水稻AVB基因籼粳亚种间2970bp位点SNP分化及与维管束的关系

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水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是研究植物功能基因的模式作物。水稻的株型研究一直是水稻育种的重点。水稻的维管系统是决定水稻株型的重要因素,连通从根部到地上部分的整个植物体,是营养物质和水分进行长途运输的通道,并为植物体提供机械支撑能力。在进化过程中,水稻的籼粳稻品种间在维管系统特别是维管束的数目上出现了差异。AVB基因是西南大学水稻研究所在2014年克隆的在水稻维管束发育过程中起重要作用的基因。研究中我们发现AVB基因存在可变剪接,并且在初步收集到的籼粳稻材料中,AVB基因可变剪接片段的边缘序列在籼粳稻材料间发生了分化:在籼稻材料里AVB基因可变剪接片段的边缘碱基是G碱基,而在粳稻材料里,边缘碱基则是A碱基。可变碱基边缘序列的改变造成了AVB基因可变剪接片段的剪接效率发生变化,而这个变化有可能是造成籼粳稻不同品种间维管系统产生差异的一个重要原因,因此本文针对籼粳稻维管系统开展了一系列的研究,其研究结果如下:  1.水稻籼粳亚种间SSR分析  基于已经报道的与籼粳稻分化相关的34对SSR引物,采用基因频率分类方法,准确地将140份水稻品种划分为典型粳稻、粳稻、籼稻和典型籼稻四大类;通过聚类分析及主成分分析,将140份水稻品种划分成籼稻和粳稻两大类。对水稻品种进行分类,较好的反映出供试材料间的遗传背景及其籼粳属性。  2.水稻籼粳亚种间维管系统差异分析  在本研究中,我们依据SSR标记对收集到的水稻栽培品种进行籼粳亚种分类,以分类结果的依托,全面系统地研究了籼粳亚种的维管系统的差异情况,得到了以下结果:  (1)籼粳亚种间剑叶宽差异显著,籼稻显著大于粳稻。  (2)籼粳亚种间穗颈轴大小维管束数差异显著。籼稻穗颈轴大小维管束数均极显著大于粳稻,且籼稻穗茎轴直径极显著大于粳稻。  (3)籼粳亚种间倒一节大维管束数有明显的差异,籼稻倒一节大维管束数极显著大于粳稻,且籼稻倒一节直径极显著大于粳稻。籼粳稻倒二节大小维管束数均差异不明显。籼稻倒二节直径显著大于粳稻。  (4)籼粳亚种间一次枝梗数无明显差异,但籼稻二次枝梗数极显著大于粳稻,且籼稻穗粒数极显著大于粳稻。  相关分析表明,影响穗粒数最大的因素是二次枝梗数,其次为倒一节大维管束和穗颈轴大维管束;影响二次枝梗数最大的因素是一次枝梗数和穗颈轴大维管束。  3.AVB基因在籼粳亚种间SNP位点分析  将所有籼稻和粳稻进行 AVB基因的测序,在粳稻材料中 AVB基因可变剪接片段的边缘碱基是A碱基,而籼稻材料中AVB基因可变剪接片段的边缘碱基是G碱基,并且可变剪接片段的边缘碱基差异会造成AVB基因的两个转录本在籼粳材料中有不同的表达水平。本实验采用探针法定量 AVB基因小转录本的表达水平,典型粳稻品种 AVB基因的小转录本的表达水平显著高于典型籼稻品种中的表达水平,并且这种差异达到了极显著水平,这说明籼粳稻间AVB基因可变剪接片段的边界碱基的差异确实造成了籼粳稻品种间 AVB基因可变剪接片段剪接效率的差异。分析结果表明,在粳稻材料中,AVB基因可变剪接片段的剪接效率要高于籼稻材料中的剪接效率。
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