水稻少分蘗突變體6635的遺傳鑒定及黃化突變體505ys的基因克隆.pdf

1、1.水稻少分蘗突變體6635的遺傳分析與基因定位
　　作物株型和產量密切相關，分蘗作為禾本科植物特有的分枝方式，是株型重要的構成因素之一，分蘗數(shù)的多少決定植株有效穗數(shù)的多少，從而影響其單位面積產量。因此分蘗數(shù)目對于選育作物理想型群體、增加單位面積產量具有十分重要的應用價值。水稻分蘗是單子葉植物分枝的模式系統(tǒng)，對其相關基因的研究，不僅有利于揭示水稻分蘗生長的分子機制，同時還對提高水稻產量具有重要作用。
　　本試驗利用化學誘變劑

2、EMS處理水稻粳稻品種中花11，獲得了一個穩(wěn)定遺傳的水稻少分蘗突變體6635，該突變體的分蘗數(shù)明顯少于野生型，一般只有3到4個分蘗。遺傳分析表明6635的突變性狀由1對隱性核基因控制。以6635/岡46B的F2代為定位群體，利用SSR和In/Del標記將突變基因定位在水稻第4染色體兩個In/Del標記H4和H5之間，遺傳距離分別為0.53cM和1.21cM，物理距離為5198kb。
　　2.水稻黃化突變體505ys的基因克隆及功能

3、分析
　　葉色突變是一種比較常見且容易識別的突變，葉色突變導致植株體內光合色素代謝異常，從而影響其光合作用的正常進行。葉色突變體是研究光合作用、葉綠素合成和降解以及葉綠體發(fā)育等的實驗材料，還可作為標記應用于雜交育種中。萜類化合物是由異戊二烯為基本結構單元構成的化合物，它是所有原核和真核生物有機體中最豐富的次級代謝產物。作為萜類化合物合成途徑之一，MEP途徑對植物生長發(fā)育具有非常重要的作用。研究水稻MEP途徑關鍵酶的相關基因，有助于

4、更好地闡述其分子作用機制。實驗室通過EMS誘變日本晴獲得一個能夠穩(wěn)定遺傳的黃化突變體505ys，本試驗在前期基因定位的基礎上對該突變體進行基因克隆及功能分析，主要結果如下:
　　(1)突變體505ys的表型特征及其農藝性狀:該突變體整個生育期均表現(xiàn)出黃化表型，測定其主要農藝性狀顯示，與野生型相比，其株高、每株有效穗數(shù)和每穗著粒數(shù)均有所下降，其千粒重和結實率顯著下降，分別下降6.5％和9.8％。
　　(2)突變體505ys的光

5、合色素測定:分別在苗期和抽穗期測定其光合色素含量，結果顯示，突變體色素含量兩個時期均顯著低于野生型，其總葉綠素含量分別為1.78和1.36mg/g，分別比野生型下降29.92％和41.63％。
　　(3)透射電子顯微鏡分析:利用透射電子顯微鏡對生長4周左右的突變體505ys及其野生型日本晴的植株相同部位的葉片進行觀察，結果顯示:與野生型相比，突變體葉肉細胞的形狀有較大的差異，葉綠體內沒有明顯基粒片層垛疊、類囊體膜結構紊亂以及出現(xiàn)很

6、多空泡。
　　(4)候選基因分析與克隆:前期工作將505ys定位在第2染色體長臂約182kb的區(qū)間內，通過候選基因的遴選，發(fā)現(xiàn)其中一個基因編碼的蛋白質參與了MEP途徑，測序顯示該基因的DNA序列629位（對應cDNA序列508位）堿基由C突變?yōu)門，氨基酸由亮氨酸(L)突變?yōu)楸奖彼?F），推測該突變可能是引起突變體505ys黃化的原因，暫命名為505YS。
　　(5)功能基因互補實驗:構建轉基因表達載體pC2300-acti

7、n-505YS，通過農桿菌介導將野生型基因505YS轉入突變體中，轉基因植株表型和光合色素含量均恢復正常;同時，將空載體pCAMBIA2300-actin轉入突變體中作為對照，轉基因植株表型和光合色素含量均與突變體相同。說明黃化表型是由505YS基因突變導致的。
　　(6)組織表達分析:RT-PCR分析在苗期和孕穗期各個組織器官中的505YS基因表達水平，結果顯示該基因在根、莖、葉、幼穗以及葉鞘中均有表達，且在葉中的表達量略高于其