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水稻半矮突变体sd87的遗传鉴定和少分蘖突变体lt8601的功能分析

张翔宇  
【摘要】:1.水稻半矮突变体sd87的遗传分析和基因定位矮秆基因通过降低植株高度,提高水稻抗倒性,优化水稻株型,使其增产。本研究的半矮(Semi-dwarf)突变体sd87在整个生育期均表现为半矮,叶片长度减少,宽度增加。sd87的株高、单株有效穗、主穗穗长、主穗二次枝梗数和结实率都显著降低,其主穗一次枝梗数、千粒重和粒宽增加。sd87的各节间均缩短,其中第一节间长度缩短最明显且扭曲。sd87的幼苗对外源油菜素内酯(BL)的敏感性降低,是油菜素甾醇(BR)不敏感型突变体。sd87抽穗期的叶绿素含量和光合速率均增加。遗传分析表明sd87的突变性状由隐性的单核基因控制。Mutmap分析显示sd87与第5染色体中部连锁,在连锁区域中仅有1个碱基突变引起编码氨基酸变化。分子标记定位结果与Mutmap分析一致。对该突变位点的候选基因LOC_Os05g32270测序验证,突变体的sd87基因的DNA发生单碱基突变,导致其c DNA插入76 bp的碱基序列,致使基因的阅读框移位,编码提前终止。该候选基因是SMOS1/RLA1的等位基因。与676R相比,突变体sd87中BR合成基因Dwarf4、D11和D2的表达量增加。2.水稻少分蘖突变体lt8601的功能分析水稻分蘖基因通过调节有效穗数,直接影响水稻产量。在苗期,本研究的少分蘖(Low-tillering)突变体lt8601与野生型亲本676R无明显差异。分蘖期的lt8601,其分蘖芽不能正常伸长,分蘖数明显减少。与676R相比,lt8601主要农艺性状都显著降低,其中单株有效穗、主穗着粒数和主穗二次枝梗数降低尤为显著。转基因功能互补验证实验中:电泳检测和田间表型初步表明突变体lt8601的少分蘖表型是由LT8601基因突变引起的。通过农杆菌介导的方法,将p C1391Z-LT8601promoter-GUS表达载体转入粳稻品种中花11中,电泳检测表明T_0代GUS转基因植株为阳性。扩增LT8601基因的全c DNA,通过连接,转化,测序验证,获得正确重组的共表达载体p CAMBIA2300-35S-LT8601-e GFP。LT8601基因在苗期、分蘖期和孕穗期的各个部位均有表达,其中分蘖期的叶片表达是最高的。在lt8601突变体中,基因MOC1和MOC2显著上调,而D3、D14和SD87基因的表达量均降低。


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