水稻早衰突变体es5的鉴定及其突变基因的精细定位

摘要：

[目的]对水稻叶片早衰突变体es5进行遗传分析及精细定位,探索水稻叶片衰老的分子机制.[方法]es5是嘉禾21 2经EMS诱变获得的一个叶片早衰突变体.利用es5与籼稻中恢801 5杂交获得F1,F1自交获得分离群体F2.在杭州和海南观察F1和F2的表型,并分析该突变表型的遗传行为.取F2中隐性单株,利用图位克隆方法精细定位该基因.抽穗期时对突变体和野生型叶片进行SOD活性、MDA含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、净光合速率测定、组织化学分析、透射电镜观察以及衰老相关基因的表达量分析.成熟后调查es5和嘉禾21 2的几个重要农艺性状.[结果]四叶期前es5表型与嘉禾212相比无明显差异,四叶期时下部叶片叶尖开始黄化衰老,随着植株的生长发育,叶片的衰老面积逐渐变大,至拔节期,中下部叶片黄化衰老严重.与野生型相比,es5的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和净光合速率均显著下降,es5的株高、有效穗数、每穗总粒数、千粒重、结实率等农艺性状都极显著下降.伊文思蓝染色和二氨基联苯胺染色分析结果表明,es5叶片中含有更多的死亡细胞和过氧化氢积累.酶活性和衰老相关参数的测量结果显示抽穗7d和抽穗21d,es5叶片中的SOD活性均显著高于嘉禾21 2中SOD活性;抽穗21d时,es5中MDA含量显著高于嘉禾21 2中MDA含量;抽穗7d和抽穗21des5叶片中可溶性蛋白含量均极显著低于嘉禾21 2中可溶性蛋白含量.透射电镜观察结果表明es5衰老部位细胞质溶解,叶绿体结构异常,叶绿体膜溶解,基粒模糊,基质片层疏松,类囊体发育异常,淀粉体和嗜饿颗粒增多.qRT-PCR结果显示es5中促进衰老的基因Osh36、Osh69、OsI85、RCCR1表达量极显著上调.2个衰老的标志基因Osh69和OsI85表达量分别上调12.7和36.6倍.同时叶绿素降解相关基因SGR也显著上调.遗传分析结果表明该性状是由单隐性核基因控制.采用图位克隆的方法将该基因精细定位在第5染色体上的4BF-10和RM3664两标记之间,物理距离约52.7 kb,该区间包含8个开放阅读框.[结论]es5由于叶片的过早衰老造成与产量相关的几个重要农艺性状显著下降.将该基因定位在第5染色体介于标记4BF-10和RM3664之间52.7kb的物理区间内.

关键词：水稻、早衰、es5、图位克隆、精细定位

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资助基金：转基因重大专项2016ZX08001-002;国家自然科学基金31501290;中央级公益性科研院所基本科研业务专项Y2016PT34,Y2017CG23;植物病虫害生物学国家重点实验室开放课题SKLOF201702;中国农业科学院创新工程CAAS-ASTIP-2013-CNRRI

在线出版日期：2018-05-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：613-625