水稻tos17突變體庫的創(chuàng)建與應用

1、1文獻綜述1.1水稻基因組學研究現(xiàn)狀1.1.2水稻全基因組測序水稻(yzasativaL.)是世界上最主要的糧食作物之一，全世界有一半的人口食用它，水稻年總產(chǎn)量占世界糧食作物產(chǎn)量第三位，維持較多人口的生活。亞洲是世界水稻主產(chǎn)區(qū)，近年稻米產(chǎn)量占世界的90%以上，中國稻米年產(chǎn)量占亞洲的38%。大米作為我國主要糧食種類，在養(yǎng)活我國13億人口和改善我國居民營養(yǎng)結構中具有舉足輕重的影響。同時，水稻又以其基因組相對較小(～430Mbp)，高效的遺傳

2、轉(zhuǎn)化體系，與玉米、大麥和小麥等其它禾本科作物在基因組上存在明顯的共線性，而成為研究單子葉植物的模式植物。國際水稻基因組計劃(IRGSP)啟動于1998年，以粳稻品種(japonica)日本晴(Nipponbare)為模式材料，由中國、日本、美國等是十個國家參與，所采用的方法為逐步克隆策略(clonebyclonesequencing)，隨后在2002年由日本和中國科學家率先公布了第1、4染色體的精確序列(Fengetal.2002Sas

3、akietal.2002Constium2003)；2003年9月第10條染色體的全長序列由美國Clemson大學公布(RiceChromosome10SequencingConstium2003)。2005年8月水稻全基因組精確序列在Nature發(fā)表(InternationalRiceGenomeSequencingProject2005)。IRGSP公布的水稻“日本晴”精確序列經(jīng)過分析表明：(1)水稻“日本晴”基因組大小為389Mb

4、，IRGSP公布的序列能夠覆蓋其全基因組的95%，并包含了所有的常染色質(zhì)和兩個完整的著絲粒；(2)整個基因組中包含大約37544個非轉(zhuǎn)座相關基因，其中71%的基因可能在擬南芥中有同源基因；(3)通過與擬南芥基因組序列對比分析發(fā)現(xiàn)，擬南芥90%的基因在水稻中可能存在同源物；(4)水稻中預測的37544個基因中，29%是屬于成簇的基因家族；(5)水稻基因組中轉(zhuǎn)座元件的數(shù)目和種類與玉米和高粱基因組共線性區(qū)段的擴張是一致的；(6)有證據(jù)證明基因

5、能從細胞器中轉(zhuǎn)移到細胞核(InternationalRiceGenomeSequencingProject2005)。另外的一些科學研究部門和公司也分別啟動了各自的水稻測序計劃。如華大基因在2005年宣布完成秈稻品種“9311”的全基因組序列測序，其所采用的方法為鳥槍法。Syngenta公司也于2002年宣布完成了粳稻品種“日本晴”的而且已經(jīng)被廣泛用于水稻等植物誘變育種。但是物理和化學的方法處理得到突變體，只能通過圖位克隆的方法克隆基因

6、，需要構建龐大的克隆群體，精細的遺傳圖譜，費時費力，無法適應大規(guī)模篩選鑒定突變體的要求。1.1.3.2構建插入突變體庫利用TDNA、轉(zhuǎn)座子和反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子等插入元件，通過插入元件插入到植物基因組中，是植物基因不能正常的轉(zhuǎn)錄和翻譯，達到破壞基因的效應產(chǎn)生突變體，而且可以通過插入元件很容易找到被插入元件的位點，目前構建插入突變體是最有效的構建大規(guī)模飽和突變體庫的方法。元件的插入效應是多樣的。Krysan等(1999)探討了元件插入到植物基因組

7、中后引起的靶位點基因功能的變化的幾種情況：當插入元件插入到靶位點基因的編碼區(qū)或啟動子區(qū)就有可能使被插入的基因功能完全敲除，產(chǎn)生功能缺失性的突變體，即無義突變(nullmutant)；當插入到啟動子或3’端的非翻譯區(qū)就有可能使靶位點基因表達量下降；當元件接上一個35S的啟動子的時候，插入到基因的啟動子區(qū)域，就可以使基因表達量上升；當插入基因編碼區(qū)時，還有可能無法看到表型的缺失，因為高等植物中存在大量基因冗余的現(xiàn)象，突變基因的功能被其它同家