水稻溫敏雄性不育基因tms9-1的定位及單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體基因?qū)τ院凸酀{的影響.pdf

1、水稻光溫敏雄性不育系是利用兩系法實(shí)現(xiàn)雜交水稻育種的重要種質(zhì)資源，為利用雜種優(yōu)勢提高水稻產(chǎn)量發(fā)揮了重要的作用。光溫敏雄性不育基因是調(diào)控水稻光溫敏雄性不育系育性轉(zhuǎn)換的主要因子。研究發(fā)現(xiàn)控制水稻光溫敏雄性不育性狀的基因除了在水稻第4和11染色體外均有分布，其參與調(diào)控的機(jī)理可能各不相同。本研究以我國早期發(fā)現(xiàn)的溫敏雄性不育系衡農(nóng)S-1為材料，發(fā)現(xiàn)其育性對溫度敏感。遺傳分析表明衡農(nóng)S-1溫敏雄性不育性狀受一對隱性基因控制，并且與生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的溫敏

2、雄性不育系Y58S、C815S和株1S等均不等位。進(jìn)而利用分子標(biāo)記技術(shù)結(jié)合BSA法，將控制其雄性不育性狀的基因定位于水稻第9號染色體上，命名為tms9-1基因。同時，利用dCAPS標(biāo)記將tms9-1基因的定位區(qū)間進(jìn)一步縮小到兩個dCAPS標(biāo)記之間，相隔162kb。通過候選基因的BAC功能注釋以及候選基因的測序結(jié)果證實(shí)，OsMS1基因在其第3外顯子處發(fā)生了一個從C到T的堿基突變。進(jìn)一步分析不同品種內(nèi)OsMS1基因的DNA序列情況，發(fā)現(xiàn)這個

3、SNP在衡農(nóng)S-1中非常保守，而在其它光溫敏雄性不育系、常規(guī)秈稻、常規(guī)粳稻中均未發(fā)現(xiàn)。因此，我們推測OsMS1基因?yàn)閠ms9-1基因的候選基因。通過OsMS1基因RT-PCR分析表明:OsMS1基因在明恢63與衡農(nóng)S-1中的表達(dá)模式相同，SNP突變并沒有改變OsMS1基因的表達(dá)特性;OsMS1基因在抽穗期水稻的穗部特異表達(dá)，而在葉片、莖稈等組織中未檢測到其表達(dá)。通過表達(dá)譜的檢索結(jié)果可知，OsMS1基因具有瞬間表達(dá)的特性，尤其是在花藥長為

4、1-3mm的時候在花藥中的表達(dá)量最高，而在其他時期和其他器官幾乎檢測不到其表達(dá)。因此，可以預(yù)測 OsMS1基因與花藥以及花粉的發(fā)育極其相關(guān)。通過OsMS1基因的生物信息學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)該基因在不同的植物中，其氨基酸序列同源性非常高，也表明該基因在調(diào)控雄性不育方面具有重要的功能;而衡農(nóng)S-1中的點(diǎn)突變正好處在一個預(yù)測的轉(zhuǎn)錄因子S-Ⅱ的中心區(qū)域，其調(diào)控由RNA聚合酶Ⅱ控制的轉(zhuǎn)錄延伸。因此，我們的研究鑒定了一個新的溫敏雄性不育基因tms9-1并促

5、進(jìn)其分子機(jī)理的解析。此外，本研究中所用的與tms9-1基因連鎖的標(biāo)記可用于分子標(biāo)記輔助育種。
　　淀粉含量占籽粒干物質(zhì)重的75-90％，因此，籽粒中淀粉的合成和累積是決定產(chǎn)量的主要因素。在“源組織”的葉片、莖、葉鞘等組織中合成的光合作用產(chǎn)物，主要以蔗糖的形式通過長距離的運(yùn)輸后在水稻的籽粒等“庫組織”開始卸載，蔗糖卸載主要受蔗糖合成酶(SUS)分解成為UDP-葡萄糖和果糖，而受蔗糖轉(zhuǎn)化酶（INV）的分解后產(chǎn)生的葡萄糖和果糖。這些單糖

6、通過單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體基因跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，在細(xì)胞間和長距離的糖轉(zhuǎn)運(yùn)中起著重要作用。水稻單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體基因是一個家族基因，目前，只有OsMST4、OsMST5和OsMST6等基因被證明具有單糖轉(zhuǎn)運(yùn)的功能，而大部分單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的功能未知。我們利用過量表達(dá)和RNAi技術(shù)改變OsMST、OsMST5、OsMST和OsMST8基因的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)，在改變OsMST和OsMST8基因的表達(dá)后，轉(zhuǎn)基因株系與對照相比，在千粒重、長寬比等性狀方面發(fā)生了一定的變化，推測其在水