论文部分内容阅读
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球半数以上的人口以稻米为主食。为了满足不断增长的粮食需求，改良水稻产量性状，培育高产优质品种是十分必要的。 CG-14属于非洲栽培稻，具有株型高、极易倒伏，但蕴藏着丰富的重要性状基因资源包括产量性状基因的特点;武运粳7号是一个常规的晚粳稻品种，它株型清秀，粒型较小。为了挖据来自非洲栽培稻中产量相关的QTLs，我们选择以CG-14为供体亲本，武运粳7号为受体亲本进行多代回交，发现其中一个株系(SG-176)的粒型、粒重相较轮回亲本有所增加，该株系携带来自供体亲本第8号染色体长臂端的片段。通过构建SG-176与武运粳7号的F2遗传群体(BC4F2)，利用分子标记结合F2遗传群体后代的表型考察，在该区间内定位到两个控制粒型、粒重的新QTLs(Quantitative Trait Loci)，命名为GW8.1和GW8.2。 利用大规模分离群体、结合高密度的分子标记，我们将GW8.1缩小到32-kb的范围，推测是由于在该区间CG-14部分片段缺失，影响了下游基因——550的表达。该基因编码一个RING-H2锌指蛋白，可能参与蛋白质泛素化途径，调控水稻粒型和粒重。Real-time PCR分析表明，该基因在水稻各个组织均有表达;其中在节和幼穗中表达水平最高。在穗发育的早期，携带CG-14的GW8.1位点的近等基因系NIL(GW8.1)中GW8.1的表达量高于武运粳，这种差异随着幼穗的发育逐渐减少。在武运粳中增加GW8.1的表达能使粒型增大，减少该基因的表达能使粒型减少，表明GW8.1是粒型的正向调控因子。同时，我们将GW8.2定位区间缩小到71-kb，该区间内包含4个基因。转基因实验表明其中一个基因，预测编码亚甲基四氢叶酸脱氢酶，它负向调节水稻粒型，是GW8.2的候选基因。 GW8.1和GW8.2均能增加细胞数目，增加颖壳的宽度，促进灌浆速率，增加干粒重，一定程度上影响稻米外观品质，但是其他农艺性状没有明显改变;当聚合GW8.1和GW8.2时对水稻粒型、粒重、单株产量的效果比单个QTL更明显，表明这两个QTLs的作用途径可能不同。水稻表达谱芯片的结果表明，GW8.1能影响泛素化，促进光合作用;GW8.2能影响碳水化合物代谢等生物过程，二者与武运粳相比，多聚糖代谢、葡聚糖代谢过程均有差异，这使我们对GW8.1和GW8.2如何调控水稻粒型和粒重有了初步的认识。本研究为深入揭示水稻粒型的遗传调控网络提供了新线索，并为分子育种提供2个有利的新基因位点。