【摘 要】
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利用水稻(亚种间、种间或远缘)杂种优势来提高产量,是水稻增产的必然途径。然而,水稻杂种Fl代往往不育,限制了水稻杂种的应用。那么,如何克服杂种不育的现象,弄清楚水稻不育
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利用水稻(亚种间、种间或远缘)杂种优势来提高产量,是水稻增产的必然途径。然而,水稻杂种Fl代往往不育,限制了水稻杂种的应用。那么,如何克服杂种不育的现象,弄清楚水稻不育的遗传机理就显得尤为重要。因此分离克隆杂种不育基因,从分子水平阐明水稻杂种不育的作用机理,对于指导水稻育种有十分重要的理论和实践意义。
水稻包括亚洲栽培稻(Oryza sativa)与非洲栽培稻(Oryza glaberrima)两个种,二者杂交得到的F1包含许多杂种不育基因座,其中S1是控制杂种雌性和雄性不育的最重要的基因座。本实验室精细定位了S1,发现在定位区间存在2个候选基因S1-1,S1-2)。本研究对S1-2候选基因进行了测序与表达分析,构建了多个S1-2等位基因功能互补载体,进行了遗传转化功能验证。主要研究结果如下:
1)对S1-2等位基因的测序分析发现,非洲稻型(S1-2g)和亚洲稻(粳稻)型(S1-2j)之间差别较大,包括许多SNPs,小插入/缺失,和在S1-2g第1内含子存在1个449bp的来源于转座子序列的插入。
2)cDNA测序发现,S1-2g和S1-2j各有5个外显子,S1-2g cDNA全长为1542bp,编码513个氨基酸。S1-2j cDNA全长为1539bp,编码512个氨基酸。两者预测功能都为一种包含F-box的功能未知蛋白。S1-2g/S1-2j表达的多肽共有18处差异。
3)比较分析发现,S1-2序列在9311(籼稻)、IRAT216(粳稻)和近等基因系IRAT216S1(非洲稻)都有差异。另外,S1-2在水稻基因组第3、4、5、6、9号染色体及大麦、玉米和高粱等禾本科植物都有同源度很高的基因。
4)构建了S1-2的报告基因亚细胞定位载体,检测到该基因编码蛋白定位到细胞浆和细胞核。
5)杂合体F1中,等位基因S1-2g的表达量比S1-2j的表达量高约3倍。
6)构建了S1-2g和S1-2j的转化互补载体并进行了相应材料的遗传转化正在进行中。
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