一份水稻類病變突變體a344的遺傳分析及基因定位.pdf

1、植物類病變(lesion resembling disease，LRD)是指植物在沒有受到任何明顯逆境脅迫、物理損傷或病原物侵害的情況下，自發(fā)地形成類似于某種病原物侵染后產(chǎn)生的壞死斑的現(xiàn)象。大量的研究表明，類病變突變體是研究植物PCD途徑以及植物抗病反應(yīng)機(jī)制的有力工具。植物類病變突變體的鑒定以及類病變基因的克隆及功能分析將為解析植物PCD的調(diào)控途徑或植物抗病反應(yīng)機(jī)制提供重要的理論依據(jù)。目前，水稻中已報道了近200份類病變突變體，其中大多

2、數(shù)突變體的類病變性狀是受單隱性核基因控制的，少數(shù)的則由單顯性核基因或雙隱性核基因控制。據(jù)統(tǒng)計，目前已被定位的類病變相關(guān)基因有76個，已被克隆的有18個。
　　本研究以一個從蜀恢498(R498)的EMS誘變突變體庫中篩選出的水稻類病變突變體a344為實(shí)驗(yàn)材料。主要研究結(jié)果如下:
　　1、a344的顯著特征是:從分蘗初期開始，突變體的老葉由葉鞘往葉尖、新葉由葉尖向葉基部逐漸擴(kuò)散產(chǎn)生紅褐色的斑點(diǎn)，隨著植株的生長發(fā)育，褐斑的形成逐

3、漸加劇且顏色變深，最終覆蓋植株的整個地上部分。
　　2、農(nóng)藝性狀考察及考種數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn):相較于野生型R498，突變體a344的株高顯著降低，穗長顯著變短，一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)顯著減少，粒長、粒寬、千粒重、結(jié)實(shí)率均表現(xiàn)出顯著的降低。
　　3、植株葉片的臺盼藍(lán)染色與DAB染色結(jié)果表明突變體a344類病斑的產(chǎn)生與植物PCD以及H2O2的沉積有關(guān);葉片的遮光處理發(fā)現(xiàn)，突變體a344類病斑的形成受自然光誘導(dǎo)。
　　4、植株各時

4、期的光合色素含量測定結(jié)果顯示，自從分蘗期突變體a344出現(xiàn)類病斑后，其葉片中各種光合色素含量相較于野生型R498都極顯著下降。并且，a344在齊穗期的光合速率也極顯著的低于R498。
　　5、通過田間接種白葉枯病強(qiáng)致病生理小種PXO99發(fā)現(xiàn)突變體a344相較于野生型R498其白葉枯病抗性得到了明顯的提高;而在苗期接種對于R498表現(xiàn)為非親和性的稻瘟病生理小種，a344卻表現(xiàn)出對其中兩個生理小種DJ089-1和D7感病。其抗性機(jī)理還

5、有待進(jìn)一步的研究。
　　6、透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，a344葉肉細(xì)胞中葉綠體的形態(tài)較為不規(guī)則，部分葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分模糊，淀粉粒減少，并出現(xiàn)大量的嗜鋨顆粒，由此說明a344的突變導(dǎo)致其葉肉細(xì)胞的葉綠體發(fā)育異常。
　　7、遺傳分析表明突變體a344的表型受單隱性核基因控制的。利用圖位克隆法將a344基因初定位到4號染色體的長臂端，與兩個SSR標(biāo)記RM5478與RM1112緊密連鎖，遺傳距離分別為1.5cM與1.3cM;利用Indel

6、標(biāo)記將a344最終定位在46kb的區(qū)段內(nèi)，該區(qū)段預(yù)測有7個開放閱讀框（ORFs）。目前，該區(qū)域未有已被克隆的類病變基因，因此推測a344很可能是一個新的水稻類病變基因。
　　8、基因序列比對結(jié)果顯示:突變體在定位區(qū)間內(nèi)的一個候選基因LOC_Os04g56480的第五個外顯子上發(fā)生了一個堿基的替換(G-＞T)，導(dǎo)致其編碼蛋白的一個氨基酸發(fā)生了改變（W-＞L）。共分離檢測結(jié)果顯示該突變位點(diǎn)與突變體類病變表型是共分離的，因此，推測該突變