直立重穗突變體的遺傳分析、候選基因克隆與育種利用.pdf

1、本研究以EMS誘變秈稻重穗型骨干恢復(fù)系蜀恢498(R498)，獲得遺傳穩(wěn)定的2個(gè)秈稻直立重穗突變體(R1338、R334)，以及其野生型對照品種蜀恢498為研究材料;對直立穗突變體的表型、解剖結(jié)構(gòu)、群體生理特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究;對其直立穗基因進(jìn)行了遺傳分析和候選基因克隆分析;并通過不完全雙列雜交，研究了直立穗突變體R1338和R334在育種中的應(yīng)用前景。具體結(jié)果如下:
　　1.直立穗突變體R1338和R334的株高、穗長、籽粒長、籽

2、粒厚度方面極顯著小于野生型，而籽粒寬度、著粒密度方面則極顯著大于野生型，千粒重、穗粒數(shù)和單穗重等其他農(nóng)藝性狀方面突變體和野生型均無差異。R1338的穗彎曲度8.48°，R334的穗彎曲度22°左右，屬于典型的直立穗型材料。
　　2.直立穗突變體R1338和R334的莖桿直徑、壁面積、橫截面積、穗頸腔面積、纖維素和木質(zhì)素的含量均顯著高于野生型蜀恢498，節(jié)間變短，其抗倒力顯著增加;穗發(fā)育過程中一次枝梗的長度變短，一次枝梗密度增加，是

3、保持穗直立的主要原因。
　　3.直立穗突變體R1338和R334的葉片長度變短，劍葉的葉角變小，灌漿后期葉綠素含量，包括chla、chlb和類胡蘿卜素car的含量顯著高于野生型，有延緩早衰的特性。在群體透光性方面，從冠層向下直立穗群體的光強(qiáng)度降低速度遠(yuǎn)小于彎曲穗群體，直立穗群體光合效率較高。
　　4.遺傳分析表明R1338和R334的直立穗特性均受一對半顯性基因控制;進(jìn)一步通過近等基因池重測序結(jié)合共分離分析表明R1338的直

4、立穗特性是已報(bào)道的DEP2/EP2基因的等位突變，但與已報(bào)道的DEP2/EP2移碼突變體突變方式不一樣，其突變發(fā)生在第7外顯子，第928個(gè)堿基A突變成G，導(dǎo)致堿性的精氨酸(AGG)被置換成中性的甘氨酸(GGG)，說明該突變位點(diǎn)可能是該基因編碼蛋白質(zhì)的重要結(jié)構(gòu)域。R334的直立特性可能是由第9染色體LOC_Os09g07220基因突變導(dǎo)致，在該基因包含2個(gè)外顯子，全長1725bp，其突變位點(diǎn)發(fā)生第一個(gè)外顯子上C突變成T導(dǎo)致氨基酸序列中第5

5、6個(gè)堿性的精氨酸突變成中性的半胱氨酸，該基因可能是一個(gè)控制直立穗的新基因，定名為DEP4。
　　5.利用彎曲和DEP1直立穗不育系與蜀恢498及直立穗突變體進(jìn)行不完全雙列雜交組合的產(chǎn)量和相關(guān)性狀分析表明:盡管直立穗不育系或者恢復(fù)系受不同的直立穗基因控制，與彎曲穗親本的雜交F1均表現(xiàn)為半直立，直立穗與直立穗親本的雜種F1均表現(xiàn)為直立;在遺傳背景相近的情況下，半直立穗雜交稻組合的產(chǎn)量與傳統(tǒng)彎曲穗相當(dāng)或更高，直立穗雜交稻組合產(chǎn)量較低。比