【摘 要】
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水稻分蘖的形成看似平常实则过程非常复杂,遗传背景、内源激素、栽培环境中的营养元素等因素都会对水稻分蘖产生影响;同时水稻分蘖数与最终产量的形成紧密相关,所以利用各种方法挖掘水稻多分蘖材料并且克隆出优质的功能调控基因对于选育优良水稻品种与提高粮食作物产量具有重要的理论意义与现实意义。本研究材料是在水稻高世代品系P47-1家系中发现的自然突变体p47dt1,其主要的表型特征就是矮化多分蘖。在正常栽培条件
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水稻分蘖的形成看似平常实则过程非常复杂,遗传背景、内源激素、栽培环境中的营养元素等因素都会对水稻分蘖产生影响;同时水稻分蘖数与最终产量的形成紧密相关,所以利用各种方法挖掘水稻多分蘖材料并且克隆出优质的功能调控基因对于选育优良水稻品种与提高粮食作物产量具有重要的理论意义与现实意义。本研究材料是在水稻高世代品系P47-1家系中发现的自然突变体p47dt1,其主要的表型特征就是矮化多分蘖。在正常栽培条件下比较野生型P47-1与突变体p47dt1在幼苗期、分蘖期和成熟期的表型以及主要的农艺性状差异。利用BSA混合测序筛选出p47dt1的候选突变位点,并通过精细定位确定P47DT1（p47dt1的候选基因）是D10（调控独脚金内酯合成途径）基因的等位基因。为了进一步验证P47DT1基因与氮素应答之间的关系,设计不同氮浓度处理的土培盆栽试验来调查P47-1与p47dt1的表型变化及主要农艺性状差异,同时通过D10启动子预测可能与其结合的调控氮素应答的转录因子。在发现TCP19可能与D10启动子结合后,设计不同浓度和不同形态氮处理的水培试验来调查P47-1和p47dt1的表型变化,并测定野生型P47-1与突变体p47dt1的茎和叶中的氮含量。最后利用实时定量PCR对D10和TCP19基因在不同氮条件处理下的P47-1、p47dt1、KY131、KY131Os TCP19-H根中的相对表达水平进行测定,探究D10/P47DT1是否参与调控水稻氮素应答以及是否参与TCP19调控水稻分蘖的相关途径。具体的研究结果如下:（1）在大田环境中发现了水稻高世代材料P47-1的自然突变体p47dt1。P47-1与p47dt1表型差异显著。具体表现为突变植株在苗期发育快、分蘖增多、株高略矮、茎杆变细、成熟后空瘪粒多且产量下降等。同时其生育时期也发生改变,表现为分蘖期延长、孕穗期推迟、成熟期晚等。（2）遗传分析证明p47dt1表型是由单隐性基因控制的。通过BSA混合测序筛选出候选In Del和SNP标记。（3）通过图位克隆,发现第1染色体上31226439bp处的SNP标记与独脚金内酯合成基因D10完全连锁,该单碱基突变导致T变成G,编码的氨基酸也由蛋氨酸变为精氨酸,因此D10为该突变候选基因。（4）在低氮、正常氮、高氮土培盆栽处理后发现,P47-1和p47dt1的很多农艺性状如株高、分蘖数、有效穗数、实粒数等都有显著差异。P47-1在由低氮到正常氮的分蘖氮响应最高,而p47dt1则在低氮、正常氮、高氮条件下有着几乎一致的分蘖氮响应,这说明该突变也影响了水稻的正常氮素应答。（5）利用Plant PAN在线网站对D10的启动子进行转录因子预测分析,在预测结果中发现了调控氮素和油菜素甾醇应答的转录因子TCP19,推断TCP19可能也调控了独脚金内酯的应答。（6）通过水培试验对P47-1、p47dt1、KY131、KY131OSTCP19-H进行不同形态和不同浓度氮素处理,即高浓度和低浓度下的硝态氮、铵态氮、硝酸铵处理。最后对P47-1、p47dt1的主要农艺性状进行调查并测定氮含量,结果说明P47DT1基因突变改变了氮素分配一般规律,且可能是通过硝态氮途径。（7）对水培不同氮处理条件下不同材料的根进行基因定量表达分析,结果表明在不同处理下D10和TCP19的基因相对表达量在P47-1、p47dt1、KY131、KY131OSTCP19-H中有差异,这也说明了D10/P47DT1确实参与了TCP19调控水稻分蘖的相关途径,且可能是正向调控关系。
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