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水稻是世界上最主要的粮食作物之一，占世界粮食作物产量的40％，全球人口中有一半是以稻米作为主食。20世纪60年代，与矮秆基因发掘和利用密切相关的“绿色革命”带来水稻产量的第一次飞跃。矮秆基因发掘和利用对于水稻株型改良和高产育种具有重要意义，是目前水稻遗传育种研究中的重要领域。 本研究所用的水稻材料CHA-2是籼稻特籼占13经空间诱变筛选得到的矮秆突变体。前期研究表明，CHA-2茎杆粗壮、分蘖减少、粒型短小、株高显著降低，其突变性状受一对隐性核基因igα-1控制，已将iga-1定位在32.01kb的区间内，对应于水稻日本晴测序图谱的位置(5’-3’)在第5染色体q5臂上的15531063-15563073区间；利用杂交技术，将igα-1导入非sd-1遗传背景，获得矮秆新材料CHA-2N。在前期研究基础上，本论文以特籼占13、CHA-2、CHA-2N为研究材料，对igα-1定位期间的候选基因进行了基因序列和表达分析，主要结果如下： 1、以日本晴基因组作为参考系列，针对igα-1精细定区间的4个候选基因编码区及其上下游序列设计引物，对CHA-2和特籼占13的DNA序列进行扩增和测序，结果表明：CHA-2和特籼占13在LOC_Os05g26860.1、LOC_Os05g26870.1、LOC_Os05g26880.1、LOC_Os05g26890.1的基因组序列完全一致。其中基因LOC_Os05g26890.1编码GTP结合蛋白α亚基的D1基因，该基因功能缺失造成GA信号传导途径受阻，进而产生具有矮秆、叶色浓绿、直立紧凑型小穗突变性状的dl突变体。鉴于dl突变体与CHA-2、CHA-2N表型相似，初步推测LOC_Os05g26890.1为iga-1的预测基因。进一步扩增CHA-2N LOC_Os05g26890.1序列，发现其序列与CHA-2无差异，表明CHA-2、CHA-2N均携带突变基因iga-1。 2、设计特异性引物扩增特籼占13、CHA-2、CHA-2N预测基因LOC_Os05g26890.1的cDNA序列(起始密码子ATG到终止密码子TGA)，并进行TA克隆，结果表明：原种特籼占13的预测基因cDNA序列为1143 bp，编码380个氨基酸，表达的是一个GTP结合蛋白α亚基，和日本晴的野生型D1基因一致；CHA-2、CHA-2N均无法扩增出预测基因目的片段，仅扩增得到两个较小的cDNA片段C800(782 bp)和C700(672bp)。C800、C700和D1基因相似度为76％、88％，判断C800、C700并非预测基因上的cDNA序列。推测预测基因LOC_Os05g26890.1的表达缺失是导致CHA-2、CHA-2N突变表型的原因。 3、提取特籼占13、CHA-2、CHA-2N种子萌发期、二叶期、四叶期、分蘖期叶片RNA，利用半定量PCR分析预测基因LOC_Os05g26890.1表达情况，结果表明：特籼占13的预测基因均正常表达，且在分蘖期表达水平较高；CHA-2、CHA-2N的预测基因在上述时期均不表达。本结果证实预测基因LOC_Os05g26890.1在CHA-2、CHA-2N中存在表达缺失。 4、为进一步研究预测基因LOC_Os05g26890.1在不同遗传背景下的表达情况，分别配制CHA-2与中花11、CHA-2N与石狩白茅的杂交组合，以中花11、石狩白茅为回交亲本进行回交，BC1F2分离群体中的矮秆个体均表现出矮化、叶色浓绿、直立紧凑小穗性状。利用RT-PCR扩增回交后代矮秆个体的预测基因cDNA片段，结果表明：回交亲本中花11、石狩白茅都能获得目的片段；而回交后代矮秆个体均无法扩增得到目的片段，仅能得到非特异片段C800、C700。说明预测基因在不同遗传背景中的表达缺失，均能引起植株的矮化表型。 综上所述，本研究认为iga-1为LOC_Os05g26890.1表达缺陷型突变体，该基因的表达缺失导致GA信号传导途径受阻，进而造成CHA-2、CHA-2N的植株矮化、分蘖减少、粒小穗密的突变表型。研究结果对于丰富水稻矮秆资源和深入了解水稻矮生分子机理具有理论和实践意义。