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四川农大最新文章:关键突变体的鉴定及其基因定位

2023-08-04 06:34:18 编辑:join 浏览量:597

四川农大最新文章:关键突变体的鉴定及其基因定位

2016年09月19日讯 籽粒灌浆是水稻(Oryza sativa)生长发育过程中极为重要的阶段,涉及复杂的遗传调控网络和环境互作,直接关系到水稻产量和品质的形成。

来自四川农业大学水稻研究所等处的研究人员通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻品种宜香1B,筛选到一个能稳定遗传的籽粒灌浆延长突变体gef1(grain extended filling 1)。

研究人员发现这一重要突变体是一个灌浆延迟、籽粒变大突变体,突变性状能稳定遗传,连续世代自交不产生分离性状;该性状由一对隐性核基因控制,并将其定位于水稻第3染色体上,为进一步研究水稻灌浆分子机制与调控网络奠定了基础。

水稻(Oryza sativa)进入生殖生长后,籽粒灌浆成为了极其重要的过程。水稻籽粒灌浆是光合同化物向籽粒转运、积累的过程。大穗型水稻灌浆过程中存在严重的灌浆差异问题,位于穗下部的籽粒往往灌浆不充分,结实率低,严重限制其高产潜力的发挥。

造成水稻籽粒灌浆速率降低的原因,大致可分为光合同化物供应限制、库限制以及“流”不畅。目前水稻籽粒灌浆研究主要集中在温度、土壤水分、矿物质营养元素、同化物代谢相关酶活性以及植物激素等对灌浆的影响, 而对于水稻籽粒灌浆的遗传基础研究相对较少。

为促进培育高产优质水稻品种的研究,近几年,四川农业大学水稻研究所的吴先军实验室以籼稻材料宜香1B为野生型通过甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulphonate, EMS)诱变创制了十分丰富的水稻突变体库,并积累了丰富的突变体筛选与定位经验。

该突变体库表型主要涉及株叶形态(株高、叶色、叶形、分蘖等)、穗部形态(粒形、花发育、穗形、灌浆、颖壳颜色)等,其遗传背景相对明确。

这项研究报道了来自该突变体库的一个水稻籽粒灌浆突变体gef1,对其进行了农艺性状调查、生理生化特性测定、组织细胞学观察、相关基因表达分析、遗传分析以及基因定位等研究。

研究人员发现与野生型相比,该突变体灌浆速率下降,灌浆延长约30 d,且籽粒变大,结实率下降。

相关生理指标测定表明,突变体gef1在整个灌浆过程中光合同化物供应正常,但同化物的分配与转化效率较低。

对突变体gef1组织细胞学观察发现,穗轴与茎秆部位的大维管束数量减少, 表明同化物的运输效率降低是影响灌浆速率的原因之一;颖壳内表皮细胞纵向伸长且数量增多,推测籽粒大小的改变与细胞的数量及形状有关。

基因表达分析表明,gef1影响籽粒中糖代谢相关酶的表达;传分析表明,该突变表型受单隐性核基因控制,利用图位克隆法将gef1基因定位于水稻第3染色体短臂标记InDel3-1与InDel3-2之间198 kb的范围内,在该区域内尚未有与水稻籽粒灌浆相关基因的报道。

这些结果表明,gef1是一个灌浆延迟、籽粒变大突变体,突变性状能稳定遗传,连续世代自交不产生分离性状;

该性状由一对隐性核基因控制,并将其定位于水稻第3染色体上,为进一步研究水稻灌浆分子机制与调控网络奠定了基础。

标签:突变体,农大,基因

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