水稻Ds插入卷葉突變體的鑒定及相關(guān)基因的克隆分析.pdf

1、水稻(Oryza sativaL.)是世界上最重要的糧食作物之一。隨著世界人口的持續(xù)增長和人均耕地的不斷減少,高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)水稻品種的選育已成為水稻育種學(xué)家長期關(guān)注的育種目標(biāo)。葉片是高等植物光合作用的最主要器官,葉片性狀與作物產(chǎn)量形成密切相關(guān),葉片卷曲與水稻株型結(jié)構(gòu)、群體光合生理產(chǎn)生直接影響。近年來的研究表明,葉片的適度卷曲可有效改善水稻群體結(jié)構(gòu),顯著提高光能利用率。因而,卷葉性狀成為超高產(chǎn)水稻理想株型育種的重要形態(tài)指標(biāo)之一。卷葉突變體的挖

2、掘和鑒定以及卷葉性狀分子遺傳分析將為水稻株型育種提供新的種質(zhì),并在很大程度上加深了解卷葉性狀形成的分子機(jī)制。
　　 在水稻Ds插入突變體篩選過程中,我們綾現(xiàn)一株葉片縱向內(nèi)卷的卷葉突變體。本研究在對(duì)該突變體進(jìn)行初步表型鑒定的基礎(chǔ)上,對(duì)Ds插入進(jìn)行了分子驗(yàn)證。同時(shí),利用TAIL-PCR技術(shù)克隆了Ds側(cè)翼序列,進(jìn)而基于生物信息學(xué)手段分析了Ds標(biāo)記基因的染色體定位,初步推測(cè)了該基因的功能,得到如下主要研究結(jié)果:
　　 1、卷葉突

3、變體的形態(tài)學(xué)、組織解剖學(xué)分析。隨機(jī)選取突變體和野生型水稻各100株,測(cè)量比較兩者在株高、分蘗數(shù)上的差異,并通過SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;在抽穗成熟后,分別測(cè)量比較突變體和野生型水稻的千粒重、籽粒飽滿度情況;采集葉片,制作野生型與突變體葉片橫切面的石蠟切片,從解剖學(xué)角度比較兩者的泡狀細(xì)胞在形態(tài)、大小、數(shù)目等方面的差異。
　　 結(jié)果顯示,卷葉突變體在株高、分蘗數(shù)上與野生型均有顯著差異。野生型植株和突變體植株的株高分別為88±4.38

4、 cm和76±3.93 cm,突變體株高明顯矮于野生型;野生型和突變體的分蘗數(shù)分別為10±2.40個(gè)和13±2.76個(gè),突變體分蘗數(shù)明顯多于野生型;野生型和突變體的千粒重分別為25.1g和22.4g,而籽粒飽滿度分別約為95％和89％,突變體的千粒重、飽滿度低于野生型。組織解剖學(xué)觀察顯示,野生型葉片中泡狀細(xì)胞排列呈典型的折扇形,中間的薄壁細(xì)胞體積最大,兩側(cè)細(xì)胞較小,而突變體葉中相應(yīng)部位雖也存在此類薄壁細(xì)胞,但細(xì)胞數(shù)目明顯減少,且中央部位

5、的兩個(gè)大型薄壁細(xì)胞的形狀異常,細(xì)胞邊緣呈波狀而出現(xiàn)凹凸的嵌合狀。我們認(rèn)為,泡狀細(xì)胞異常與突變體卷葉表型直接相關(guān)。
　　 2、Ds側(cè)翼序列的擴(kuò)增及Ds標(biāo)記基因結(jié)構(gòu)和功能預(yù)測(cè)。采用TAIL-PCR技術(shù)從該突變體中克隆Ds插入的側(cè)翼序列,以該序列作為待查詢序列進(jìn)行核苷酸序列數(shù)據(jù)庫(NCBI-BLAST)的在線比對(duì)分析,確定了Ds插入的染色體定位,采用生物信息學(xué)軟件分析Ds插入部位基因的結(jié)構(gòu)與功能。
　　 結(jié)果顯示,克隆的Ds側(cè)

6、翼序列與10號(hào)染色體的克隆OSJNBa0003P07相關(guān)序列同一性達(dá)99％。以FGENESH、GeneMark.hmm和Bioinformatics WEB server軟件分別對(duì)Ds插入基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,三種軟件預(yù)測(cè)的序列在外顯子大小、位置等方面均表現(xiàn)出高度一致的結(jié)果。同時(shí),用軟件NCBI Entrez server和Pfam對(duì)該基因進(jìn)行功能預(yù)測(cè),推測(cè)的該基因編碼產(chǎn)物為hAT家族二聚體區(qū)域,但該蛋白為假擬蛋白,其功能迄今尚未得到解析