水稻低温敏感突变体tcd11的基因克隆与功能分析

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叶绿体的发育影响着植物的生长与代谢。本研究通过对粳稻品种嘉花一号经60Coγ诱变处理获得的低温敏感突变体tcd11(thermo-sensitive chloroplast defect11)进行性状特征、图位克隆及相关功能分析,得出以下结论:
  1.在20℃的环境中时,tcd11无论在任何时期都表现出白化表型,并且最终死亡。而当环境温度为32℃时,tcd11的表型和野生型相比,几乎没有区别
  2.通过分析20℃和32℃下tcd11三叶期光合色素含量,发现tcd11的突变表型与光合色素的积累有关。当环境温度为20℃时,tcd11的光合色素含量与野生型相比有着明显的下降,而当温度变为32℃时,其含量却与野生型无明显差异。
  3.通过对培矮64S与tcd11杂交的F2代群体进行遗传分析,表明该性状是受单个的隐性核基因控制。
  4.利用图位克隆技术对突变基因进行定位,将其定位在第12号染色体的InDel分子标记ID23048和ID23264之间一个216kb的区域内,对该范围的候选基因进行测序分析发现编码核糖体蛋白S6的基因LOC_Os12g37610(TCD11)第一外显子上有1个碱基A的插入,这将导致蛋白翻译的提前终止。
  5.对TCD11所编码的氨基酸序列进行保守性分析,发现其序列在不同高等植物中具有较高的保守性。进一步分析其与更多物种的进化关系,发现TCD11与单子叶植物的亲缘关系较近,而离双子叶植物较远。
  6.对不同温度下tcd11内与叶绿素合成,叶绿体发育以及光合作用相关基因的转录水平分析显示,基因TCD11作用于叶绿体发育的第二和第三阶段。
  7.对不同温度下tcd11内与核糖体发育相关基因的分析显示,基因TCD11的突变将会影响核糖体小亚基的组装,进而影响叶绿体内蛋白质的翻译。
  本研究克隆了一个新的水稻温敏感相关基因TCD11,对该基因的功能进行了初步分析,将有利于后期基因功能的深入研究,同时也有利于完善叶绿体发育机理方面的理论知识。
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