水稻OsMsh6基因突变对SSR稳定性和同源重组的影响

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DNA错配修复(MMR)是DNA损伤修复的一个重要途径,主要司职于DNA合成、遗传重组及损伤过程中发生的单个及少数碱基的缺失、插入及错配的修复,对维持基因组稳定性和DNA复制保真度至关重要。水稻基因组计划数据库中已注释了一些MMR基因,其中OsMsh6(LOC_Os09g24220)就是一个与拟南芥AtMsh6(At4g02070)同源的错配修复基因,但迄今对该基因的功能及其对γ射线处理的反应尚缺乏了解。为此,本文研究了OsMsh6基因突变对SSR稳定性及同源重组的影响,并分析了OsMsh6基因插入突变体对γ射线处理的反应。主要结果如下:  (1) OsMsh6突变对SSR稳定性的影响。利用77个SSR标记对3个不同世代的OsMsh6插入突变体及对照日本晴进行了分析,这77个SSR标记包括60个来自核DNA的SSR(Nu-SSR)、10个来自叶绿体DNA的SSR(Cp-SSR)和7个来自线粒体DNA的SSR(Mt-SSR)。在分析的Nu-SSR、Cp-SSR和Mt-SSR中,分别有14、5和2个呈现多态性,多态性频率分别为23.33%、50.0%和28.57%。多态性呈现的方式既有条带数目的变化,也有主带位置的偏移。不同突变体中出现的SSR多态性频率不同,趋势为NF9010>ND6011>NF7784。这些结果表明OsMsh6基因突变不仅会造成核内DNA中SSR的不稳定,而且也会引起核外DNA中的SSR变异。该研究确认了OsMsh6基因对维持基因组稳定的重要作用,为进一步阐明OsMsh6基因的功能提供了依据。  (2) OsMsh6基因突变对同源重组的影响。通过突变体NF9010、ND6011及其对照日本晴分别与籼稻品种早籼B杂交,建立了3个F2作图群体。利用第一、三、九、十连锁群上筛选出的40个多态性SSR进行连锁作图。在ND6011/早籼B和NF9010/早籼B的F2群体中,染色体1、3、9和10上的SSR标记图距均有所增加,增加幅度在2.0%-32.5%之间,标记间距离增加的程度随标记所在的染色体和突变体不同而变化。这些结果证明OsMsh6基因具有限制重组的功能,突变后导致同源重组率的提高。该研究不但证明了OsMsh6基因在同源重组中的作用,而且也为水稻育种中利用该突变体促进野生基因资源的渗入奠定了基础。  (3) OsMsh6突变体对γ射线处理的反应效应。对OsMsh6突变体和日本晴采用不同剂量的γ射线(75、150、300、450Gy)进行处理,分析了发芽率、苗高、根长、根数等生理指标和OsMsh6基因的表达。对生理指标测定的结果显示,相同处理剂量下日本晴的各项生理指标均高于突变体,说明突变体对γ射线处理的敏感性升高,特别是当处理剂量达到150Gy及以上时,突变体的敏感性增强表现尤为明显。但不同突变体的敏感性也有差异,表现趋势为NF9010>NF7784>ND6011。RT-PCR结果显示OsMsh6基因的表达水平随处理剂量的增大而升高,说明OsMsh6基因了参与γ射线处理造成DNA损伤的修复。这一研究为进一步利用MMR突变体构建高效的诱变育种体系提供了依据。
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