水稻长护颖突变体基因的克隆与表达分析

• 作者: 冉秀华 吴先军 张红宇 徐培洲 朱玲 杜康兮 陈晓琼 韩保林
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 水稻 长护颖突变体 等位变异 基因克隆 基因表达
• 年，卷（期）: 2015,（11）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种?种质资源?分子遗传学
• 页码范围: 2085-2095
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.11.001

摘要

【目的】利用EMS对水稻（Oryza sativa L.）保持系品种宜香1B进行诱变，筛选出3份长护颖突变体。通过基因定位和克隆，探明控制该性状的遗传基础以及分子机理，并在不同器官进行表达分析，了解该基因表达特点。【方法】以3份水稻长护颖突变体Oslg-1、Oslg-2和Oslg-3为材料，进行表型分析、等位性鉴定、基因定位、生物信息学分析，以及 qRT-PCR 定量表达分析。【结果】Oslg-1突变体小穗在幼穗发育早期与野生型无明显差异，但在成熟期其护颖的远轴表皮细胞凸起且粗糙，形成的结节轴向对齐排列，且毛状物较多，形成垂直相间的横纵沟，与外稃表皮细胞结构相似。遗传分析表明，该类突变表型受1对隐性基因控制，OsLG定位于第7染色体短臂SSR标记RM5344和RM20934之间，遗传距离分别为1.11和0.82 cM，物理距离为246.3 kb。对该区域候选基因分析和测序，发现 LOC_Os07g04670基因在编码区第182位碱基（T→A）改变，导致其编码氨基酸第61位（Leu→His）的改变。等位性分析表明，Oslg-2、Oslg-3与Oslg-1属等位变异，进而对突变体Oslg-2和Oslg-3的OsLG测序，突变分别发生在第316位（T→A）和119位（T→C）碱基，导致其编码的氨基酸第106位（Trp→Arg）和第40位（Leu→Pro）突变。对该基因进行同源进化分析和序列比对，表明该基因可能调控水稻护颖伸长。对本突变材料的候选基因和另一控制护颖性状的PAP2进行实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）分析，结果表明，OsLG在水稻的叶片、穗、叶鞘和根中均有表达，且在穗部表达最高，而PAP2在除穗部以外的其他部位几乎不表达，表明2个控制护颖性状的基因均具有组织特异性，且PAP2的特异性更强；在长护颖突变体中，2个基因表达量均下调，表明其具有协同表达特点。【结论】3份水稻长护颖突变体OsLG与已报道的G1为同一基因，其功能结构域内氨基酸的突变导致长护颖发育；OsLG和PAP2在穗部具有协同表达的特点。