水稻依赖根系从土壤中吸收水分和营养元素，因此根系在水稻生长发育中起着重要的作用。为了挖掘调控水稻根系发育的关键基因，我们通过使用Ethyl Methane Sulfonic acid化学诱变剂对水稻武运粳7号品种进行诱变处理，并从8000个水稻M2株系中筛选具有根系发育缺陷的水稻突变体。我们从中鉴定了多个水稻根系突变体，它们的根系表型也在M3代中被进一步确定。同时，这些突变体的地上部生长和植株产量相对野生型也有所下降。这些突变体的获得为解析水稻根系基因调控网络提供了机遇。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 材料 2
1.1.1 植物材料 2
1.1.2 试剂 2
1.1.3 营养液配置 2
1.1.4 实验器材 3
1.2 方法 3
1.2.1 突变体库的构建 3
1.2.2 突变体的筛选与培育 3
1.2.3 突变体的鉴定 4
1.2.4 种植基地 4
1.2.5 技术路线 4
2 结果与分析 4
2.1 突变体的筛选 4
2.2 突变体的表型分析 5
3 讨论 6
致谢 8
参考文献 8
水稻根系突变体的筛选与鉴定
引言
引言
研究已发现植物的根系各不相同，其中双子叶植物（以模式作物拟南芥、番茄为代表）主根较为发达，大多数为直根系；而单子叶植物，如重要的经济作物水稻，其根系为须根系。不同的根系形态对营养的吸收具有不同的作用，不但根系的形态具有不同特性，而且根系的生长也具有较大的可塑性，即趋肥性和趋水性。在土壤中的水、养分分布不均的情况下，植物便向在物质丰富区域生长的根系分配更多的同化产物，促进这部分根系的发育，以利进一步吸收这部分区域的养分。可以看出，根系在水稻生长发育和营养吸收具有重要的作用。但是调控水稻根系发育的关键基因及信号转导网络目前还没有被完全解析。
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测序的顺利完成为研究水稻根系发育的分子机制提供了平台。为了更好的解析水稻不同根系构型在水稻生育期间的作用，以及对植物营养的吸收机制，构建一批优质的根系突变体材料极为重要。在突变体的建库过程中，诱变方法的选择则十分关键。自然条件下的突变为人类提供十分重要的育种材料，但是，自然突变的频率很低，在高等生物中仅为105~108，并且许多自然突变由于其表型无法进行鉴定很容易丢失，从而难以进行系统的收集。并且，自然调节下突变体的遗传背景很复杂，这对于之后实验进一步定位和分离对应的突变基因带来了极大的困难。而理化诱变的方式成本相对较低，并且突变的频率高。理论上全部的基因都可以发生突变，故只需少量的突变群体就可以获得全基因组的饱和诱变[1]。中国水稻研究所朱旭东等 (2003) 利用300Gy和350Gy60 coγ处理粳稻“中花11”获得了不同类型的农艺性状突变体，群体突变频率为5.1% [2]。胡标林等 (2006) 利用处理350Gy60 coγ处理籼稻9311品种获得了大量的农艺和发育性状突变体，突变频率为33.3% [3]。化学诱变是通过化学诱变剂处理植物(通常是种子)来诱发突变的。目前,使用较多的化学诱变剂是Ethyl Methane Sulfonic acid (EMS)。EMS是一个稳定的、高效的诱变剂,已广泛应用到各种植物的遗传诱变和育种中。它主要诱发点突变，利用点突变可以精确鉴定基因的功能，在基因功能鉴定上有着自身特有的优势。在拟南芥进行的突变研究中, EMS主要作用于碱基从C到T的改变,从而导致从C/G到T/A碱基对的转换,同时根据拟南芥的氨基酸编码习惯,可知大约5%的突变是无义突变, 65%是错义突变, 而35%是沉默突变 [4]。利用点突变可以精确鉴定基因的功能,在基因功能鉴定上有着独特的优势,但由于点突变不易鉴定,在功能基因组学上的应用受到限制。近年来,单核苷酸多态性 (singlenucleotide polymorphism, SNP) 筛选技术的成熟,为鉴定点突变奠定了基础[5]。在此基础上, McCallum等 (2000) 建立了一个用于大规模筛选点突变的方法Targeting Induced Local Lessions In Genomes (TILLING)[67]。TILLING利用 Denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC) 检测异源双链核酸分子之间的错配来检测点突变。
本研究主要以水稻根系研究为主，利用EMS化学诱变技术，对水稻武育粳7号品种进行根系突变体的构建，通过对水稻根系突变体的筛选及鉴定，筛选具有根系发育缺陷的突变体，为随后解析调控根系发育的基因调控网络和水稻根系氮素高效利用的水稻品种提供遗传基础，培育根系发达、氮素高效的农作物新品种提供获选材料，并结合目前拟南芥根系研究进展，在水稻根系氮素吸收调控基因研究上进一步探究。在有限的肥水等资源投入的条件下，培育出高产、稳产和优质水稻研究方面具有重要的意义和广阔的前景。
1 材料与方法
1．1 材料
1．1．1 植物材料 水稻武运粳7号
1．1．2 试剂 酒精，次氯酸钠，MS培养基（培养基配方：NH4NO3：1650 mg/L、KNO3：1900 mg/L，CaCl22H2O：440 mg/L，MgSO47H2O：370 mg/L，KH2PO4：170 mg/L，KI：0.83 mg/L，H3BO3：6.2 mg/L，MnSO44H2O：22.3 mg/L，ZnSO47H2O：8.6 mg/L，Na2MoO42H2O：0.25 mg/L，CuSO45H2O：0.025 mg/L，CoCl26H2O：0.025 mg/L，FeSO47H2O：27.8 mg/L，Na2EDTA2H2O：37.3 mg/L），水稻水培营养液（营养液配方NH4NO3：1650 mg/L、KNO3：1900 mg/L，CaCl22H2O：440 mg/L，MgSO47H2O：370 mg/L，KH2PO4：170 mg/L，KI：0.83 mg/L，H3BO3：6.2 mg/L，MnSO44H2O：22.3 mg/L，ZnSO47H2O：8.6 mg/L，Na2MoO42H2O：0.25 mg/L，CuSO45H2O：0.025 mg/L，CoCl26H2O：0.025 mg/L，FeSO47H2O：27.8 mg/L，Na2EDTA2H2O：37.3 mg/L），MS culture medium，Agar试剂购于sigma公司。

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