水稻叶片黄化矮秆突变体的遗传分析与基因定位

【摘要】： 株高是水稻重要的农艺性状之一，半矮秆基因sd-1的利用，导致了水稻育种的绿色革命，因此矮秆基因的发掘、研究和利用备受重视。本研究利用一份选种圃中出现的水稻矮秆突变体及其野生型与野生杂合型，以及半矮秆材料南京11号、珍汕97B、D702B和高秆材料D295等，进行杂交和分析它们的F_1、F_2，研究了此矮秆突变体的形态特征和遗传规律，利用微卫星标记对该矮秆基因进行了基因定位等研究。主要结果如下： 1．基本特征特性：矮秆突变体的株高约为野生型的一半，除了分蘖，其它主要农艺性状值均低于野生型；叶片黄化现象，在7-8叶期开始出现，箭叶仅叶尖出现黄化，倒2叶靠叶尖约1/3的叶面出现黄化，倒3叶的这部分叶面则开始枯黄破裂。 2．赤霉素敏感性测验：矮秆突变体在苗期和成株期均对赤霉素(GA_3)的敏感，成株期经赤霉素理后株高显著增加，但不能恢复到半矮秆野生型的株高。成株期的赤霉素处理后，突变体的结实率有显著提高。 3．矮秆突变体的遗传规律和遗传效应：与高秆和矮秆材料杂交的遗传分析表明该矮秆突变体受两对隐性主基因控制，并且对高秆和半矮秆sd-1基因具有隐性上位性作用，同时表现出基因的多效性。通过近等基因系分析，发现突变体的株高构成的节间数目未变，植株矮化源于节间长的缩短，并且是上部3个节间长度的缩短显著，而基部节间的长度变化不大。其它性状中，分蘖的变化最大，突变型的分蘖比野生型的分蘖多89.42％，叶角和播抽期的变化很小，叶片黄化。 4．分子标记基因定位：根据遗传分析的结果，用ha/D702B组合的F_2构建基因定位群体，利用微卫星标记，采用群分法分析表明该矮秆突变体的非sd-1基因与位于第9染色体上的微卫星标记RM316连锁，在ha/D702B的F_2群体中，与RM316的遗传图距为8.1cM。文献检索表明该矮秆基因尚属首次定位，暂定名为d-w(t)，突变体的基因型为sd-1 sd-1 d-w(t)d-w(t)。 5．与叶片黄化有关的研究：对突变体开始黄化的叶片进行切片观察发现，叶肉细胞的叶绿体已经开始降解；叶绿素含量低于正常半矮秆材料的叶片叶绿素含量；突变体的根系活力低于正常半矮秆材料D702B和ha/D702B组合F_1的根系活力，表现为不完全显性。