一个水稻矮化迟抽穗突变体（lhdd）的遗传分析与基因的精细定位

作     者：胡时开 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：郭龙彪

授予年度：2010年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：水稻 突变体 迟抽穗 图位克隆 

摘      要：抽穗期是水稻重要的农艺性状之一,也是水稻育种家关注的重要性状之一,它决定了水稻品种的地区和季节适应性。抽穗期的长短主要是由感光性、感温性和营养生长性三个因素共同决定;三者的不同组合,使抽穗期呈现出多样性,导致其遗传特性异常复杂。由于抽穗期的遗传特性的复杂性,调控抽穗期长短的机制至今尚不明确,所以有必要发掘一些抽穗期发生改变的突变体材料并加以研究;另一方面,抽穗期与水稻产量形成有十分密切的关系,因此,阐明控制抽穗期长短的分子机理,将有利于进一步的提高或发掘水稻产量形成的潜力。 本研究中的突变体是通过对粳稻品种日本晴进行组织培养过程中发现的,该突变体植株表现为迟抽穗以及矮化的表型,因此,命名为late heading date with dwarfing(lhdd)。利用图位克隆的方法,对该突变体进行基因的精细定位,从而为克隆该基因以及完善水稻抽穗(开花)的调控网络机制奠定了基础。本研究的进展和结果如下: 1)突变体植株经多代自交种植后,其突变表型能稳定遗传;2)突变体lhdd与野生型日本晴相比,其抽穗期延迟20天,同时伴有一些多效性表型,如植株变矮、穗子变小、结实率偏低和分蘖数增多等表型特征,另外,突变体还有单穗不结实的现象;3)胚乳α-淀粉酶活性实验结果显示,在+GA和-GA的条件下,突变体lhdd与野生型日本晴均表现出白色的晕圈,表明该突变体lhdd植株的矮化可能与GA的合成或信号转导无关;4)光周期处理实验结果显示,在浙江富阳实验基地种植时,突变体抽穗期比野生型要延迟20天左右;而在海南陵水实验基地种植时,突变体抽穗期比野生型要延迟13天左右;表明该突变体在短日照条件下种植时,比在长日照条件下种植的抽穗要提前7天左右;5)将突变体lhdd分别与遗传背景清楚地粳稻品种日本晴、中花11及CJ06进行正反交,所有组合的F1所有植株的抽穗情况均表现正常。在所有组合的F2遗传分离群体中,通过对正常植株和迟抽穗植株进行调查和统计分析,结果表现为χ2χ2 0.05,1=3.84,即正常抽穗植株与矮化迟抽穗的植株的比例是符合3:1的遗传分离比的,这一结果表明该水稻矮化迟抽穗突变体lhdd的迟抽穗性状是受单隐性核基因控制的;6)利用lhdd与TN1杂交后自交的F2群体中鉴定出的184个具有突变表型单株,将LHDD基因初步定位在水稻第1染色体长臂的STS标记WE20和WE7之间;之后通过进一步的扩大定位群体,发展新的分子标记,将LHDD基因的候选区域减小到40 kb的物理距离范围内,该区域内包含5个开放读码框(ORFs)。