水稻落粒染色體片段代換系Z481的鑒定及SH6(t)定位.pdf

1、水稻（Oryza sativa L.）是世界上重要的糧食作物之一，我國約有一半以上人口是以稻米為主食。植物器官脫落現(xiàn)象在自然界中是普遍存在的，而落粒性是其典型方式之一。落粒性與機械化收獲密切相關，適度落粒有利于機械化收割及減少產(chǎn)量損失和提高生產(chǎn)效率。因此鑒定落?；驅λ旧a(chǎn)具有重要意義。前人研究表明，落粒性主要與離層（abscission layer）有關，離層的發(fā)育受多基因調控。通過水稻落?；?qSH1、SHA1、SH4等的克隆，

2、已對水稻落粒機制有了一些認識，但目前對其分子調控網(wǎng)絡并不十分清楚。鑒定新的落粒基因對完善其分子機制具有重要意義。
　　在本研究中，以日本晴為受體親本、優(yōu)良恢復系 R225為供體親本，經(jīng)高代回交并結合分子標記輔助選擇，鑒定了一個攜帶主效易落粒基因的水稻染色體片段代換系Z481。本文對Z481進行了分子鑒定、形態(tài)特征及農(nóng)藝性狀評價和細胞學分析，以及對該易落?；蜻M行了遺傳分析、精細定位和候選基因分析。主要研究結果如下：
　　1.

3、Z481代換片段的鑒定
　　在前期研究基礎上，通過選用62個SSR標記對Z481進行的代換片段鑒定和供體殘留片段檢測，確定Z481已經(jīng)純合。Z481含有4個代換片段，分別位于第1染色體的RM11694-RM6292、第3染色體的RM5864-RM15709、第6染色體的RM6734-RM276和RM3330-RM3187區(qū)間，估計長度分別為8.30、6.17、3.12和10.79 Mb，代換片段總長度為28.38 Mb，平均長度為

4、7.10 Mb。
　　2.Z481的形態(tài)特征及農(nóng)藝性狀分析
　　受體日本晴和代換系Z481的落粒率分別為5.3％和94.1%，日本晴為難落粒，而Z481為極易落粒，且其落粒性達到極顯著差異。
　　與日本晴相比，Z481的株高、穗長、倒一節(jié)間長、倒二葉寬顯著降低；劍葉寬和結實率顯著增加，其它重要農(nóng)藝性狀如葉長、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重均無顯著差異。
　　3.護穎和枝梗之間的離層細胞學分析
　　水稻成熟時，用

5、掃描電子顯微鏡觀察日本晴和 Z481的護穎和枝梗之間的離層。結果發(fā)現(xiàn)日本晴具有較為完整的離層；而 Z481未觀察到離層，可能已經(jīng)被完全降解。
　　4.落粒率在F2群體中的頻率分布及遺傳分析
　　日本晴與Z481雜交產(chǎn)生的F1植株的落粒率和日本晴的基本一致，表現(xiàn)難落粒，初步判斷控制該易落粒性狀的基因為隱性遺傳。在F2群體中，群體的落粒率成雙峰分布，且經(jīng)卡方檢驗，難落粒：易落粒符合3:1分離比(χ2=0.87＜χ2(0.05,1

6、)=3.84)，進一步表明該易落粒性狀受單基因隱性調控。
　　5.落粒基因的分子定位
　　選取Z481的4個代換片段上的SSR標記對F2隱性單株進行初步連鎖分析及驗證，結果表明RM6734標記與易落?；蜻B鎖。隨后將該基因初步定于第6染色體分子標記RM19478和ZTQ53之間。進一步在該區(qū)間設計新標記進行精細定位，最終將該基因定位在RM253和ZLY72之間，物理距離為269 kb，暫且命名為SH6(t)。
　　6.

7、基因預測和測序
　　利用相關數(shù)據(jù)庫和軟件，發(fā)現(xiàn)在定位區(qū)間內(nèi)共有37個基因，對其中5個可能與易落粒相關的基因進行測序分析。其中4個沒有差異，而1個編碼AP2結構域蛋白的基因在日本晴和Z481間存在3處堿基的差異，分別為第2外顯子第56個堿基后添加6個堿基GCAGCA，第841個堿基由G變成A，第979個堿基由G變成A。因此，將該基因初步確定為SH6(t)候選基因。
　　7. SH6(t)基因表達模式分析
　　利用Real

8、-time PCR分析SH6(t)基因在抽穗期Z481的各個器官的表達量。結果顯示，SH6(t)在根、莖、葉、鞘和不同時期的穗中均有表達，但在穗長6 cm時表達最強烈。
　　8.落粒性相關基因在親本日本晴和Z481中表達分析
　　運用實時定量PCR，對已克隆的落粒性相關基因在日本晴和Z481中的表達模式進行分析。結果顯示，在穗長為3、6、12 cm時，5個落粒性相關基因均出現(xiàn)不同程度的表達上調，尤其SH4上調明顯，暗示了與S