水稻少分蘗突變體6635的遺傳鑒定及黃化突變體505ys的基因克隆.pdf

1、1.水稻少分蘗突變體6635的遺傳分析與基因定位
　　作物株型和產(chǎn)量密切相關(guān)，分蘗作為禾本科植物特有的分枝方式，是株型重要的構(gòu)成因素之一，分蘗數(shù)的多少決定植株有效穗數(shù)的多少，從而影響其單位面積產(chǎn)量。因此分蘗數(shù)目對于選育作物理想型群體、增加單位面積產(chǎn)量具有十分重要的應(yīng)用價值。水稻分蘗是單子葉植物分枝的模式系統(tǒng)，對其相關(guān)基因的研究，不僅有利于揭示水稻分蘗生長的分子機制，同時還對提高水稻產(chǎn)量具有重要作用。
　　本試驗利用化學誘變劑

2、EMS處理水稻粳稻品種中花11，獲得了一個穩(wěn)定遺傳的水稻少分蘗突變體6635，該突變體的分蘗數(shù)明顯少于野生型，一般只有3到4個分蘗。遺傳分析表明6635的突變性狀由1對隱性核基因控制。以6635/岡46B的F2代為定位群體，利用SSR和In/Del標記將突變基因定位在水稻第4染色體兩個In/Del標記H4和H5之間，遺傳距離分別為0.53cM和1.21cM，物理距離為5198kb。
　　2.水稻黃化突變體505ys的基因克隆及功能

3、分析
　　葉色突變是一種比較常見且容易識別的突變，葉色突變導(dǎo)致植株體內(nèi)光合色素代謝異常，從而影響其光合作用的正常進行。葉色突變體是研究光合作用、葉綠素合成和降解以及葉綠體發(fā)育等的實驗材料，還可作為標記應(yīng)用于雜交育種中。萜類化合物是由異戊二烯為基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的化合物，它是所有原核和真核生物有機體中最豐富的次級代謝產(chǎn)物。作為萜類化合物合成途徑之一，MEP途徑對植物生長發(fā)育具有非常重要的作用。研究水稻MEP途徑關(guān)鍵酶的相關(guān)基因，有助于

4、更好地闡述其分子作用機制。實驗室通過EMS誘變?nèi)毡厩绔@得一個能夠穩(wěn)定遺傳的黃化突變體505ys，本試驗在前期基因定位的基礎(chǔ)上對該突變體進行基因克隆及功能分析，主要結(jié)果如下:
　　(1)突變體505ys的表型特征及其農(nóng)藝性狀:該突變體整個生育期均表現(xiàn)出黃化表型，測定其主要農(nóng)藝性狀顯示，與野生型相比，其株高、每株有效穗數(shù)和每穗著粒數(shù)均有所下降，其千粒重和結(jié)實率顯著下降，分別下降6.5％和9.8％。
　　(2)突變體505ys的光

5、合色素測定:分別在苗期和抽穗期測定其光合色素含量，結(jié)果顯示，突變體色素含量兩個時期均顯著低于野生型，其總?cè)~綠素含量分別為1.78和1.36mg/g，分別比野生型下降29.92％和41.63％。
　　(3)透射電子顯微鏡分析:利用透射電子顯微鏡對生長4周左右的突變體505ys及其野生型日本晴的植株相同部位的葉片進行觀察，結(jié)果顯示:與野生型相比，突變體葉肉細胞的形狀有較大的差異，葉綠體內(nèi)沒有明顯基粒片層垛疊、類囊體膜結(jié)構(gòu)紊亂以及出現(xiàn)很

6、多空泡。
　　(4)候選基因分析與克隆:前期工作將505ys定位在第2染色體長臂約182kb的區(qū)間內(nèi)，通過候選基因的遴選，發(fā)現(xiàn)其中一個基因編碼的蛋白質(zhì)參與了MEP途徑，測序顯示該基因的DNA序列629位（對應(yīng)cDNA序列508位）堿基由C突變?yōu)門，氨基酸由亮氨酸(L)突變?yōu)楸奖彼?F），推測該突變可能是引起突變體505ys黃化的原因，暫命名為505YS。
　　(5)功能基因互補實驗:構(gòu)建轉(zhuǎn)基因表達載體pC2300-acti

7、n-505YS，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)將野生型基因505YS轉(zhuǎn)入突變體中，轉(zhuǎn)基因植株表型和光合色素含量均恢復(fù)正常;同時，將空載體pCAMBIA2300-actin轉(zhuǎn)入突變體中作為對照，轉(zhuǎn)基因植株表型和光合色素含量均與突變體相同。說明黃化表型是由505YS基因突變導(dǎo)致的。
　　(6)組織表達分析:RT-PCR分析在苗期和孕穗期各個組織器官中的505YS基因表達水平，結(jié)果顯示該基因在根、莖、葉、幼穗以及葉鞘中均有表達，且在葉中的表達量略高于其