel 变异的分布与纬度和籼粳亚种分化相关。 5、采用一年两点的种植方式，分别将缺失类型和插入类型的水稻品种材料同时种植在 两个不同积温环境下，对穗部农艺性状进行了统计分析。结果发现，在相同积温环境下，插 入类型的结实率、千粒重、花粉数量和花粉育性表现均优于缺失类型，且粳稻优于籼稻。当 环境积温发生改变时，粳稻的穗部农艺性状变化幅度要低于籼稻，插入类型的变化幅度要低 于缺失类型。变化幅度最少的是粳稻中的插入类型，变化幅度最大的是籼稻中的缺失类型。 6、不同积温环境下插入和缺失类型水稻品种在孕穗期（温度敏感期）的 OsSUT3 基因 表达量和蔗糖含量检测结果表明，在同一环境下，OsSUT3 基因的表达量体现为插入类型高 于缺失类型，且随着积温的降低，两种类型材料的 OsSUT3 基因的表达量和蔗糖含量均表现 为显著上升；但是，插入类型的 OsSUT3 基因的表达量和蔗糖含量变化幅度要高于缺失类型， 粳稻 OsSUT3 基因的表达量和蔗糖含量的变化幅度要高于籼稻。变化幅度最大的是粳稻中的 插入类型，变化幅度最小的是籼稻中的缺失类型。 7、对 31-bp 参与的代谢通路差异基因进行筛选，发现缺失和插入两种类型材料上调基因 的 GO 富集主要集中在生物学进程，而下调基因则主要集中在细胞组分；通过 KEGG 对极显 著差异基因的代谢通路进行了分析，结果表明插入类型除了增强了植物与病原体的相互作用 之外，还与水稻蔗糖转运有关；而缺失类型则更多的是参与了植物的昼夜节律与泛素介导的 蛋白水解。通过 qRT-PCR 对部分上调表达基因和下调表达基因的表达情况进行验证，结果 表明这些基因在多个材料中也具有类似的表达情况。 综上所述，OsSUT3 基因的 5’UTR 区存在的 31-bp InDel 是广泛存在于稻种资源中的一 段自然变异，与水稻的驯化过程密切相关。该变异通过改变 OsSUT3 基因 5’UTR 的序列调 控元件影响了 mRNA 的二级结构和三级结构，导致下游基因 OsSUT3 表达发生了改变，从 而影响了穗部性状和蔗糖含量。另一方面，这种影响还与环境积温以及水稻的籼粳属性有关。 差异基因筛选鉴定分析说明了该 31-bp 参与了水稻生物学进程、植物病原体互作以及蔗糖转 运代谢过程。本研究为明确蔗糖转运基因 OsSUT3 在水稻生长发育过程中的调控特性提供了 理论依据，对水稻高产育种具有潜在的利用价值和指导意义。 |
| 并列题名： | Distribution and Its Expression Regulation Characteristics of 31-bpInDel in the 5’UTR of OsSUT3 Gene in Rice Species eng |
| 题名主题： | OsSUT3 基因 5’非翻译区 InDel 变异 表达调控 水稻 学位论文 |
| 中图分类： | Q341-533 |
| 个人名称等同： | 张春龙 著 |
| 个人名称次要： | 谭学林 指导 |
| 个人名称次要： | 陈丽娟 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |