水稻顯性矮稈和穗退化基因的精細(xì)定位.pdf

1、從水稻(OryzasativaL.)四倍體花藥培養(yǎng)的二倍體后代植株中獲得了穩(wěn)定遺傳的顯性矮稈突變體986083D和穗退化突變體ap，克隆這兩個突變基因，對水稻育種有著重要的意義。本研究對986083D和ap突變體的性狀表型進(jìn)行了系統(tǒng)觀察、并進(jìn)行了遺傳分析和突變基因精細(xì)定位，為最終克隆出這兩個基因奠定了基礎(chǔ)。 主要研究結(jié)果如下： 1.矮稈突變體986083D植株顯著變矮，穗長及各節(jié)間均相應(yīng)縮短；株型緊湊，多分蘗，葉片上舉，

2、劍葉短窄，色淡綠；每穗粒數(shù)、千粒重顯著減少。以986083D作為父本的所有雜交組合中，F(xiàn)1株高都低于親本中親值，表明986083D降稈能力強(qiáng)，顯現(xiàn)出顯性特征。另外，986083D花粉活力正常，雌蕊畸形，結(jié)實率低；作為父本與不同品種雜交時，絕大多數(shù)F1、F2矮株雌蕊發(fā)育正常，其中雜交組合“培矮64x986083D”F1代的平均結(jié)實率達(dá)60％以上，表明選擇合適的雜交親本可以顯著提高雜交結(jié)實率。通過對“擬二九豐x986083D”F2遺傳群體中

3、890個單株的遺傳分析表明，矮株與高株分離比符合3:1的分離比例，矮稈突變體是由單顯性核基因控制。外源GA3誘導(dǎo)α-淀粉酶活性和胚芽鞘施用外源GA3試驗結(jié)果表明，986083D為外源GA3弱敏感型，屬于N型矮稈類型。 2.以“非洲Bx986083D”和“擬二九豐x986083D”F2群體中純合隱性高株為作圖群體，將突變基因(Dx)定位在第8染色體短臂上SSR標(biāo)記RM1270(6.85cM)和RM6208(17.9cM)之間。進(jìn)一

4、步以“培矮64x986083D”F2群體的2003株純合隱性高株進(jìn)行精細(xì)定位，將顯性矮稈基因Dx精細(xì)定位于第8染色體短臂BAC克隆AP003896的Indel標(biāo)記I6和I13之間，物理距離為68Kb。該區(qū)域有7個完整開放閱讀框，分別為：putativePolycombgroupproteinFIE2；putativefringeprotein：2個Plastocyanin-likedomaincontainingprotein：2個pu

5、tativeEn/Spmsub-classtransposonprotein；UCC1和copperionbinding/electrontransporter：uclacyaninImRNA。 3.水稻穗退化突變體ap表現(xiàn)為穗上部壞死、自交結(jié)實率低、籽粒窄細(xì)。遺傳分析表明，突變體ap由單隱性核基因控制。突變體ap與顯性矮稈突變體來源相同，是獨(dú)立分離的兩對基因。在分離后代中可以依次出現(xiàn)以下的表型：野生型正常株、顯性矮稈突變株、穗

6、退化突變株、顯性矮稈和穗退化雙突變體株。 4.利用“apx非洲B”F2群體的46個具突變體表型的單株，初步將穗退化突變基因定位于第4染色體SSR標(biāo)記RM335附近，遺傳距離為2.17cM。再利用“apxIKAT129”F2分離群體中具突變體表型的510個單株進(jìn)行精細(xì)定位，將該突變基因定位于第4染色體短臂上的Indel標(biāo)記In10和SSR標(biāo)記606620-1-1之間，分別距兩標(biāo)記0.098cM和0.294cM，其物理距離為76Kb

7、的范圍內(nèi)。該區(qū)域包含14個完整開放閱讀框。由于ap花粉敗育，且與擬南芥果膠質(zhì)甲基酯酶VCD1基因突變體表型相似，推測該突變體可能與調(diào)節(jié)果膠質(zhì)甲基酯酶活性的OsPME1基因突變有關(guān)。測序結(jié)果表明，突變體在3’非編碼區(qū)插入了236bp片段。該插入片段有明顯的TSDs和TIRs區(qū)，屬于stowaway家族轉(zhuǎn)座元件。利用轉(zhuǎn)座子顯性技術(shù)，發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)座元件在突變體和野生型的拷貝數(shù)沒有差異，表明水稻穗退化突變體不是由236bp轉(zhuǎn)座元件的近期轉(zhuǎn)位造成的。