一份水稻類(lèi)病變突變體a344的遺傳分析及基因定位.pdf

1、植物類(lèi)病變(lesion resembling disease，LRD)是指植物在沒(méi)有受到任何明顯逆境脅迫、物理?yè)p傷或病原物侵害的情況下，自發(fā)地形成類(lèi)似于某種病原物侵染后產(chǎn)生的壞死斑的現(xiàn)象。大量的研究表明，類(lèi)病變突變體是研究植物PCD途徑以及植物抗病反應(yīng)機(jī)制的有力工具。植物類(lèi)病變突變體的鑒定以及類(lèi)病變基因的克隆及功能分析將為解析植物PCD的調(diào)控途徑或植物抗病反應(yīng)機(jī)制提供重要的理論依據(jù)。目前，水稻中已報(bào)道了近200份類(lèi)病變突變體，其中大多

2、數(shù)突變體的類(lèi)病變性狀是受單隱性核基因控制的，少數(shù)的則由單顯性核基因或雙隱性核基因控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已被定位的類(lèi)病變相關(guān)基因有76個(gè)，已被克隆的有18個(gè)。
　　本研究以一個(gè)從蜀恢498(R498)的EMS誘變突變體庫(kù)中篩選出的水稻類(lèi)病變突變體a344為實(shí)驗(yàn)材料。主要研究結(jié)果如下:
　　1、a344的顯著特征是:從分蘗初期開(kāi)始，突變體的老葉由葉鞘往葉尖、新葉由葉尖向葉基部逐漸擴(kuò)散產(chǎn)生紅褐色的斑點(diǎn)，隨著植株的生長(zhǎng)發(fā)育，褐斑的形成逐

3、漸加劇且顏色變深，最終覆蓋植株的整個(gè)地上部分。
　　2、農(nóng)藝性狀考察及考種數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn):相較于野生型R498，突變體a344的株高顯著降低，穗長(zhǎng)顯著變短，一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)顯著減少，粒長(zhǎng)、粒寬、千粒重、結(jié)實(shí)率均表現(xiàn)出顯著的降低。
　　3、植株葉片的臺(tái)盼藍(lán)染色與DAB染色結(jié)果表明突變體a344類(lèi)病斑的產(chǎn)生與植物PCD以及H2O2的沉積有關(guān);葉片的遮光處理發(fā)現(xiàn)，突變體a344類(lèi)病斑的形成受自然光誘導(dǎo)。
　　4、植株各時(shí)

4、期的光合色素含量測(cè)定結(jié)果顯示，自從分蘗期突變體a344出現(xiàn)類(lèi)病斑后，其葉片中各種光合色素含量相較于野生型R498都極顯著下降。并且，a344在齊穗期的光合速率也極顯著的低于R498。
　　5、通過(guò)田間接種白葉枯病強(qiáng)致病生理小種PXO99發(fā)現(xiàn)突變體a344相較于野生型R498其白葉枯病抗性得到了明顯的提高;而在苗期接種對(duì)于R498表現(xiàn)為非親和性的稻瘟病生理小種，a344卻表現(xiàn)出對(duì)其中兩個(gè)生理小種DJ089-1和D7感病。其抗性機(jī)理還

5、有待進(jìn)一步的研究。
　　6、透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，a344葉肉細(xì)胞中葉綠體的形態(tài)較為不規(guī)則，部分葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分模糊，淀粉粒減少，并出現(xiàn)大量的嗜鋨顆粒，由此說(shuō)明a344的突變導(dǎo)致其葉肉細(xì)胞的葉綠體發(fā)育異常。
　　7、遺傳分析表明突變體a344的表型受單隱性核基因控制的。利用圖位克隆法將a344基因初定位到4號(hào)染色體的長(zhǎng)臂端，與兩個(gè)SSR標(biāo)記RM5478與RM1112緊密連鎖，遺傳距離分別為1.5cM與1.3cM;利用Indel

6、標(biāo)記將a344最終定位在46kb的區(qū)段內(nèi)，該區(qū)段預(yù)測(cè)有7個(gè)開(kāi)放閱讀框（ORFs）。目前，該區(qū)域未有已被克隆的類(lèi)病變基因，因此推測(cè)a344很可能是一個(gè)新的水稻類(lèi)病變基因。
　　8、基因序列比對(duì)結(jié)果顯示:突變體在定位區(qū)間內(nèi)的一個(gè)候選基因LOC_Os04g56480的第五個(gè)外顯子上發(fā)生了一個(gè)堿基的替換(G-＞T)，導(dǎo)致其編碼蛋白的一個(gè)氨基酸發(fā)生了改變（W-＞L）。共分離檢測(cè)結(jié)果顯示該突變位點(diǎn)與突變體類(lèi)病變表型是共分離的，因此，推測(cè)該突變