兩個(gè)水稻早衰突變體基因的精細(xì)定位.pdf

1、衰老是生物生長(zhǎng)發(fā)育的最后階段，是生物體自發(fā)啟動(dòng)的一種程序性死亡過(guò)程。葉片是植物重要的源器官，為植物提供了大量的能量和有機(jī)物質(zhì)。植物的衰老一般首先發(fā)生在葉片上。水稻作為重要的糧食作物，同時(shí)也是單子葉植物的模式植物，研究水稻葉片早衰機(jī)制對(duì)水稻育種和解釋植物早衰調(diào)控機(jī)制具有重要意義。
　　突變體W330從三葉期開(kāi)始出現(xiàn)葉片衰老，直至抽穗期及黃熟期。與野生型相比，突變體W330株高變矮、分蘗減少、葉片變窄、抽穗期不變、每株有效穗數(shù)、每穗著

2、粒數(shù)和結(jié)實(shí)率亦顯著降低。W330與02418雜交的F1表現(xiàn)正常，F(xiàn)2群體中正常植株與早衰突變植株的分離比符合3∶1，表明突變體W330的突變性狀受一對(duì)隱性核基因控制。利用F2定位群體及SSR、Indel標(biāo)記，最終將目標(biāo)基因定位在第三染色體短臂上2個(gè)分子標(biāo)記CD-5與CD-7之間，物理距離約為21.5 kb。基因預(yù)測(cè)表明該區(qū)域共有4個(gè)完整的ORFs。其中LOC_Os03g0131200編碼一個(gè)過(guò)氧化氫酶OsCATC，基因組序列分析表明，W

3、330突變體中的該基因從ATG開(kāi)始第109位，在第一個(gè)內(nèi)含子的末位發(fā)生了一個(gè)G到C的顛換，造成第一個(gè)內(nèi)含子沒(méi)有剪切，最終導(dǎo)致翻譯提前終止，酶切試驗(yàn)驗(yàn)證了這一突變位點(diǎn)。與野生型親本中恢8015相比，W330突變體在三葉期葉片中的過(guò)氧化氫酶的活力下降了47.8％，而過(guò)氧化氫含量上升了2.7倍。由此，推定W330與OsCATC等位。系統(tǒng)進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，OsCATC與水稻中同源的過(guò)氧化氫酶不在同一進(jìn)化分支上。實(shí)時(shí)熒光定量PCR發(fā)現(xiàn)，突變體W330

4、與其野生型相比較，葉片中的OsCATA和OsCATB的表達(dá)量顯著上升，而OsCATC的表達(dá)量沒(méi)有明顯的變化。推測(cè)，這3個(gè)高度同源的基因在水稻體內(nèi)可能存在互補(bǔ)機(jī)制。
　　突變體W401從分蘗盛期開(kāi)始出現(xiàn)葉片衰老，在抽穗后衰老加速，直至全株變?yōu)辄S色。與野生型中恢8015相比，突變體W401株高變矮、分蘗減少、抽穗期不變、每穗著粒數(shù)略有降低、千粒重?zé)o明顯差別。W401與日本晴雜交的F1表現(xiàn)正常，F(xiàn)2群體中正常植株與早衰突變植株的分離比符

5、合3∶1，表明突變體W401的突變性狀受一對(duì)隱性核基因控制。利用F2定位群體及SSR、Indel標(biāo)記，最終將目標(biāo)基因定位在第七染色體短臂上2個(gè)分子標(biāo)記DT-31與DT-37之間，物理距離約為265.2kb?；蝾A(yù)測(cè)表明該區(qū)域共有14個(gè)完整的ORFs。其中G10編碼一個(gè)甲基轉(zhuǎn)移酶，基因組序列分析表明，W401突變體中的該基因在第一個(gè)外顯子的中間發(fā)生了一個(gè)26bp的片段缺失，導(dǎo)致翻譯提前終止。與野生型親本中恢8015相比，W401突變體在抽