水稻顯性小?；騇i3（t）的精細定位與侯選基因克隆分析.pdf

1、水稻籽粒長度對水稻產量因子——千粒重有重要影響，同時它也決定水稻稻米外觀品質。因此，對籽粒長度基因深入研究，并對其主效基因進行克隆將有助于在分子水平上了解籽粒長度性狀的形成及粒長調控機制，從而將極大提高水稻稻米品質改良的效率。本研究通過對一份水稻小粒資源Y34進行遺傳分析、精細定位和候選克隆等分析研究，取得了以下結果： 1.小粒性狀的遺傳分析：通過田間調查和對3個遺傳群體——蜀恢527/Y34、蜀恢881/Y34和9311/Y3

2、4的研究發(fā)現，Y34粒長性狀受一對完全顯性小?；蚩刂?，該基因在這3個群體中的分離遵循孟德爾單基因遺傳分離規(guī)律。深入的研究發(fā)現，該小?；蛑饕刂屏ｉL(能顯著縮短籽粒長度，使籽粒長度縮短35.7％-47.4％)，但對千粒重也有顯著性影響(能使千粒重降低45.9％-62.4％)，不導致其他伴隨性狀，如圓粒、結實率低下、開花期延遲等現象的出現。 2.小?；虻某醪蕉ㄎ唬撼醪蕉ㄎ徊捎檬窕?27/Y34和蜀恢881/Y34兩個群體，兩個

3、群體的大小分別為492株和1086株。利用蜀恢527/Y34群體將小?；蚨ㄎ辉诘?染色體短臂的RM282和RM411兩個標記之間，其遺傳距離分別為6.4cM和4.9cM。而利用蜀恢881/Y34群體將小?；蜻M一步定位在RM282和RM6283兩個標記之間，其遺傳距離分別為5.1cM和0.9cM。由于目前水稻小?；蛞延袃蓚€(Mi/Mil和Mik/Mi2)，故本研究中的小?；虮粫簳r命名為Mi3(t).3.Mi3(t)基因的精細定位：

4、精細物理定位采用9311/Y34群體，其群體大小為3280株，隱性單株778株。利用該群體，進行標記連鎖分析將Mi3(t)定位在RM6881和RM6283兩個標記之間，其遺傳距離分別為0.5cM和3.6cM。隨后，根據相應物理區(qū)段水稻序列開發(fā)新的SSR標記和序列標記，并進行連鎖分析，Mi3(t)被定位在水稻第3染色體短臂著絲粒附近，位于RM6881和LM9兩個標記之間，其遺傳距離分別為0.1cM和0.15cM。 4.Mi3(t)

5、與其他籽粒相關基因的等位性分析：與第3染色體上目前報道的Lkf/Lk3、Mi、dwf33、dwf37、gw3和GS3等基因進行等位性分析，發(fā)現Mi3(t)與Lkf/Lk3、Mi、dwf33和dwf37等4個基因有巨大的表型差異，而與gw3和GS3兩個基因有完全不同的染色體物理區(qū)域位置，因此，Mi3(t)是首次全新報道的完全顯性小粒基因。5.Mi3(t)候選基因預測：對RM6881和LM9兩個標記進行分析，發(fā)現Mi3(t)坐落于水稻第三染

6、色體BAC克隆AC113433上大約17.69Kb的物理區(qū)域內。采用秈稻和粳稻基因組序列以及5種不同水稻基因組組裝版本序列對Mi3(t)進行基因預測，結果發(fā)現，在秈稻和粳稻基因組中以及在不同組裝版本的水稻基因組序列預測中，得到兩個高度一致的候選基因，即LOC_Os03g_29614和LOC_Os03g29630。LOC_Os03g_29614基因組序列4197bp，具有3個外顯子和2個內含子，轉錄mRNA3799bp，蛋白質編碼區(qū)(CD

7、S)966bp，編碼氨基酸321AA。LOCOs03g29630基因組序列3744bp，其具有9個外顯子和8個內含子，轉錄mRNA3325bp，蛋白質編碼區(qū)(CDS)1194bp，編碼氨基酸397AA。 6.Mi3(t)候選基因轉錄證據：在EST序列組裝、NSF45kRiceOligoMicroarray和AffymetrixGeneChipRiceGenomeArray檢測中，LOC_Os03g_29614和LOC_Os03g

8、_29630，都得到較強的表達證據。其中LOCOs03g29614具有D88619和AK11068兩條全長cDNA表達序列；LOC_Os03g_29630具有CA759784和CX114760兩條表達序列。這充分證明這兩個預測基因是真實存在的、具有生物功能的基因。 7.Mi3(t)候選基因功能預測：對兩個基因進行功能預測，結果發(fā)現LOC_Os03g_29614編碼Myb-likeDNA-bindingdomaincontaini

9、ngprotein，與水稻中的OSMYB3(correspondingtofullsizecDNAsencodingforanewMybfactors，Giovanni，etal.，1997)在275個氨基酸上具有74.3％的相似性。LOC_Os03g_29614具有Myb-like結合域和對精氨酸代謝轉移信號序列，參與DNA連接、轉錄因子激活與轉錄調節(jié)、傷口應急、種子萌發(fā)和新陳代謝負調節(jié)等調控。而LOC_Os03g_29630編碼Ul