一個水稻簇生穗突變體的遺傳分析與基因定位.pdf

1、水稻，是我國重要的糧食作物。世界上有將近一半的人口將稻米作為主食。水稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素由4部分組成:單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率與千粒重。因此，小穗的發(fā)育是影響水稻產(chǎn)量的重要因素之一。水稻簇生穗突變體(ClusteredSpikelets，Cl)，即主穗軸和枝梗頂端穎花與下面的2～3朵穎花著生在一起。這類突變體最早是由美國的Jodon于1957年報道。該突變體的每穗穎花數(shù)與野生型相比大幅度增加，這對提高單穗產(chǎn)量具有重要意義。Nagao和

2、Takahashi兩位日本研究者發(fā)現(xiàn):這種性狀是由單個不完全顯性基因控制，并將其定位在水稻第6號染色體上。
　　本研究從一個經(jīng)EMS誘變的高世代回交群體M2中獲得一個簇生穗突變體，暫命名為EMS-Cl，其表型特征為主穗軸嚴(yán)重退化，只有很少的二次枝梗，枝梗頂端2～4粒小穗簇生在一起，且籽粒發(fā)育畸形。利用該突變體材料構(gòu)建遺傳定位群體，對突變體EMS-Cl進行了遺傳分析以及基因定位，得到的主要研究結(jié)果如下:
　　1.突變體EMS-

3、Cl的表型特征和主要農(nóng)藝性狀:
　　與野生型相比，突變體EMS-Cl穗子的差異主要表現(xiàn)在:主穗軸嚴(yán)重退化，二次枝梗數(shù)減少;枝梗頂端2～4粒小穗簇生在一起，呈“V”或“W”形狀排列;突變籽粒變小，籽?；危Y(jié)實率也很低。分別隨機選取突變體EMS-Cl、野生型和日本晴成熟穗子考查其穗部農(nóng)藝性狀，通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)突變體EMS-Cl每穗穎花數(shù)增多（多達344粒），籽粒發(fā)生簇生的概率也很高（高達70％），但是結(jié)實率卻非常低（低至35％）。

4、>　　2.突變體EMS-Cl的遺傳分析:
　　以突變體EMS-Cl作為親本之一，分別與日本晴正反交，得到的F1植株的穗部均表現(xiàn)為正常穗型，說明該性狀為隱性遺傳，且不受細胞質(zhì)遺傳影響。用EMS-Cl作母本，日本晴做父本構(gòu)建F2群體，觀察群體中植株的分離表現(xiàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在F2群體中，顯性性狀與隱性性狀的分離比約為17∶1，說明該基因的遺傳應(yīng)該還受到不同遺傳背景和秈粳交群體不育性的影響。
　　3.突變體EMS-Cl的基因定位及基因

5、預(yù)測:
　　以突變體EMS-Cl和日本晴的雜交所得的F2作為定位群體。用405對平均分布于水稻12條染色體上的SSR標(biāo)記進行親本間多態(tài)性分析，采用群體分離分析法（Bulked Segregant Analysis，BSA）對混池進行篩選，并同時重新開發(fā)了20對新的SSR標(biāo)記，最后將該基因定位在Chr4長臂標(biāo)記CGY-08和CGY-02之間，兩者之間的物理距離為145.7kb。
　　根據(jù)基因定位結(jié)果，利用 Rice Genom

6、e Annotation Project(http://rice.plantbiology.msu.edu/)對該目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的基因進行預(yù)測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)包含了20個預(yù)測基因。經(jīng)分析和測序比較，突變體EMS-Cl在一個細胞色素P450(CYP724B1)基因的第四外顯子發(fā)生了單堿基的突變，C1810突變?yōu)門1810。該堿基突變導(dǎo)致其編碼蛋白質(zhì)的第292位的蘇氨酸(Thr)突變?yōu)楫惲涟彼?Ile)。細胞色素P450編碼與油菜素內(nèi)酯(B