水稻漿片穎殼化突變體的基因定位與克隆及育種利用研究.pdf

1、鑒定和克隆水稻花器官突變體新基因,對了解水稻花器官發(fā)育的分子遺傳機理和分子信號調控途徑有著重要的作用。本論文采用圖位克隆法對自發(fā)突變產生的漿片穎殼化突變體gll進行基因定位與克隆,并分析了gll突變體的稻米品質及光合生理特性。結果摘要如下:
　　 1.研究采用田間種植鑒定、突變體和野生型的花器官對比、雜交后代的表型分離統(tǒng)計及基于圖位克隆法的基因定位等方法,對自然突變產生的突變體gll的表現(xiàn)型、遺傳和基因精細定位開展研究。表型鑒定

2、認為gll突變體小穗上的穎花變異主要表現(xiàn)為漿片穎殼化和外穎增加。通過雜交獲得F1,統(tǒng)計F2的表型分離個體,x2測驗結果表明,該突變體表型受1對隱性核基因調控。配制突變體和日本晴的雜交組合,在F2、F3群體中分別獲得gll表型株作為基因定位群體。利用均勻分布于水稻12條染色體上的156對多態(tài)性分子標記,檢測gll定位群體中的880株突變體表型個體,將GLL定位于水稻第1染色體上SSR標記RM7246和RM12031之間,物理距離約為17

3、kb。
　　 2.通過基因測序和相關生物信息學方法,鑒定候選基因,并分析GLL蛋白結構和可能的功能。結果表明:GLL是EG1的第541位堿基發(fā)生點突變的等位基因。GLL的順式元件分析顯示,GLL不僅與花器官的發(fā)育有關,可能還與植物激素信號傳導以及逆境響應存在關聯(lián)。預測GLL編碼蛋白是一種三酰甘油(TAG)脂肪酶。同源比對獲得9個擬南芥及其它物種的與GLL同源性為38％-60％的氨基酸序列,其中高粱的sb03g042840蛋白與G

4、LL為直系同源蛋白。外源施用茉莉酸甲酯(MeJA)未能恢復gll的突變表型,暗示GLL可能與JA調控花器官發(fā)育的信號通路無關。
　　 3.選用引2-3背景的OG和EG表型及H604背景的OG和EG表型,對突變體和野生型的籽粒形態(tài)、外觀品質、加工品質、蒸煮品質、營養(yǎng)品質、發(fā)芽率、葉綠素含量和光合作用等多項農藝學和生理生化指標進行分析,結果表明:GLL基因突變后,粒長變短、粒寬變寬、粒厚變厚、長／寬變??；堊白率和堊白度因背景不同而不

5、同,EG表型的堊白率和堊白度降低,OG表型的無明顯變化；糙米率和精米率突變體均降低,整精米率反而提高；EG表型的蛋白質含量顯著增加,OG表型的變化不明顯；OG表型的發(fā)芽率下降十分明顯,EG表型的無明顯變化；在引2—3背景下,葉綠素含量明顯降低,在H604背景下,EG表型的葉綠素含量增加,但OG表型的無明顯變化；光合作用特性表現(xiàn)為開花期光合能力和水分利用率提高,灌漿期和成熟期因遺傳背景的不同而或增加或減弱。這一結果為今后育種過程中gll突