【摘 要】
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水稻是全球近半数人口的主食,稻米产量对我国乃至世界粮食安全至关重要。穗型是决定水稻产量最关键的因素之一,探究水稻穗发育的分子机理可以指导水稻穗型改良进而提高水稻产量。本室利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变的方法创建了水稻品种空育131（KY131）突变体库,筛选了包含A514和C769在内的一批具有明显稀穗表型的突变体,A514材料表现为二次枝梗及小穗减少,C769材料表现为各级枝梗和小穗均减少。本研
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水稻是全球近半数人口的主食,稻米产量对我国乃至世界粮食安全至关重要。穗型是决定水稻产量最关键的因素之一,探究水稻穗发育的分子机理可以指导水稻穗型改良进而提高水稻产量。本室利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变的方法创建了水稻品种空育131（KY131）突变体库,筛选了包含A514和C769在内的一批具有明显稀穗表型的突变体,A514材料表现为二次枝梗及小穗减少,C769材料表现为各级枝梗和小穗均减少。本研究采用改良的MutMap方法克隆造成两份材料稀穗表型的目的基因,为水稻穗型改良、新品种培育、完善穗形态建成分子网络提供新的基因资源和遗传种质,主要结果如下:1.分别构建A514和C769材料F2代测序群体,卡方检验结果显示稀穗表型均由隐性单基因控制。通过改良的MutMap方法克隆基因,结果显示:A514材料目的基因位于1号染色体35 Mb处,定位区间大小213.8 Kb;C769材料目的基因位于6号染色体25Mb处,定位区间大小253.6 Kb。经突变位点分析,表达量检测发现A514＿candi＿11和A514＿candi＿14可能为A514材料目的基因,C769＿candi＿3可能为C769材料目的基因。2.绘制候选基因A514＿candi＿11、A514＿candi＿14、C769＿candi＿3表达谱,发现表达量均随穗部发育过程呈现规律性变化,说明三个候选基因都可能为造成稀穗表型的目的基因。采用CRISPR/Cas9技术创建候选基因功能缺失突变体,结果显示:A514＿candi＿11、A514＿candi＿14未表现出稀穗表型,进一步分析发现,LAX1基因可能为A514材料的目的基因;C769＿candi＿3突变后穗长变短,枝梗及着生小穗数减少,出现稀穗表型,说明C769＿candi＿3可能为C769材料中控制稀穗表型的目的基因。本研究通过改良的MutMap方法克隆造成两份材料稀穗表型的目的基因,结合CRISPR/Cas9技术对候选基因进行功能敲除验证,为基因功能研究打下基础。寻找新的穗型基因,最终是为基因功能研究服务,对基因如何调控穗部发育这一问题进行回答。通过表型考察、已知穗形态建成基因表达谱分析、候选基因结构分析,我们预测这两份材料目的基因很可能是通过影响已知穗形态建成基因功能发挥作用,这为后续基因功能研究提供了很好的思路和研究切入点。
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