水稻分蘗基因ext-M1B圖位克隆和功能研究.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，提高水稻的產(chǎn)量，是育種家和生物技術(shù)工作者共同的使命。分蘗是水稻生長的基本特性，是影響稻米產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀之一。因此，對水稻分蘗的研究具有重要的理論意義和應用價值。隨著遺傳學和分子生物學實驗方法的迅猛發(fā)展，一些參與分蘗的相關(guān)基因相繼被克隆。為進一步闡明水稻分蘗復雜的分子機制提供了重要的理論依據(jù)
　　 從水稻保持系綿香1B(M1B)和一份雄性核不育材料(Genetic Male Sterile, GMS-1)

2、的雜交F2代中發(fā)現(xiàn)一株極度分蘗突變體，命名為M1B-ext。用突變體和野生型水稻品種2480B、D62B、G46B、G683B、M1B進行正反交配制雜交組合構(gòu)建F2群體。對所配制的雜交組合進行遺傳分析發(fā)現(xiàn)，無論正交還是反交，所有組合F1代株系均表現(xiàn)為正常親本的表型；F2代表型統(tǒng)計和x2測驗表明，正常植株與突變體的比例符合一對基因控制的分離比3:1，表明該突變體突變性狀受單隱性核基因控制。
　　 通過分子標記的連鎖分析將水稻多分蘗

3、基因ext-M1B定位在第6染色體短臂SSR分子標記RM19398和RM510之間51.8kb區(qū)間內(nèi)區(qū)域內(nèi)。通過生物信息學分析這一區(qū)域內(nèi)的水稻基因組數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)一個與擬南芥中抑制分枝的基因MAX2高度同源的基因（暫命名為OsMAX2)，該基因編碼F-box蛋白和具有LRR重復氨基酸序列結(jié)構(gòu)域。對突變體上該等位基因進行DNA測序發(fā)現(xiàn)，在這個基因編碼區(qū)1012位點上GAT突變成為GCCT,該突變導致翻譯移碼，使蛋白質(zhì)在第372個氨基酸位置

4、提前終止。因此確定OsMAX2為ext-M1B候選目的基因。
　　 利用實時定量熒光PCR對ext-M1B基因mRNA在根、莖、葉的轉(zhuǎn)錄水平進行了分析，結(jié)果表明該基因在葉片中的轉(zhuǎn)錄水平最高，在莖中的表達量略高于根部。我們推測ext-M1B基因的調(diào)控很可能發(fā)生在水稻多個組織中，很可能是作用于一種根部到莖部最后到達植物葉片的一種可移動的物質(zhì)（獨角金內(nèi)酯）。
　　 有研究表明，MAX2基因參與了擬南芥獨角金內(nèi)酯抑制分蘗的途徑。

5、為了研究ext-M1B基因是否參與水稻中獨角金內(nèi)酯途徑抑制分蘗的途徑，我們對相關(guān)基因在M1B-ext突變體和野生型的轉(zhuǎn)錄水平進行了分析，結(jié)果表明在突變體中D10,D27、HTD1在轉(zhuǎn)錄水平上與野生型相比均有一定程度的降低，而D14基因在突變體中的轉(zhuǎn)錄水平明顯高于野生型。由此可見，ext-M1B可能與這4個基因共同參與獨角金內(nèi)酯途徑抑制水稻分蘗。
　　 為了驗證候選基因OsMAX2是否為目的基因，我們根據(jù)水稻基因組序列信息設(shè)計引物

6、，利用PCR擴增出候選基因。最終構(gòu)建了候選基因OsMAX2的過量表達載體pHB-ext和干涉表達載體pOsAct-RNAi。通過根癌農(nóng)桿菌介導的植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)化水稻，得到轉(zhuǎn)基因植株。功能驗證試驗還在進行中。
　　 綜上所述，我們對一份極度分蘗突變體M1B-ext進行了研究，發(fā)現(xiàn)該極度分蘗突變體受單隱性核基因(ext-M1B)控制，OsMAX2可能為候選目的基因，同時，我們認為OsMAX2可能參與了水稻獨角金內(nèi)酯抑制分蘗途徑的調(diào)