相引相株高基因qPh3和產(chǎn)量QTL qYd3的遺傳解析和SD1基因內(nèi)重組的鑒定.pdf

1、高產(chǎn)是水稻遺傳育種的重要目標(biāo)。水稻產(chǎn)量由分蘗數(shù)、千粒重和每穗實(shí)粒數(shù)構(gòu)成，此外，株型對(duì)水稻產(chǎn)量也有重要的影響。QTL定位以及圖位克隆是發(fā)掘新基因的重要手段。利用前期02428和Teqing(TQ)的重組自交系(RecombinantInbred Lines，RILs)群體定位到的主效株高QTL qPh3，構(gòu)建了以TQ為供體02428背景的近等基因系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行qPh3的圖位克隆以及功能研究。同時(shí)，在珍汕97(Zhenshan97，ZS

2、97)和明恢63（Minghui63，MH63）的RILs群體中發(fā)現(xiàn)一個(gè)株高達(dá)到160 cm的家系RI92，通過(guò)與ZS97回交的方法構(gòu)建近等基因系，并對(duì)控制株高的基因進(jìn)行圖位克隆。主要結(jié)果如下:
　　1.對(duì)qPh3進(jìn)行遺傳分析發(fā)現(xiàn)，02428等位基因型具有6.2 cm的加性效應(yīng)和3.5 cm的顯性效應(yīng)，并有增加產(chǎn)量的效應(yīng)。qPh3初步定位在WPh1到RM7389之間，通過(guò)篩選大群體中的重組單株，進(jìn)行后代測(cè)驗(yàn)確定qPh3的基因型，把

3、qPh3精細(xì)定位在19-kb的區(qū)域內(nèi)，兩端標(biāo)記分別為WPh10-1和RM7389，其中包含OsGA20Ox1在內(nèi)的兩個(gè)基因，親本間比較測(cè)序發(fā)現(xiàn)OsGA20Ox1的編碼區(qū)有一個(gè)SNP改變蛋白質(zhì)的編碼序列，由02428等位基因型的丙氨酸(Ala)改變?yōu)門(mén)Q等位基因型的纈氨酸(Val)。對(duì)OsGA20Ox1在近等基因系間的表達(dá)量分析發(fā)現(xiàn)，02428基因型具有比TQ基因型更高的表達(dá)。
　　2.超表達(dá)OsGA20Ox1的中花11株高增加，證

4、明OsGA20Ox1就是qPh3中控制株高的基因。因?yàn)椋琌sGA20Ox1編碼GA20氧化酶，催化GA12和GA53到GA9和GA20過(guò)程中一系列的反應(yīng)，所以測(cè)定了近等基因系和轉(zhuǎn)基因植株中內(nèi)源GAs的含量，結(jié)果表明，OsGA20Ox1的底物GA12和GA53在TQ近等基因系和轉(zhuǎn)基因陰性植株中得到積累，而產(chǎn)物GA20在02428近等基因系和轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性植株中明顯提高，最終導(dǎo)致了02428近等基因系和轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性植株中活性GAs不同程度地提高，

5、印證了OsGA20Ox1是通過(guò)GAs含量影響水稻株高。
　　3.超表達(dá)OsGA20Ox1并不增加產(chǎn)量的現(xiàn)象與近等基因系中02428等位基因型增加產(chǎn)量不一致，所以此基因組區(qū)段很可能還有一個(gè)控制產(chǎn)量的基因qYd3，并通過(guò)挑選OsGA20Ox1純合為02428等位基因型，其他區(qū)段為分離的家系與02428回交獲得BC5F2群體用于產(chǎn)量QTL的定位和克隆。對(duì)BC5F2中qYd3的定位分析發(fā)現(xiàn)，其具有較高的增產(chǎn)潛力，qYd3對(duì)每穗實(shí)粒數(shù)具有2

6、4粒的加性效應(yīng)和14.9粒的顯性效應(yīng)，對(duì)粒寬具有0.08 mm的加性效應(yīng)和0.03 mm的顯性效應(yīng)，對(duì)千粒重具有0.7 g的加性效應(yīng)和1.0 g的顯性效應(yīng)，對(duì)產(chǎn)量具有4.1g的加性效應(yīng)和4.3 g的顯性效應(yīng)。而且定位到這些的增效等位基因均是來(lái)源于02428。所以連鎖的qYd3和qPh3是一對(duì)相引相基因，在育種過(guò)程中只要針對(duì)一種性狀進(jìn)行選擇就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和株高的改良。
　　4.對(duì)RI92家系中控制株高的基因定位分析發(fā)現(xiàn)，SD1很有可

7、能是候選基因，兩親本以及RI92中SD1測(cè)序確定了RI92中在+1721到+2575之間發(fā)生了一次基因內(nèi)的重組，導(dǎo)致由ZS97的提前終止密碼子TAG改變?yōu)镸H63的TAC，從而使，D1可以翻譯成完整的GA20氧化酶蛋白，苗期多效唑的處理進(jìn)一步證明了SD1/SD1近等基因系具有更強(qiáng)的GAs合成能力。近等基因系產(chǎn)量性狀的考察顯示SD1/SD1具有增加單株產(chǎn)量的作用，但是降低收獲指數(shù)和單位面積植株數(shù)目，同時(shí)具有容易倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。
　　5.