水稻顯性小?；騇i3（t）的精細(xì)定位與侯選基因克隆分析.pdf

1、水稻籽粒長度對水稻產(chǎn)量因子——千粒重有重要影響，同時它也決定水稻稻米外觀品質(zhì)。因此，對籽粒長度基因深入研究，并對其主效基因進(jìn)行克隆將有助于在分子水平上了解籽粒長度性狀的形成及粒長調(diào)控機(jī)制，從而將極大提高水稻稻米品質(zhì)改良的效率。本研究通過對一份水稻小粒資源Y34進(jìn)行遺傳分析、精細(xì)定位和候選克隆等分析研究，取得了以下結(jié)果： 1.小粒性狀的遺傳分析：通過田間調(diào)查和對3個遺傳群體——蜀恢527/Y34、蜀恢881/Y34和9311/Y3

2、4的研究發(fā)現(xiàn)，Y34粒長性狀受一對完全顯性小?；蚩刂疲摶蛟谶@3個群體中的分離遵循孟德爾單基因遺傳分離規(guī)律。深入的研究發(fā)現(xiàn)，該小?；蛑饕刂屏ｉL(能顯著縮短籽粒長度，使籽粒長度縮短35.7％-47.4％)，但對千粒重也有顯著性影響(能使千粒重降低45.9％-62.4％)，不導(dǎo)致其他伴隨性狀，如圓粒、結(jié)實(shí)率低下、開花期延遲等現(xiàn)象的出現(xiàn)。 2.小?；虻某醪蕉ㄎ唬撼醪蕉ㄎ徊捎檬窕?27/Y34和蜀恢881/Y34兩個群體，兩個

3、群體的大小分別為492株和1086株。利用蜀恢527/Y34群體將小?；蚨ㄎ辉诘?染色體短臂的RM282和RM411兩個標(biāo)記之間，其遺傳距離分別為6.4cM和4.9cM。而利用蜀恢881/Y34群體將小?；蜻M(jìn)一步定位在RM282和RM6283兩個標(biāo)記之間，其遺傳距離分別為5.1cM和0.9cM。由于目前水稻小?；蛞延袃蓚€(Mi/Mil和Mik/Mi2)，故本研究中的小?；虮粫簳r命名為Mi3(t).3.Mi3(t)基因的精細(xì)定位：

4、精細(xì)物理定位采用9311/Y34群體，其群體大小為3280株，隱性單株778株。利用該群體，進(jìn)行標(biāo)記連鎖分析將Mi3(t)定位在RM6881和RM6283兩個標(biāo)記之間，其遺傳距離分別為0.5cM和3.6cM。隨后，根據(jù)相應(yīng)物理區(qū)段水稻序列開發(fā)新的SSR標(biāo)記和序列標(biāo)記，并進(jìn)行連鎖分析，Mi3(t)被定位在水稻第3染色體短臂著絲粒附近，位于RM6881和LM9兩個標(biāo)記之間，其遺傳距離分別為0.1cM和0.15cM。 4.Mi3(t)

5、與其他籽粒相關(guān)基因的等位性分析：與第3染色體上目前報道的Lkf/Lk3、Mi、dwf33、dwf37、gw3和GS3等基因進(jìn)行等位性分析，發(fā)現(xiàn)Mi3(t)與Lkf/Lk3、Mi、dwf33和dwf37等4個基因有巨大的表型差異，而與gw3和GS3兩個基因有完全不同的染色體物理區(qū)域位置，因此，Mi3(t)是首次全新報道的完全顯性小?；?。5.Mi3(t)候選基因預(yù)測：對RM6881和LM9兩個標(biāo)記進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Mi3(t)坐落于水稻第三染

6、色體BAC克隆AC113433上大約17.69Kb的物理區(qū)域內(nèi)。采用秈稻和粳稻基因組序列以及5種不同水稻基因組組裝版本序列對Mi3(t)進(jìn)行基因預(yù)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在秈稻和粳稻基因組中以及在不同組裝版本的水稻基因組序列預(yù)測中，得到兩個高度一致的候選基因，即LOC_Os03g_29614和LOC_Os03g29630。LOC_Os03g_29614基因組序列4197bp，具有3個外顯子和2個內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄mRNA3799bp，蛋白質(zhì)編碼區(qū)(CD

7、S)966bp，編碼氨基酸321AA。LOCOs03g29630基因組序列3744bp，其具有9個外顯子和8個內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄mRNA3325bp，蛋白質(zhì)編碼區(qū)(CDS)1194bp，編碼氨基酸397AA。 6.Mi3(t)候選基因轉(zhuǎn)錄證據(jù)：在EST序列組裝、NSF45kRiceOligoMicroarray和AffymetrixGeneChipRiceGenomeArray檢測中，LOC_Os03g_29614和LOC_Os03g

8、_29630，都得到較強(qiáng)的表達(dá)證據(jù)。其中LOCOs03g29614具有D88619和AK11068兩條全長cDNA表達(dá)序列；LOC_Os03g_29630具有CA759784和CX114760兩條表達(dá)序列。這充分證明這兩個預(yù)測基因是真實(shí)存在的、具有生物功能的基因。 7.Mi3(t)候選基因功能預(yù)測：對兩個基因進(jìn)行功能預(yù)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LOC_Os03g_29614編碼Myb-likeDNA-bindingdomaincontaini

9、ngprotein，與水稻中的OSMYB3(correspondingtofullsizecDNAsencodingforanewMybfactors，Giovanni，etal.，1997)在275個氨基酸上具有74.3％的相似性。LOC_Os03g_29614具有Myb-like結(jié)合域和對精氨酸代謝轉(zhuǎn)移信號序列，參與DNA連接、轉(zhuǎn)錄因子激活與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、傷口應(yīng)急、種子萌發(fā)和新陳代謝負(fù)調(diào)節(jié)等調(diào)控。而LOC_Os03g_29630編碼Ul