水稻短根突变体的分子机理的探究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

本课题的意义

植物根具有吸收水分和养分、固定植株和合成激素等作用。根的构型对农作物产量和抗逆性具有重要作用，它已经成为农作物育种的一个重要指标，受到越来越多的重视。此外，根作为植物生长发育的三大器官之一,在植物的生长发育中起着重要的作用。与模式植物拟南芥相比，水稻具有独特的根发育形态，包括多层皮层细胞、通气组织、特化的外皮细胞和厚壁细胞等，但是它们的发育机理还不是很清楚。申请人所在实验室通过筛选短根突变体获得一个影响外层细胞层（由表皮、外皮和厚壁细胞组成）发育的突变体，申请人希望通过对这个突变体的形态发育分析，以及之后基因克隆和功能解析工作，最终阐明目的基因控制根外层发育的内在机制，为育种者改良根构型提供可利用的基因资源。

国内外研究概况

2. 研究的基本内容和问题

研究目标

1 系统地比较根外层突变体和野生型在形态发育的差异。

2 通过图位克隆技术克隆控制短根的基因。

3. 研究的方法与方案

研究方法

1 突变体的水培和根长、根数测量。

2 显微观察：徒手、超薄切片法（横切、纵切）。

3 显微计数计量：统计细胞数目和计量细胞几何参数。

4 通过PCR获得已知短根基因并测序分析比较是否存在突变。

5 Al胁迫下水培植株比较吸收量的差异： ICP-mass 测定。

实验方案

1 水稻短根突变体的水培

突变体与野生型种子37℃浸种三日，用0.5-mMCaCl2溶液培养，播于浮网上。培养4日后换成Kimura B 溶液 (pH 5.6)。自播种日始至18日，逐日测量种子根长、冠根数、冠根长等形态指标。

2 显微观察

2.1 徒手切片

新鲜样品用双面刀片快速切取对应部位，蘸入清水中，于紫外光下显微观察。

2.2 超薄切片

样品经过固定液固定后，EPON812树脂包埋。修块调整所要切的对应部位，上机切片后固定至载玻片上。于紫外光下显微观察。

2.3 振动切片

新鲜样品截取1-1.5cm快速插入即将凝固的5%琼脂中，凝固后修快用振动切片机切片，于紫外下显微镜观察。

3 铝胁迫吸收差异比较

选择适当浓度（待定）的铝溶液处理幼苗和成株，具体方案细节待定。

4 已知短根基因的验证

用Primer 5.0设计相应引物，克隆出突变体的基因序列，连接载体后测序。NCBI获得已知短根基因的序列并与测序结果比对。

5 突变体的杂交与基因定位

突变体与野生型杂交获得F1，自交获得F2。利用分子标记如InDel、SSR等，确定基因的染色体位点，并精细定位。

4. 研究创新点

特色或创新之处

良好的根系结构与农作物的产量等性状密切相关。目前，根系发生、发育的机理不如地上部研究透彻，另一方面农作物模式作物水稻相比于拟南芥，相关机理知之甚少。故，对水稻短根现象的分子机理的探究，有助于给育种提供参考和基因资源。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2013年10月：实验室已经获得数株短根突变株。。

2013年10月-2014年3月： 显微切片确定短根解剖形态上与野生型的差异。