水稻感光基因dth2的精細定位及感溫基因LTG1的圖位克隆與功能分析.pdf

1、水稻品種的抽穗期主要由其感光性、感溫性和基本營養(yǎng)生長性決定。感光性、感溫性和基本營養(yǎng)生長性組合的多樣性，使得抽穗期呈現(xiàn)多種多樣的變化;這使得抽穗期的遺傳表現(xiàn)異常復雜，呈現(xiàn)典型的質(zhì)量/數(shù)量性狀(QTL)遺傳特征。因此，發(fā)掘和鑒定新的水稻抽穗期基因/QTLs，開展抽穗期基因精細定位、克隆等方面的研究，深入探討水稻抽穗期基因的網(wǎng)絡調(diào)控對于闡明植物開花的分子機理與合適生育期水稻品種的選育具有重要的理論和實踐意義。
　　 利用Asomin

2、ori遺傳背景攜帶IR24插入片段的染色體片段置換系，并進一步構(gòu)建近等基因系，我們成功地鑒定了一個感光基因dth2和一個控制低溫生長的感溫基因LTG1。本文中，我們還對LTG1的功能進行了分析，發(fā)現(xiàn)它的C端發(fā)生單個氨基酸替換后，使得水稻變得對低溫極其敏感，影響了水稻的生長發(fā)育進程，進而影響水稻產(chǎn)量。LTG1還可能是一個馴化相關基因。主要結(jié)果如下:
　　 1.水稻抽穗期QTL定位及感光基因dth2的分離、鑒定與精細定位。
　

3、　 利用源于秈稻品種IR24和粳稻品種Asominori的重組自交系（RILs）群體，檢測到3個抽穗期QTLs，dth2，dth6和dth8，分別位于第2，6和8染色體，LOD值分別為3.82，5.23和5.46，貢獻率分別為14.64％，20.03％和27.35％。這三個QTL分別和前人報道的Hd7, Hd1以及Hd5等位，鑒于Hd1和Hd5均已被克隆而Hd7僅僅被初步定位于相距20cM以上的標記C1221與C1408之間，我們選擇

4、dth2進行更深入、細致的研究。為了精細定位QTL dth2，利用以Asominori為背景親本，IR24為供體親本的染色體片段置換系(CSSLs)群體，鑒定出晚抽穗的攜帶dth2插入片段的家系CSSL23。從CSSL23與Asominori雜交構(gòu)建的次級F2群體中，再次檢測到dth2(LOD值24.70，貢獻率26.22％)。此外，還檢測到另一個QTL dth3(LOD值13.12，貢獻率14.91％)，該QTL和前人報道的Hd8等位

5、，并被限定在3.2cM以內(nèi)。利用南京自然長日照環(huán)境、人工遮光短日環(huán)境以及海南冬季自然短日等多個環(huán)境處理發(fā)現(xiàn)，dth2和dth3都具有在長日照條件下延遲抽穗的功能并且這兩個QTL是獨立遺傳的，這兩個感光性質(zhì)相同的QTL之間的聯(lián)合作用顯著延遲了CSSL23的抽穗期。進一步利用分子標記輔助選擇的方法(MAS)，構(gòu)建了僅攜帶dth2的近等基因系-NIL（dth2）并利用NIL（dth2）×Asominori的次級F2、F2∶3以及F3∶4群體，

6、最終將dth2限定在標記RM13910與ind8之間約56.8kb的區(qū)間范圍內(nèi)，共有13個候選基因。序列分析發(fā)現(xiàn)第8個編碼Zn-finger蛋白且與Hd1同源的基因在兩親本之間存在序列差異，導致氨基酸序列改變，暗示著該基因可能是目的基因。這些結(jié)果為對dth2的進一步圖位克隆奠定了基礎。
　　 2.LTG1的圖位克隆與功能分析
　　 在本研究中，我們在攜帶IR24插入片段的Asominori染色體片段置換系（共66個家系）

7、中，發(fā)現(xiàn)一個對溫度極其敏感的家系CSSL13。利用構(gòu)建的次級分離群體，將該基因定位于標記RM3762和RM263之間，并命名為LTG1。隨后利用初定位的結(jié)果，通過回交以及分子標記輔助選擇的方法，構(gòu)建了微目的片段的近等基因系NIL(ltg1)，將該基因進一步定位于標記dcaps1和ind14之間約25.4-kb的區(qū)間范圍內(nèi)，和標記L264、dcaps2共分離。該區(qū)間內(nèi)有4個假定的ORFs，從序列比較和轉(zhuǎn)基因的結(jié)果判斷:ORF3是目的基因，

8、它編碼一個Casein kinaseⅠ亞家族的蛋白。盡管LTG1無論在高溫還是低溫條件下，在兩個親本之間的酶活都無顯著差異，但在低溫條件下，來自IR24位點的ltg1表達量明顯減少。亞細胞定位表明，LTG1主要定位在細胞核和細胞質(zhì)，并且不隨溫度的改變而改變。RT-PCR、Real-time PCR以及GUS染色結(jié)果表明LTG1是一個組成性表達的基因。為了探明LTG1的作用途徑，利用基因芯片以及Real-time PCR分析了LTG1的可