【摘 要】
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株高是影响农作物产量的重要农艺性状,矮杆具有抗倒伏的特点,是影响农作物群体结构和提高产量的关键因素之一。我们实验室前期研究中发现一个由隐性单基因控制的花生矮杆突变体dw1（dwarf1）,该基因可能是通过赤霉素（GA）信号途径调控花生的株高。本研究利用鲁花14（LH14）、Tifrunner、突变体亲本DL322等高杆材料分别与dw1杂交构建了多个群体,分别开发了突变体与LH14和Tifrunne
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株高是影响农作物产量的重要农艺性状,矮杆具有抗倒伏的特点,是影响农作物群体结构和提高产量的关键因素之一。我们实验室前期研究中发现一个由隐性单基因控制的花生矮杆突变体dw1（dwarf1）,该基因可能是通过赤霉素（GA）信号途径调控花生的株高。本研究利用鲁花14（LH14）、Tifrunner、突变体亲本DL322等高杆材料分别与dw1杂交构建了多个群体,分别开发了突变体与LH14和Tifrunner之间分子标记,利用混合分组分析法（Bulked Segregant Analysis,BSA）和图位克隆等对矮杆基因进行了初步定位和精细定位。深入研究dw1基因功能,将有助于了解花生株高调控的分子机制,为研究花生理想株型建成和分子辅助育种奠定基础。主要研究结果如下:1.矮杆突变体的表型分析:突变体dw1茎节数没有变化,但节间距明显缩短;施加外源10 mg/L GA3,每天上午喷1次,喷施的量以覆盖整株花生为宜,处理10天后,株高和节间距可以部分恢复到亲本水平。2.矮杆突变体dw1节间组织细胞学分析:与野生型相比,突变体主茎细胞的长度明显缩短,而细胞数目没有明显变化。说明导致矮杆突变体节间长度缩短的原因可能不是细胞数目减少,而是主茎细胞的长度缩短。因此才会有矮杆突变体dw1茎节数不变,节间缩短的表型。3.矮杆突变体遗传分析:突变体dw1和其亲本DL322及高杆材料LH14杂交F1株高均为高杆表型。卡方检验证明F2群体中的分离比符合3:1,表明突变体矮杆表型是隐性单基因（核基因）控制的,属于典型的质量性状。4.遗传群体的构建:以矮杆突变体dw1为母本与高杆材料LH14杂交构建LA-1群体,通过单粒传的方法多代自交构建重组自交系（RIL）群体,目前已繁殖至F7;同样将矮杆突变体dw1分别与LH14和Tifrunner杂交构建LA-2和TA群体,目前已繁殖至F4。5.分子标记开发:利用矮杆突变体dw1和Tifrunner 30×全基因组重测序数据,以Tifrunner基因组为参考,初步开发dw1和Tifrunner间覆盖花生全基因组20条染色体的263个Insertion或Deletion大于5 bp的In Del标记,196个Eco R I等常用限制性酶切位点变异的CAPS标记。分别以Tifrunner及dw1两个亲本和F1基因组DNA为模板进行PCR扩增,经过酶切（CAPS标记）、聚丙烯酰胺或者琼脂糖凝胶电泳验证,共得到94个多态性标记,包括77个In Del和17个CAPS标记。6.初步定位:BSA分析结果表明,将矮杆基因dw1初步定位在A02染色体上;开发均匀覆盖于20条染色体的分子标记共459个,其中94个条带清晰可以用来进行图位克隆的TA群体多态性In Del或CAPS标记,利用50个TA F2单株将目的基因初步定位在A02染色体D446（5 M）附近。7.精细定位:首先用TA F2群体进行定位,选取50个矮杆单株提取DNA,在5 M附近开发了6个条带清晰的多态性In Del和SSR标记,对PCR和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测结果统计分析显示6个标记的交换率都比较低,D434（22 M）附近交换率最大约为22%,标记D412和D745附近交换率最低,推测dw1可能位于标记D745（6.9 M）和D412（6.4 M）附近;然后用LA-2 F2群体进一步定位,选取200个矮杆单株提取DNA,在5 M附近开发了12个条带清晰的多态性In Del和SSR标记,对PCR和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测统计分析显示,推测dw1可能定位在0 kb-512 kb（S91）区间内。综合两个群体的定位结果,花生矮杆基因dw1应该定位在2号染色体的0-512 kb区间内。8.功能基因预测:对定位区间序列进行基因预测,通过对48个候选基因进行基因注释,发现N16是类似于二氧化戊二酸依赖的双加氧酶,该基因与赤霉素的合成有关;N28是细胞色素P450超家族蛋白,是合成GA的关键基因。因此我们推测可能是N16或N28突变导致花生株高变矮。
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