水稻白化突變體和云南軟米的超微結(jié)構(gòu)觀察及相關(guān)基因的遺傳分析和分子標(biāo)記定位.pdf

1、水稻葉色突變(葉綠素突變)在水稻中占有很大的比例。根據(jù)葉色的的突變表型可將葉色突變體分為白化，黃化，淺綠，白翠，綠白，黃綠和條紋等8種類(lèi)型。另外根據(jù)突變是否會(huì)導(dǎo)致死亡，可將葉色突變體分為致死型和非致死型。在非致死型突變體中主要有花斑葉突變體，部分程度失綠突變體和受溫度與發(fā)育調(diào)控的葉色突變體。本研究中所研究的材料259就是一份受溫度和發(fā)育進(jìn)程共同控制的葉色突變體。經(jīng)觀察該突變體的白化表型出現(xiàn)在苗期(三葉期前)，平均氣溫低于24℃的條件下。

2、水稻苗期低溫白化突變是水稻在發(fā)育早期對(duì)低溫脅迫的一種適應(yīng)性。 本研究利用便攜式葉綠素測(cè)量?jī)x測(cè)定了突變體在白化時(shí)期，復(fù)綠后植株的葉綠素含量，并用同為秈稻的9311作為對(duì)照。結(jié)果發(fā)現(xiàn)突變體在白化時(shí)的葉綠素含量低平均含量?jī)H為1.2(SPAD)。而當(dāng)突變體恢復(fù)正常后其葉綠素含量(23.6)接近對(duì)照9311的水平(25.3)。說(shuō)明突變體的突變表型不會(huì)對(duì)植株的后期生長(zhǎng)產(chǎn)生太大的影響。 用透射電鏡觀察突變體的葉綠體在不同表型下的結(jié)

3、構(gòu)變化，9311作為對(duì)照。結(jié)果發(fā)現(xiàn)突變體在白化時(shí)的葉綠體不能正常發(fā)育僅有囊泡狀結(jié)構(gòu)。而復(fù)綠后其葉綠體的結(jié)構(gòu)也將恢復(fù)正常，與9311的正常葉綠體結(jié)構(gòu)一致。由此進(jìn)一步從微觀結(jié)構(gòu)上說(shuō)明在白化時(shí)期，突變體的葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。 通過(guò)與9311,花B，太粳588和臺(tái)灣香糯等不同遺傳背景的材料做正反交實(shí)驗(yàn)。并觀察后代的表現(xiàn)，經(jīng)觀察各個(gè)組合F1代的苗期在低溫情況下均表現(xiàn)正常，而F2代的苗期在同樣的環(huán)境條件下則會(huì)發(fā)生白化苗與正常綠苗的分離，

4、經(jīng)x2檢驗(yàn)均符合3：1的分離比例，正常綠苗對(duì)白化苗顯性，符合孟德?tīng)柕膯位蜻z傳。說(shuō)明該突變體受一個(gè)隱性核基因控制，暫將該基因命名為al-12。另外利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)將該基因定位在第8染色體上，兩側(cè)最近的SSR標(biāo)記RM5068和RM3702分別距基因0.5-1.1cM和4.9cM。 根據(jù)基因定位的結(jié)果，在距目的基因兩側(cè)最近的SSR標(biāo)記RM3702和RM5068之間的所有contigs中尋找與突變表型(低溫，白化)極其相關(guān)的C

5、DS序列最后找到了兩個(gè)候選序列：細(xì)胞色素P450推測(cè)序列(putativecytochromosomeP450,CYP)和冷激蛋白推測(cè)序列(putativecoldshockprotein，CSP)。根據(jù)這兩個(gè)序列設(shè)計(jì)了三對(duì)引物，以白化突變體和9311在二葉期的葉片總RNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為模板，分別進(jìn)行PCR擴(kuò)增。其中出現(xiàn)了在突變體259和對(duì)照9311間有表達(dá)差異的擴(kuò)增產(chǎn)物，該擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)測(cè)序比對(duì)發(fā)現(xiàn)屬細(xì)胞色素P450(CYP)家族。由此推測(cè)

6、突變體的白化表型與細(xì)胞色素P450(CYP)家族有關(guān)系。 軟米是一種特異的優(yōu)質(zhì)稻米類(lèi)型，米質(zhì)優(yōu)良，米飯柔軟富彈性，直鏈淀粉含量在8-15％之間。在我國(guó)主要分布在云南德宏，寶山，臨滄等地區(qū)。在系統(tǒng)發(fā)育上是粘稻和糯稻的中間類(lèi)型。另外有關(guān)控制其直鏈淀粉含量的分子機(jī)制也不是很清楚，因而難以直接有效地應(yīng)用其優(yōu)良特性。針對(duì)上述情況，本文對(duì)軟米做了以下幾點(diǎn)研究： 1.軟米在Wx基因型上的分類(lèi)。利用分子標(biāo)記484/485和PCR-A

7、cc對(duì)毫目呂等多個(gè)不同類(lèi)型的親本材料進(jìn)行PCR擴(kuò)增，結(jié)果表明毫目呂的Wx基因型表現(xiàn)為高直鏈淀粉類(lèi)型。但經(jīng)測(cè)定毫目呂的直鏈淀粉含量為11.9％屬低直鏈淀粉類(lèi)型。由此推測(cè)軟米除了受Wx主效基因作用外，還受其他與Wx非等位的基因作用。 2.軟米稻米胚乳的淀粉結(jié)構(gòu)。利用掃描電鏡觀察了毫目呂成熟種子的淀粉粒結(jié)構(gòu)，通過(guò)與另外一個(gè)高直鏈淀粉品種G46B和低直鏈淀粉品種蜀恢527的淀粉結(jié)構(gòu)比較，發(fā)現(xiàn)毫目呂的胚乳淀粉排列較致密，淀粉顆粒為多角多

8、面體，棱角分明。而G46B的胚乳淀粉排列較松散，淀粉顆粒近圓形，外表光滑。說(shuō)明低直鏈淀粉含量的毫目呂具有優(yōu)質(zhì)稻米的淀粉結(jié)構(gòu)。 3.軟米的遺傳分析。通過(guò)軟米(毫目呂)和其具有同樣WX基因型的親本G46雜交，獲得F1代及F2代。利用BRUKER公司VECTOR22/N型近紅外線光譜儀測(cè)定其直鏈淀粉含量(F1混收混測(cè)，F(xiàn)2按單株收混合粒進(jìn)行測(cè)定)，并進(jìn)行遺傳分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)分離群體F2的直鏈淀粉含量頻次分布表現(xiàn)為明顯的雙峰曲線。高直鏈