水稻长粒突变体gl5(t)的遗传分析和基因定位

作     者：彭江涛 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：官华忠

授予年度：2017年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：水稻 长粒突变体 育性 基因定位 BSA-seq 

摘      要：粒型是稻米产量和品质的决定因素之一。定位和克隆控制水稻粒型的相关基因对阐明籽粒发育的分子机制具有重要意义。我们以EMS处理籼稻品种M76B种子,从M2中筛选到一个新的籽粒变长的突变体g/5(t)(grain length 5)。本研究对该突变体进行了形态特征观察、遗传方式分析和基因定位。主要结果如下:1、在不同环境下对突变体gl5(t)和野生型M76B的生育期、株高、穗伸出长度、每穗粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、穗长、结实率、着粒密度、粒长、粒宽、千粒重、有效分蘖数、单株粒重、倒一节间长度、花药、柱头等农艺性状进行考察,结果表明:营养生长期gl5(t)与M76B并没有差异。从抽穗期开始,gl5(t)植株变矮,节间缩短,出现包穗,但穗变长,一、二次枝梗和穗粒数减少,导致着粒密度下降;花(粒)形变长,花药和柱头变大,千粒重增加,但结实率下降。进一步研究发现,gl5(t)结实率下降的主要原因是雌配子育性降低,且受温度影响。2、扫描电镜观察发现,gl5(t)的颖壳中部外表皮细胞体积变小,长度和宽度都下降,但单位面积细胞数目增多。荧光定量PCR检测发现,在gl5(t)中,细胞延伸相关基因OsXTR和EPA表达量下调,而细胞分裂相关基因CYCD4.1、CYCA2.2、CYCA2.3、E2F2、CYClaZm表达量则增强。说明gl5(t)籽粒变长的原因是由细胞数目增加造成的。3、在gl5(t)与M76B杂交的F2代中,粒长和结实率皆表现为双峰分布,符合3:1分离,且两性状间呈极显著负相关(r=-0.83)。说明该突变体是单基因隐性突变,该基因对粒长和结实率具有多效性。4、将g/5(t)与日本晴杂交构建F2群体,利用分子标记将GL5(t)基因初步定位在水稻5号染色体上一个406.85 kb的区间内。进一步采用BSA-seq的方法对同一 F2群体进行分析,将GL5(t)定位在水稻5号染色体0.8 Mb-3.4 Mb的区域内,与初步定位的结果基本一致。仔细分析发现,该区域仅有1个突变位点(单碱基缺失)位于外显子上。从gl5(t)、M76B和日本晴中扩增该基因并测序比对,证明gl5(t)中该基因的第451位碱基缺失,造成移码突变,导致翻译提前终止。据此初步确定该基因是GL5(t)的候选基因。