兩個(gè)堊白突變體的鑒定及突變基因的圖位克隆.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物，而且是分子生物學(xué)研究的模式植物，水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)對(duì)于維護(hù)世界糧食安全發(fā)揮重要作用。堊白是稻米胚乳中一種白色而不透明的現(xiàn)象，其不但影響著稻米的外觀品質(zhì)，還對(duì)加工品質(zhì)、食味品質(zhì)等產(chǎn)生較大影響。因此挖掘堊白相關(guān)突變體，了解胚乳灌漿過(guò)程調(diào)控，深入研究影響胚乳發(fā)育的分子機(jī)制和遺傳調(diào)控途徑，對(duì)于提高水稻產(chǎn)量，改良稻米品質(zhì)具有非常重要的意義。本研究從中花11的EMS突變體庫(kù)中篩選出兩個(gè)穩(wěn)定遺傳的堊白突變體eb6、 eb

2、7,對(duì)它們進(jìn)行理化特性分析、精細(xì)定位、候選基因功能驗(yàn)證、基因核酸多態(tài)性分析。研究結(jié)果揭示了堊白表型形成機(jī)理，主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　(1)突變體胚乳表現(xiàn)為中心部位白色且不透明，為心白突變體。突變體eb6和eb7的株高、分蘗數(shù)、抽穗期、粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚及千粒重與野生型均無(wú)顯著差異。胚乳橫截面掃描電鏡圖顯示，兩個(gè)突變體中間部分淀粉粒形狀類似于球形、排列疏松，邊緣部分淀粉粒形狀規(guī)則、緊密排列。而野生型中心和邊緣部分淀粉粒排列緊密、形狀規(guī)

3、則、大小一致。
　　(2)胚乳灌漿速率和可溶性糖含量分析表明:在整個(gè)籽粒發(fā)育過(guò)程中，突變體eb7的灌漿速率和野生型基本一致，最終于物質(zhì)的重量也無(wú)顯著差異。可溶性糖含量分析表明，突變體葡萄糖和果糖含量與野生型相同，在灌漿中后期，突變體中蔗糖含量高于野生型。理化性質(zhì)分析結(jié)果顯示。突變體中直鏈淀粉含量、膠稠度、黏度低于野生型，蛋白質(zhì)含量升高，總淀粉含量、支鏈淀粉含量及脂肪含量無(wú)顯著變化，但支鏈淀粉鏈長(zhǎng)分布發(fā)生改變。
　　(3)以突

4、變體eb6和南京11、eb7和9311雜交獲得的F2植株結(jié)實(shí)的種子為材料進(jìn)行正常胚乳和堊白胚乳分離比檢驗(yàn)，分離比符合單隱性基因控制的遺傳規(guī)律(3∶1)。以F2群體中心白單株為定位材料，使用SSR和InDel標(biāo)記將兩個(gè)堊白突變體的目的基因初步定位于1號(hào)染色體長(zhǎng)臂。擴(kuò)大定為單株數(shù)量將eb5的目的基因縮小到到86.5kb的區(qū)域，預(yù)測(cè)目的基因?yàn)镺s01g0633100(OsAGPL2)，測(cè)序發(fā)現(xiàn)在該基因的第3外顯子發(fā)生單堿基替換。在突變體eb7

5、中，該基因的第7外顯子也發(fā)生單堿基替換。兩個(gè)突變體相互雜交，F(xiàn)1和F2代籽粒類似于親本堊白表型，且不發(fā)生性狀分離。因此確定OsAGPL2為控制兩個(gè)突變體中堊白表型的目的基因。
　　(4)水稻不同組織部位和不同灌漿時(shí)期籽粒中目的基因表達(dá)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn):OsAGPL2主要在籽粒灌漿中后期大量表達(dá)，原位雜交也得到相同的結(jié)果。分析不同灌漿時(shí)期籽粒淀粉合成相關(guān)基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)多個(gè)淀粉合成相關(guān)基因發(fā)生不同程度的上調(diào)和下調(diào)，部分基因表達(dá)趨勢(shì)與野生型中