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水稻是最重要的粮食作物之一,全世界有三分之二的人口以水稻为主食。然而随着世界人口的不断增加和耕地面积的不断减小,如何进一步提高水稻产量,一直是育种家们关注的首要问题。株高是水稻最重要的农艺性状之一,它直接影响水稻的丰产潜力和抗倒伏能力。因此,了解水稻株高的遗传机制及调控机理,对水稻株型改良极为重要。 近年来,越来越多与水稻矮杆相关的基因被挖掘出来,到目前为止,被克隆出来的矮杆相关基因已达到70多个。然而这些矮杆控制基因在育种实践中能被利用的却很少。因此,进一步加深了解水稻株高的控制机制,挖掘更多与株高相关的种质材料,对拓宽水稻矮秆育种的遗传基础尤为重要。 本实验材料是从水稻生物学国家重点实验室的突变体库中鉴定出的一个水稻矮杆少蘖突变体,暂命名为dwarf and low tillering(dlt)。该突变体的主要表型为:植株严重矮小,成熟期株高仅达到10-15cm;分蘖少,一般只有1-3个分蘖;叶发育迟缓且叶色加深、叶直立、微内卷、短小而呈剑状;穗小、稀疏、不结实。本研究通过图位克隆的方法分离了DLT基因,并对候选区间进行了目标基因预测和分析,同时也对突变体开展了相关的生理分析。实验结果如下所示: (1)通过对野生型和突变体植株叶片的叶绿素含量测定发现:dlt叶片中的叶绿素含量明显降低,且叶绿素a的含量降低程度最显著; (2)用外源激素GA3和BR处理野生型和突变体植株,结果表明dlt的幼苗对GA3和BR都敏感,但敏感性不如野生型强; (3)石蜡切片发现突变体叶片的主脉导管数减少,dlt的气腔变得零散而杂乱,主茎的维管束细胞数目减少,叶鞘变窄。 (4)透射电镜观察发现突变体植株中的叶绿体含有的淀粉粒比野生型的少且小;扫描电镜结果显示突变体的表皮细胞排列不规则且表面的硅质突起不明显,数量也较少; (5)通过图位克隆方法,我们将DLT基因定位在一个73.3kb大小的区域内,该区域内有10个开放阅读框,对这10个候选基因进行了预测及测序,测序结果表明,突变体和野生型在基因上并无差异; (6) real-time PCR结果显示:相对野生型而言,DLT在突变体的根、茎、叶、鞘和SAM中的表达量均显著降低;甲基化程度分析表明,在该区域野生型的甲基化程度比突变体的高。