水稻杂合落粒基因HS1的精细定位及候选基因分析

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:darling1989
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水稻落粒性是水稻栽培和育种中至关重要的农艺性状之一,适度落粒有利于水稻的机械化收割并且减少产量上的损失,提高生产效率。我们的祖先很早就开始从降低落粒性的角度对水稻进行驯化,落粒性的丢失是最重要的驯化综合征之一。目前,水稻落粒的分子机理和网络调控还没有解释清楚,因此,对水稻落粒基因的克隆和分子机理的阐明显得尤为迫切。本研究利用华粳籼74(W0)和以非洲栽培稻HP61为供体、W0为受体的染色体片段代换系CSSL77为亲本,通过发展定位群体及次级定位群体,同时加密SSR标记和InDel标记,对杂合落粒基因进行了精细定位及候选基因分析,并对HS1基因的分子机制进行了初步探究。主要获得了以下结果:(1)通过W0与CSSL77杂交,构建了一个6号染色体代换片段为纯合、4号染色体代换片段为杂合的F3作图群体。调查群体落粒率,发现群体中W0型,CSSL77型和杂合型植株的落粒率分别为5.9%,6.8%和74.6%,杂合型植株落粒率明显高于两亲本基因型植株。(2)对F3群体进行遗传分析,随机对群体中86株单株进行落粒率调查,落粒性分离明显,其中落粒株数为40株,不落粒株数为46,经χ2检验,落粒株与不落粒株的比例符合1:1的分离比,表明分离群体中落粒性受到单个基因座的控制。其他农艺性状中,三种基因型植株在株高和分蘖数上没有明显差异,而在穗长,结实率方面均差异显著。(3)通过发展SSR标记,构建连锁图谱,将HS1杂合落粒基因座区间从最初15.3cM缩小到PSM361和PSM382之间4.9cM;对分离群体中5529株单株进行重组株筛选,同时发展SSR标记和InDel标记,对重组株进行精确定位,最终将HS1基因座定位于RM7314和DQindel2之间,物理距离约8.4kb。通过水稻数据库对此区间进行基因预测,该区间包含两个候选基因,其中Os04g0670900多次报道与落粒相关,基本判定Os04g0670900即为杂合落粒基因HS1。(4)对亲本HS1基因进行测序,发现亲本W0与已测序品种日本晴序列完全一致,而W0和CSSL77之间有很多差异,包括8个InDel和28个SNP差异,其中第一个外显子上有5个InDel和13个SNP差异,第二个外显子无差异。(5)对HS1的分子机理进行初探,主要验证反式剪接模型,分别设计不同的引物对三种基因型cDNA扩增HS1基因,找到了一组分别对单个亲本具有特异性的引物,扩增出可能为反式剪接产物的条带,但测序结果为混合物,还需对此扩增产物进一步研究,判断是否存在反式剪接的模式。本研究针对杂合落粒基因HS1进行了精细定位,物理作图以及基因分子的机制初步探究,为该基因的成功克隆和分子机理的阐明奠定了坚实的基础,对培育落粒性适度的品种以及水稻人工驯化都具有十分重要的意义。
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