水稻窄葉多蘗突變體lt1和黃綠葉突變體7066ys的遺傳鑒定與候選基因分析.pdf

1、葉色、葉型和分蘗是影響水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀，葉色突變體在水稻功能基因組研究中一直備受親睞，而葉型和分蘗則是塑造理想株型的重要性狀，所以對這些突變體的研究能夠為超高產(chǎn)育種提供理論和材料基礎(chǔ)。
　　本研究利用EMS（甲基磺酸乙酯）誘變粳稻品種日本晴和中花11直立密穗突變體dep2，從兩個突變體庫中分別獲得了3份可以穩(wěn)定遺傳的窄葉多蘗突變體lt1-1、lt1-2、lt1-3和黃綠葉突變體7066ys。本研究對突變體進(jìn)行了表型特征觀察、

2、主要農(nóng)藝性狀調(diào)查、遺傳分析、基因定位及候選基因分析，主要結(jié)果如下:
　　1.水稻窄葉多蘗突變體lt1的遺傳鑒定與候選基因分析
　　遺傳分析發(fā)現(xiàn)，lt1-1突變表型受一對隱性核基因控制。以（lt1-1/岡46B）F2代作為定位群體，最終將目標(biāo)基因定位在第4染色體長臂上兩個InDel標(biāo)記S3和S4之間，物理距離為64.4 kb的區(qū)域內(nèi)，遺傳距離分別是0.66cM和0.78cM，候選基因測序結(jié)果表明，lt1-1中LOC_Os04g

3、52479編碼區(qū)第1102bp處堿基由G突變?yōu)锳，導(dǎo)致第368位氨基酸由天冬氨酸突變成天冬酰胺。
　　之后，我們在突變體庫中進(jìn)一步篩選到lt1-1的兩個日本晴來源的等位突變體lt1-2和lt1-3。測序結(jié)果顯示，lt1-2中LOC_Os04g52479基因編碼區(qū)發(fā)生單堿基的替換，即C1201突變?yōu)門1201，致使第401位氨基酸由脯氨酸突變成絲氨酸;lt1-3中LOC_Os04g52479基因編碼區(qū)第206bp到231bp片段缺失

4、，氨基酸移碼突變。與野生型相比，突變體lt1-1、lt1-2和lt1-3劍葉長分別縮短了52.8％、52.5％、70.4％，劍葉寬均減小了60％及以上;節(jié)間伸長模式研究表明，與野生型相比，lt1-1倒1節(jié)至倒5節(jié)節(jié)間長度分別縮短了31.9％、34.9％、51.7％、41.6％和63.1％，lt1-2各節(jié)間縮短程度與lt1-1相似，lt1-3除倒5節(jié)與lt1-1縮短程度相似外，其它幾節(jié)縮短程度均比lt1-1和lt1-2嚴(yán)重。成熟期，lt1

5、-1、lt1-2和lt1-3分蘗數(shù)分別比野生型增加了112.6％、79.3％和348.3％，這一結(jié)果表明，lt1-3突變體大部分氨基酸缺失可能是lt1-3在株高和分蘗方面均比其它等位突變體突變表型嚴(yán)重的主要原因。
　　上述結(jié)果表明，LT1很可能是已報道窄葉基因NAL1的等位基因，但3個lt1突變體表型之間及它們與前人報道的nal1之間并不完全一致，這很可能是由于所用材料遺傳背景以及突變位點(diǎn)的差異導(dǎo)致的，對這些等位突變體個體差異的深

6、入研究對探明NAL1參與的水稻葉型和分蘗的調(diào)控機(jī)制、提高水稻單位面積產(chǎn)量具有重要意義。
　　2.水稻黃綠葉突變體7066ys的遺傳鑒定與候選基因分析
　　農(nóng)藝性狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，7066ys從苗期開始直到整個生育期結(jié)束都表現(xiàn)出黃綠葉。與野生型相比，7066ys株高變矮，每株有效穗數(shù)和每穗著粒數(shù)分別減少了17.7％和19.7％，但7066ys與野生型的穗長、結(jié)實率、千粒重等沒有顯著差異。測量野生型和突變體葉綠素含量發(fā)現(xiàn)，與野生型相比

7、，7066ys在苗期和孕穗期葉片葉綠素a含量分別降低了72.3％和54.4％;葉綠素b含量分別降低了94.8％和92.9％。對野生型和7066ys苗期葉片進(jìn)行透射電子顯微觀察發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，7066ys葉綠體形狀不規(guī)則，類囊體片層數(shù)減少。這說明7066ys葉綠素合成和葉綠體正常生長發(fā)育受阻。
　　遺傳分析表明，7066ys突變體受一對隱性核基因控制。以（7066ys/明恢63）F2代作為定位群體，最終將突變基因定位在第3染色體

8、兩個InDel標(biāo)記D1和D3之間，物理距離為3208kb的區(qū)域內(nèi)，遺傳距離分別為0.31cM和0.16cM，候選基因測序分析表明，7066ys中LOC_Os03g36540基因編碼區(qū)第790 bp處堿基G突變成A，導(dǎo)致第264位氨基酸由甘氨酸替換成精氨酸。
　　上述結(jié)果表明，7066ys可能是已報道黃綠葉基因Chl9的等位基因，編碼鎂離子螯合酶Ⅰ亞基，但突變表型明顯不同，這可能是因為7066ys和Chl9序列突變位點(diǎn)以及遺傳背景不