水稻半矮稈基因sdt2的克隆研究.pdf

1、水稻是重要的糧食作物．在水稻矮化育種的進(jìn)程中，僅有少數(shù)幾個(gè)矮源得到了利用，這些矮源所攜帶的矮稈基因主要是半矮稈基因sdl或其等位基因，同一矮稈基因的利用潛伏著由遺傳單一而帶來的風(fēng)險(xiǎn)。因此，篩選和鑒定新的具有育種利用價(jià)值的半矮稈基因已成為水稻育種實(shí)踐中非常重要的研究課題。 本研究中的水稻矮稈材料矮泰引-3系由半矮稈秈稻品種泰引1號(hào)自然突變而來，我們從矮泰引-3中分離、鑒定到一個(gè)新的半矮稈基因sdt2，遺傳分析表明，矮泰引-3的矮生

2、性受2對(duì)獨(dú)立遺傳的隱性半矮稈基因控制，分別為sd1和sdt2. 為了克隆sdt2基因，我們利用矮泰引-3與南京6號(hào)及中花11的F<,2>、F<,3>及F<,4>群體進(jìn)行了精細(xì)定位。該基因首先被定位于水稻第4染色體RM1305和RM5633之間，遺傳距離分別是3.8 cM和0.4 cM。進(jìn)一步擴(kuò)大群體，對(duì)sdt2基因進(jìn)行精細(xì)定位研究。利用已經(jīng)公布的水稻基因組序列，在sdt2基因附近區(qū)域?qū)ふ椅⑿l(wèi)星序列并發(fā)展新的標(biāo)記，利用其中10個(gè)有

3、多態(tài)性的標(biāo)記，對(duì)群體進(jìn)行標(biāo)記檢測(cè)，最終將sdt2基因精細(xì)定位于SSR標(biāo)記Chr4-48和SSR404之間，遺傳距離分別為0.009eM和0.04cM。在這兩個(gè)標(biāo)記之間，SSR398、SSR406和Chr4-60與sdt2基因表現(xiàn)為共分離。精細(xì)定位的結(jié)果表明，sdt2基因緊鄰第4染色體的著絲點(diǎn)。根據(jù)已有的信息，將sdt2基因的精細(xì)定位遺傳圖與第4染色體的物理圖譜進(jìn)行了整合。 根據(jù)sdt2基因定位區(qū)域的基因注釋信息，采用候選基因策略

4、，共確定了11個(gè)預(yù)測(cè)基因作為sdt2基因的候選基因。根據(jù)前面已有的研究結(jié)果，我們重點(diǎn)對(duì)1個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶基因GTasel進(jìn)行了分析。DNA測(cè)序結(jié)果表明，GTasel基因在距起始密碼子ATG上游830bp處插入了25bp的序列，導(dǎo)致了該基因在矮泰引-3中的表達(dá)水平要明顯比南京6號(hào)中弱。通過PLACE分析，推測(cè)可能是由于短序列的插入而導(dǎo)致了順式作用元件之間的互作發(fā)生了變化，從而使得糖基轉(zhuǎn)移酶基因GTasel在突變體中的表達(dá)受到了影響。為了進(jìn)一步

5、驗(yàn)證GTasel是sdt2基因的候選基因的可能性，我們進(jìn)行了功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)。將GTasel基因即基因Ⅰ和另一個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶基因即基因Ⅱ的全長基因序列導(dǎo)入到A-3/N6和A-3/Z11的回交后代中，其中轉(zhuǎn)GTasel基因的植株的株高明顯增加了。綜合上述結(jié)果，我們可以推斷糖基轉(zhuǎn)移酶基因GTasel是sdt2基因的候選基因。而在接下來的過表達(dá)實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)AK059031和AK100189的中花11與對(duì)照相比，株高也明顯增加，根變得粗壯。但是我們同時(shí)