水稻脆杆突变体遗传与基因定位研究

摘要

本文主要对经过重离子辐照获得的3个株水稻脆秆突变体进行农艺性状分析、生理生化分析和遗传分析，对新茎秆脆性突变性状的控制基因进行基因的精细定位。通过和已经定位的脆秆突变基因进行位点比较，进一步对新的脆秆突变基因进行克隆和功能分析。通过实验所得结论如下：
　　 一、9311脆秆突变体的研究结果：
　　 经过重离子处理的籼稻品种9311，其M2代中发现2株茎、叶均较脆的突变体，其中一株株高为74.5cm，称为9311矮脆，命名为dfr；另一株株高为115.5cm，称为9311高脆，命名为bc9311-1。细胞壁成分分析表明，其中茎秆的纤维素、半纤维素、木质素和无机盐的含量，dfr突变体分别为22.3％、30.3％、3.2％和7.4％；bc9311-1突变体分别为24.7％、27.8％、3.7％和13.8％；而9311野生型为34.1％、18.6％、4.5％和9.1％；叶片各成分含量，dfr突变体分别为13.8％、24.2％、4.9％和10.9％：bc9311-1突变体分别为17.6％、27.3％、6.4％和11.5％；而9311野生型分别为23.8％、20.6％、4.9％和11.7％。与9311野生型相比，2个脆秆突变体的纤维素都是明显降低，半纤维素都是明显的增高，细胞壁其他成分无明显变化。
　　 遗传分析表明，9311两个脆秆突变体的脆性性状均受单隐性基因控制；以dfr突变体和bc9311-1突变体与02428杂交组合的F2代群体为基因定位群体，利用SSR分析标记将dfr突变位点定位在2号染色体，位于SSR分子标记的RM5472和RM240之间，遗传距离分别为1.1cM和1.6cM；将bc9311-1突变位点定位在水稻第1号染色体上，位于SSR分子标记的RM1095和RM3632之间，遗传距离分别为0.6cM和3.4cM，与其中的标记RM1183表现共分离。dfr突变体在基因Os02t0738900-01上存在一个碱基缺失，最终导致该基因不能正常编码完整蛋白，从而表现为矮脆的性状；bc9311-1突变体在基因Os01t0750300-01上存在点突变，CG变成AT。最终导致mRNA翻译蛋白时提前终止，不能编码完整的蛋白，从而表现出脆嫩的性状。
　　 二、秀水110脆秆突变体的研究结果
　　 秀水110脆秆突变体是一个比较特殊的脆秆突变体，在株高上与野生型没什么差异，而且它的脆性性状主要表现在茎秆上，叶片很难分辨。将其命名为bc13(t)突变体。细胞壁组成成分分析结果表明：与野生型相比，bc13(t)突变体叶片和茎秆的细胞壁的纤维素含量明显降低，茎秆的半纤维素含量升高，叶片的无机盐含量升高，其他的均无明显差异。遗传分析结果表明：bc13(t)突变体性状受一对隐性基因控制。通过SSR分子标记将该突变体突变位点定位于第8号染色体上标记RM8018和RM5068之间，遗传距离分别为6.6cM和1.2cM，与其中的标记RM5647表现共分离。由于两标记之间距离有600Kb左右，目前的群体数量不够，所以未对此突变体基因进行克隆。