含有主效紫鞘基因的水稻染色體片段代換系Z519的鑒定及PSH1定位.pdf

1、隨著生活水平的不斷提高，人們除了對(duì)糧食產(chǎn)量要求較高外，對(duì)其品質(zhì)和外觀特性要求也日益增加。花青素性狀是一種肉眼可見(jiàn)，廣受人們喜愛(ài)的天然植物色素，它在人們?nèi)粘Ｉ詈鸵恍┦称芳庸ぶ芯哂袠O其重要的作用。同時(shí)，花青素在雜種純度鑒定、目的基因的瞬時(shí)表達(dá)以及轉(zhuǎn)基因的指示中具有非常重要的作用。本研究鑒定了一個(gè)攜帶主效紫鞘基因的水稻染色體代換片段系Z519，Z519是以粳稻日本晴作為受體、西南大學(xué)水稻研究所選育的優(yōu)良紫鞘恢復(fù)系R225為供體，通過(guò)高代回交

2、和自交并結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇培育而出的。本研究從分子水平鑒定了Z519的染色體代換片段，從形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和重要農(nóng)藝性狀全面分析了Z519，并以日本晴與 Z519構(gòu)建的F2分離群體對(duì)水稻紫鞘基因進(jìn)行了遺傳分析和基因定位、候選基因預(yù)測(cè)和測(cè)序、及候選基因的亞細(xì)胞定位、基因表達(dá)模式分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在前期研究基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)以Z519代換片段上的82個(gè)SSR標(biāo)記及36個(gè)代換片段外的SSR標(biāo)記對(duì)10株Z519進(jìn)行代換片段鑒定和

3、遺傳背景檢測(cè)。其10個(gè)單株的代換片段一致，且沒(méi)有檢出供體的其他殘留片段，表明 Z519已純合。Z519共含有來(lái)自R225的16個(gè)代換片段，分布于除第10染色體上的其他11條染色體上。其中最短代換長(zhǎng)度為0.45Mb，最長(zhǎng)代換長(zhǎng)度為17.67Mb，平均長(zhǎng)度為6.85Mb，總代換長(zhǎng)度合計(jì)109.62Mb。⑵水稻染色體片段代換系Z519的芽鞘長(zhǎng)到近3mm時(shí)，其尖端開(kāi)始出現(xiàn)紫紅色線條，紫紅色線條隨著芽鞘的不斷伸長(zhǎng)和葉片的伸出，葉鞘紫色逐漸加深。隨

4、著生育進(jìn)程的推進(jìn)，紫色條紋也在柱頭、莖的維管束、葉邊緣等部位呈現(xiàn)。而受體日本晴的各部位均呈綠色。與受體日本晴相比，Z519的千粒重極顯著高于日本晴，株高、主穗穗長(zhǎng)、主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率與日本晴無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)Z519在基因聚合育種中具有重要的利用價(jià)值。⑶分別對(duì)苗期日本晴和Z519的地上部整株，抽穗期的日本晴和Z519的葉和鞘進(jìn)行光合色素含量和花青素含量的測(cè)定，結(jié)果表明，Z519的苗期的地上部分葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量均

5、顯著低于日本晴的含量，類胡蘿卜素含量與日本晴沒(méi)有顯著差異。抽穗期的Z519葉中的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量、類胡蘿卜素含量與日本晴均沒(méi)有顯著差異。抽穗期的Z519葉鞘中的類胡蘿卜素含量顯著低于日本晴，而葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量與日本晴無(wú)顯著差異。Z519的葉鞘中的花青素含量顯著高于日本晴，而葉中的花青素含量與日本晴無(wú)顯著差異。⑷以日本晴為母本與紫鞘代換系Z519雜交構(gòu)建的F1和F2作為遺傳分析和定位群體，F(xiàn)1鞘色均表現(xiàn)為紫

6、鞘，且F2代出現(xiàn)性狀分離，紫鞘（724）：綠鞘（276）符合3:1的分離比（χ2=1.67≤χ20.05=3.84），表明紫鞘性狀由顯性單基因調(diào)控。并將其定位于第1染色體 In/Del標(biāo)記L03和SSR標(biāo)記L01之間37.8Kb的區(qū)域，命名為PSH1。⑸根據(jù)Gramene網(wǎng)站上的基因注釋信息，在此區(qū)間內(nèi)有6個(gè)預(yù)測(cè)基因，對(duì)其中2個(gè)可能的基因進(jìn)行了測(cè)序分析，結(jié)果表明，一個(gè)編碼質(zhì)體ATP/ADP轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的LOC_Os01g45910基因的第2

7、55個(gè)堿基后增加了GTG3個(gè)堿基，即增加了一個(gè)氨基酸（甘氨酸）。所以初步判定LOC_Os01g45910是PSH1的候選基因。⑹通過(guò)Real-time PCR分析PSH1基因在Z519苗期和抽穗期各器官的表達(dá)情況，結(jié)果表明，在苗期的鞘中PSH1基因表達(dá)量最高，葉中次之，在根中幾乎不表達(dá)。在抽穗期，PSH1基因除在幼穗和根中的表達(dá)量幾乎為零外，在其他的不同部位均有表達(dá)，在倒二葉鞘中的表達(dá)量最高，然后依次是劍葉、倒一葉鞘、倒二葉和莖。⑺對(duì)光