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水稻短根突变体ksr1的基因克隆

宁永强  
【摘要】:通过筛选EMS诱变的水稻Kasalath突变体库得到一个短根突变体,命名为ksr1(Kasalath short root 1)。其地上部与野生型没有显著差异,在32℃恒温培养条件下根长只有野生型的20%。突变体ksr1也是一个温度敏感的突变体,在24℃时根长接近野生型,32℃恒温下突变表型加剧。 通过根尖组织切片发现突变体的根冠及分生区细胞大小、排列和层数与野生型相比皆无明显变化,但伸长区长度与伸长区细胞长度都较野生型短,成熟区细胞长度约为野生型的1/3,因此推测短根主要是由于细胞伸长区细胞的伸长不足所引起。 遗传分析结果表明该突变体是隐性单基因突变体,命名该基因为KSR1。图位克隆该基因,发现突变基因位于第四号染色体短臂上,在基因(Os04g0497200)的基因组DNA序列第3045个碱基处发生了G到T的点突变,导致蛋白序列的第531个脂肪族类甘氨酸(Gly)突变为芳香族氨基酸类色氨酸(Trp)。转基因回复实验证明ksr1突变表型是由于KSR1突变造成的。在基因定位过程中,还发现了两个与KSR1是等位基因的突变体,命名为ksr1-2和ksr1-3,这两个突变体表型与ksr1是相同的,进一步证实了KSR1的突变确实可引起短根。 KSR1编码一个预测的内切-1,4-β-葡聚糖酶,属于糖苷键水解酶(Glycoside Hydrolases,GH)大类的第九家族(GH9)。施加外源的葡萄糖,突变体根长可部分恢复,说明该基因与糖代谢有关。该基因对植物激素ABA有较显著的响应,说明ABA可能参与了该基因的调控。该基因在根中的表达量比叶内较显著,但是不随时间的变化而改变,呈组成型表达。 另外,构建了KSR1基因的GUS和GFP表达载体,为研究该基因的组织表达和亚细胞定位奠定了基础。


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