水稻后期卷葉突變體lrl1的鑒定和基因定位.pdf

1、水稻（Oryza sativaL.）是世界上最重要的糧食作物之一，提高水稻產(chǎn)量對于解決人類溫飽問題具有重要的意義。葉片是水稻主要的光合器官，是水稻株型育種的重要組成部分。研究表明，葉片適度卷曲有利于植株葉片保持直立不披垂，增加中、下層葉片透光率，從而改善群體光照條件，為提高產(chǎn)量奠定了良好株型基礎(chǔ)。但葉片早期過度卷曲也會影響植株生長發(fā)育，達不到理想效果。后期葉片中度卷曲是最理想的葉片卷曲類型，在水稻株型改良中具有重要的利用價值。課題組利用

2、EMS誘變秈稻恢復(fù)系縉恢10號獲得了一個遺傳穩(wěn)定的后期卷葉突變體lrl1，本研究從形態(tài)學(xué)、細胞學(xué)和生理學(xué)等方面全面鑒定了lrl1突變體，并進行了遺傳分析和基因定位、候選基因預(yù)測和測序及已克隆卷葉基因在lrl1中的表達分析。主要研究結(jié)果如下:
　　1.lrl1突變體的表型和主要農(nóng)藝性狀分析
　　lrl1突變體的葉片在前期生長正常，而從第13葉齡后，上三葉開始沿葉脈向內(nèi)卷曲，且隨著生育期推進，卷曲度增加。在孕穗期，倒一葉、倒二葉

3、和倒三葉的卷曲度分別為60.83％、58.63％和20.70％，在成熟期分別為73.66％、66.91％和45.81％。lrl1除倒一葉的葉寬顯著變窄外，其他葉寬與野生型沒有顯著差異。與野生型縉恢10號相比，除lrl1的千粒重顯著降低外，其它重要農(nóng)藝性狀如株高、有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、實粒數(shù)、結(jié)實率以及穗長等均沒有顯著差異。說明該卷葉突變體不僅具有理想株型，還具有許多對育種有利的農(nóng)藝性狀，因而在株型育種中具有重要的應(yīng)用價值。
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4、.lrl1突變體的細胞學(xué)分析
　　在抽穗期取新鮮的野生型和突變體葉片，將其制作成石蠟切片。在顯微鏡下觀察葉片組織結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)lrl1卷葉突變體的葉片小維管束間的泡狀細胞形態(tài)和數(shù)量存在差異:lrl1泡狀細胞排列不規(guī)則、數(shù)量減少以及拐角處泡狀細胞變大，使得小維管束之間的夾角變小，這些結(jié)構(gòu)的變化可能引起了葉片的卷曲。
　　3.lrl1突變體的生理生化分析
　　在抽穗期測定了野生型縉恢10號和卷葉突變體lrl1的葉綠素含量及

5、類胡蘿卜素含量，結(jié)果表明lrl1的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素以及類胡蘿卜素含量均高于野生型，達到極顯著差異。進一步對野生型和突變體的光合特性進行分析，發(fā)現(xiàn)突變體凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均與野生型沒有顯著差異。
　　4.lrl1突變體的遺傳分析
　　利用平展葉西農(nóng)1A為母本與卷葉突變體lrl1雜交，F(xiàn)1植株葉片均表現(xiàn)為平展葉。F2群體出現(xiàn)明顯的分離，抽穗期呈現(xiàn)葉片中度卷曲和正常葉片兩種類型。其中正常植株為3005株，突

6、變株為960株，經(jīng)x2測驗，正常株和突變株符合3∶1分離比（x2=1.30＜x20.05,1=3.84），由此表明該葉片卷曲受一對隱性核基因控制。
　　5.LRL1基因的分子定位、候選基因預(yù)測和測序
　　利用均勻分布于水稻12條染色體上的480個SSR標記對西農(nóng)1A和lrl1進行多態(tài)性篩選，發(fā)現(xiàn)有98個標記存在多態(tài)性。然后以這些多態(tài)性標記對正常基因池和突變基因池進行基因連鎖分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第9染色體上的SSR標記RM201與

7、LRL1基因表現(xiàn)連鎖。然后以960株突變株將LRL1基因初步定位于第9染色體Ind1和RM201之間，遺傳距離分別為2.4 cM和4.0cM。經(jīng)精細定位，最終將LRL1定位于第9染色體上的SWU-1和Ind6間812kb的區(qū)域。通過基因預(yù)測，在該區(qū)域共有129個基因，對其中3個可能與卷葉相關(guān)的基因測序，均無差異。
　　6.LRL1基因與已克隆卷葉基因的關(guān)系
　　本研究對已克隆的與泡狀細胞變化相關(guān)的6個卷葉基因在突變體lrl1