水稻分蘖角突变体lazy3的表型及遗传分析

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水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一,也是我国最主要粮食作物之一。株型改良是提高水稻作物产量的有途径,而分蘖角度是水稻株型一个重要的因素。因此,研究水稻分蘖角度基因定位与调控具有重要意义。本研究以突变体lazy3和华粳籼74为亲本构建F2群体,对lazy3进行表型和遗传分析,获得以下主要结果。本研究试验材料突变lazy3为华粳籼74与高州普通野生稻回交的高世代纯合后代,株型松散。表型分析结果表明,与野生型水稻华粳籼74相比,突变体lazy3从苗期到抽穗前分蘖角度逐渐增加,抽穗期之后分蘖角有所减小,但仍较华粳籼74显著变大。幼苗重力性反应试验结果表明,与野生型水稻华粳籼74相比,lazy3对重力胁迫反应较不敏感,从而影响水稻地上部的负向地性。突变体lazy3在营养生长期重力性反应较不敏感,进入生殖生长阶段,重力性反应敏感性增强,分蘖角有所减小。突变体lazy3的有效分蘖数、千粒重和结实率比华粳籼74显著增加。将突变体lazy3和华粳籼74杂交得到F1,自交获得的F2群体出现分离,松散型株数与紧凑型株数之比为3:1,表明控制lazy3分蘖角度性状的基因是单显性基因。利用SSR和Indel分子标记,选择F2群体紧凑型单株进行基因定位,结果表明,控制lazy3的基因定位到7号染色体短臂上引物g2-f5之间,区间物理距离170kb,包含25个基因,为进一步的基因克隆奠定基础。提取突变体lazy3与华粳籼74苗期根茎结合处总RNA,进行转录组测序与分析,结果发现2043个差异表达基因,其中1257个上调,789个下调。在定位区间内有9个表达差异显著基因,将5个基因Os07g0137600、Os07g0137200、Os07g0137000、Os07g0136800和Os07g0136866作为lazy3的候选基因。KEGG富集结果分析,与植物激素调控相关的Os ARF1、Os SAUR3、Os IAA27、Os ORR6和CYP90D2/D2等基因表达差异显著,表明突变体lazy3性状变异可能与激素调控相关。试验结果为lazy3的基因克隆与功能研究奠定了重要基础。
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