【摘 要】
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穗粒数是构成水稻产量的关键因素之一,颖花（小穗）退化造成穗粒数减少,严重影响水稻产量。叶片是植物光合作用的主要场所,水稻产量的90%～95%来自叶片光合同化产物。因此,开展水稻颖花退化和叶色突变基因的遗传分析与定位研究,为进一步的基因克隆与功能研究奠定基础,有助于解析调控水稻颖花退化及叶色突变发生的分子机制,为利用分子手段进行水稻遗传改良提供依据。本研究以来源于昌恢121家系的穗顶端颖花退化株系s
【基金项目】
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江西省“5511”优势创新团队项目:抗病虫优质双季稻分子聚合育种
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穗粒数是构成水稻产量的关键因素之一,颖花（小穗）退化造成穗粒数减少,严重影响水稻产量。叶片是植物光合作用的主要场所,水稻产量的90%～95%来自叶片光合同化产物。因此,开展水稻颖花退化和叶色突变基因的遗传分析与定位研究,为进一步的基因克隆与功能研究奠定基础,有助于解析调控水稻颖花退化及叶色突变发生的分子机制,为利用分子手段进行水稻遗传改良提供依据。本研究以来源于昌恢121家系的穗顶端颖花退化株系spd7（spikelets degenerated 7）和白条纹叶白穗自然突变体wlp6（white striped leaf white panicle 6）为材料,分别进行颖花退化株系和叶色突变体的表型及农艺性状考察、遗传模式、基因定位和候选基因分析。主要结果如下:1.水稻颖花退化基因的遗传分析与精细定位spd7穗顶端颖花退化,呈白色絮状,成熟后败育脱落。在三亚冬季、南昌中稻季和晚稻季调查了spd7的颖花退化率,分别为18.6%、8.7%和14.0%,不同地点和季别退化率差异较大,表明该基因受环境影响较大。在南昌调查了spd7与昌恢121的部分农艺性状,发现spd7的枝梗数及穗粒数显著低于昌恢121,生育期、株高、有效穗、千粒重等没有明显差异,但spd7的穗长与结实率略微低于昌恢121。以spd7与昌恢121正反交得到的F1及F2群体分析spd7遗传行为,发现该性状受显性核基因控制。在南昌调查了F2群体中791个单株的颖花退化率,其中有214个单株没有退化,577个单株有退化,经卡方检验（χ~2=1.67<3.84）符合1:3的分离比。利用spd7与昌恢121杂交得到的F2群体中600个退化单株和100个正常单株将该基因定位于第7染色体长臂末端In Del标记M-6～M-8间,物理距离115 kb。此区间注释了20个候选基因,通过q PCR对spd7和昌恢121幼穗的相对表达量分析发现,LOC＿Os07g47320的相对表达量在spd7中显著下调,测序发现该基因编码区第725～726位碱基由GC到AG的替换造成了由精氨酸到谷氨酰胺变化。因此推测,LOC＿Os07g47320可能是Spd7的候选基因,但基因功能未知。由于此区间没有颖花退化相关基因报道,因此该基因可能是一个新的颖花退化基因。2.白条纹叶突变体的鉴定与基因定位在南昌分早、中、晚3季播种野生型和突变体种子,发现3季种植的突变体自1叶期到成熟,叶片及叶鞘均呈白条纹,早稻和晚稻季种植的突变体颖壳及枝梗白化,中稻季的穗部颜色与野生型无异。考察了中稻与晚稻季的部份农艺性状,发现wlp6的株高、有效穗数和穗粒数在2季均显著低于野生型,晚稻季wlp6的结实率和千粒重也显著降低。分别在3季的3叶期、分蘖期和抽穗期测定了叶片的叶绿素含量,发现wlp6均显著低于野生型。抽穗期测定了颖壳的叶绿素含量,发现wlp6作早稻和晚稻种植时,颖壳叶绿素含量显著低于野生型,中稻季与野生型无异。通过电镜观察抽穗期叶肉细胞,发现wlp6叶绿体数目减少,体积变小,内囊体没有垛叠成基粒,光合机构发育不完全。温光敏感实验表明:突变体对光照强弱不敏感,叶色性状受温度和日照长短影响,随着温度升高和日照时间的变长突变体叶绿素含量逐渐升高,但温度对叶色的影响比日照实数大。遗传分析表明,该性状受隐性核基因控制。利用wlp6与02428杂交得到的F2群体将WLP6定位于第6染色体短臂In Del标记R-7～R-8间,物理距离137kb,此区间预测了21个候选基因。通过候选基因分析及测序发现,其中编码核糖核酸还原酶小亚基的LOC＿Os06g14620,编码区第142和158位碱基由T-C的突变,第288位插入了碱基A,碱基的插入导致了翻译提前终止,因此推测LOC＿Os06g14620是WLP6的候选基因。LOC＿Os06g14620是已经克隆的白条纹叶基因St1的候选基因,推测WLP6与St1等位,但突变位点不同,且表型也有差异。
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