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本文主要对经过重离子辐照获得的3个株水稻脆秆突变体进行农艺性状分析、生理生化分析和遗传分析,对新茎秆脆性突变性状的控制基因进行基因的精细定位。通过和已经定位的脆秆突变基因进行位点比较,进一步对新的脆秆突变基因进行克隆和功能分析。通过实验所得结论如下:
一、9311脆秆突变体的研究结果:
经过重离子处理的籼稻品种9311,其M2代中发现2株茎、叶均较脆的突变体,其中一株株高为74.5cm,称为9311矮脆,命名为dfr;另一株株高为115.5cm,称为9311高脆,命名为bc9311-1。细胞壁成分分析表明,其中茎秆的纤维素、半纤维素、木质素和无机盐的含量,dfr突变体分别为22.3%、30.3%、3.2%和7.4%;bc9311-1突变体分别为24.7%、27.8%、3.7%和13.8%;而9311野生型为34.1%、18.6%、4.5%和9.1%;叶片各成分含量,dfr突变体分别为13.8%、24.2%、4.9%和10.9%:bc9311-1突变体分别为17.6%、27.3%、6.4%和11.5%;而9311野生型分别为23.8%、20.6%、4.9%和11.7%。与9311野生型相比,2个脆秆突变体的纤维素都是明显降低,半纤维素都是明显的增高,细胞壁其他成分无明显变化。
遗传分析表明,9311两个脆秆突变体的脆性性状均受单隐性基因控制;以dfr突变体和bc9311-1突变体与02428杂交组合的F2代群体为基因定位群体,利用SSR分析标记将dfr突变位点定位在2号染色体,位于SSR分子标记的RM5472和RM240之间,遗传距离分别为1.1cM和1.6cM;将bc9311-1突变位点定位在水稻第1号染色体上,位于SSR分子标记的RM1095和RM3632之间,遗传距离分别为0.6cM和3.4cM,与其中的标记RM1183表现共分离。dfr突变体在基因Os02t0738900-01上存在一个碱基缺失,最终导致该基因不能正常编码完整蛋白,从而表现为矮脆的性状;bc9311-1突变体在基因Os01t0750300-01上存在点突变,CG变成AT。最终导致mRNA翻译蛋白时提前终止,不能编码完整的蛋白,从而表现出脆嫩的性状。
二、秀水110脆秆突变体的研究结果
秀水110脆秆突变体是一个比较特殊的脆秆突变体,在株高上与野生型没什么差异,而且它的脆性性状主要表现在茎秆上,叶片很难分辨。将其命名为bc13(t)突变体。细胞壁组成成分分析结果表明:与野生型相比,bc13(t)突变体叶片和茎秆的细胞壁的纤维素含量明显降低,茎秆的半纤维素含量升高,叶片的无机盐含量升高,其他的均无明显差异。遗传分析结果表明:bc13(t)突变体性状受一对隐性基因控制。通过SSR分子标记将该突变体突变位点定位于第8号染色体上标记RM8018和RM5068之间,遗传距离分别为6.6cM和1.2cM,与其中的标记RM5647表现共分离。由于两标记之间距离有600Kb左右,目前的群体数量不够,所以未对此突变体基因进行克隆。