【摘 要】
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温度是调控植物生长发育和决定地理分布的重要环境因子,低温胁迫会对植物的生长发育造成影响,甚至导致作物减产。水稻作为最重要的主粮作物之一,由于起源热带和亚热带,对低温敏感。温带粳稻是粳稻在驯化过程中获得低温耐受性从而适应温带环境的一种生态型。因此剖析温带粳稻的低温适应性遗传基础,不仅可以为水稻耐低温育种奠定理论支撑,也可以提供基因资源。本研究以对低温敏感的籼稻品种和耐冷的温带粳稻品种构建遗传群体,并
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温度是调控植物生长发育和决定地理分布的重要环境因子,低温胁迫会对植物的生长发育造成影响,甚至导致作物减产。水稻作为最重要的主粮作物之一,由于起源热带和亚热带,对低温敏感。温带粳稻是粳稻在驯化过程中获得低温耐受性从而适应温带环境的一种生态型。因此剖析温带粳稻的低温适应性遗传基础,不仅可以为水稻耐低温育种奠定理论支撑,也可以提供基因资源。本研究以对低温敏感的籼稻品种和耐冷的温带粳稻品种构建遗传群体,并进行QTL分析,最终精细定位到一个水稻苗期耐冷QTL-HAN2（Chilling tolerance 2）,并对其候选基因进行功能验证。主要结果如下:（1）利用籼稻与粳稻之间的遗传群体进行遗传分析,在第11染色体的8.9Mb区域定位到一个水稻耐冷QTL,即HAN2。该QTL的LOD值为9.5,定位于分子标记M1-M11之间（Chr.11:8.8Mb-9.5Mb）,加性效应值为18.7（存活率）,显性效应值为-7.0（存活率）,解析表型总变异的26.8%。该QTL的粳稻基因型为耐冷等位,籼稻基因型为冷敏感等位,籼稻基因型对粳稻基因型为部分显性。（2）通过精细定位,将其定位至28.5Kb区域。该区间包含3个预测编码蛋白的基因,ORF1、ORF2、ORF3。通过表达分析,我们发现ORF1能够被低温诱导表达降低,ORF2和ORF3不受低温诱导表达。而且在ORF1的启动子、5’UTR、编码区、3’UTR区域存在着丰富的自然变异,在籼稻与粳稻之间存在基因型分化。（3）初步功能分析,确定HAN2的候选基因ORF1主要在营养器官中表达,尤其在叶片以及叶鞘等组织中表达量较高;利用烟草瞬时表达方法,发现ORF1定位于细胞质和细胞核。通过ORF1的过表达与基因敲除,确定ORF1的过表达使得耐冷性减弱,该基因突变使得耐冷性增强。因此ORF1可以负调控水稻苗期耐冷性。因此推测该基因为HAN2的候选基因。此外,敲除ORF1并不影响水稻的产量,主要农艺性状没有显著性差异。因此,该QTL可以增强水稻耐冷性,但是不影响水稻产量。
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