一个水稻卷叶基因的遗传分析和精细定位

• 作者: 万建民 刘晨 孔维一 尤世民 江玲 赵志刚 钟秀娟
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 水稻(Oryza sativa L.) 卷叶性状 遗传分析 精细定位
• 年，卷（期）: 2015,（13）
• 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: 2487-2496
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.001

摘要

【目的】水稻叶片是光合作用的重要场所，也是理想株型的重要构成因素，通过对卷叶相关基因进行遗传分析和精细定位，为水稻卷叶基因分子标记辅助育种提供紧密连锁标记。【方法】从60Co-γ射线辐射诱变籼稻品种9311（wild-type，WT）所得突变体库中获得了一份卷叶突变体材料，暂时命名为rl16(t)（rolled leaf 16）。首先，对突变体rl16(t)进行连续多代套袋自交，确定突变表型的稳定性。在抽穗期，随机选取rl16(t)和WT各10株，分别测量剑叶卷曲度以及主要农艺性状。同时取rl16(t)和WT新鲜叶片的相同部位用FAA固定，乙醇系列脱水，石蜡包埋，用石蜡切片机切10μm薄片置于载玻片上，番红染色后置于显微镜下，拍照观察叶片泡状细胞显微结构，对泡状细胞个数和面积进行统计和测量。在分蘖期各取10株rl16(t)和WT剑叶，测定叶绿素含量。以rl16(t)为母本与WT杂交，观察F1和F2植株的叶片表型，进行χ2测验，分析突变体的遗传行为。将卷叶突变体rl16(t)与粳稻品种滇粳优杂交F2分离群体作为定位群体，同时利用SSR标记结合新发展的InDel分子标记用于定位目的基因。利用基因表达定量对定位区间内的3个已知结构域基因和已克隆的水稻卷叶相关基因进行定量表达分析。【结果】与WT相比，rl16(t)叶片出现显著内卷，株高降低，穗长变短，结实率降低等表型变化。rl16(t)自苗期（3叶1心）整株就出现叶片纵向内卷成近似筒状的表型。随着发育进程，植株叶片始终呈现卷曲表型，而WT叶片在发育进程中则始终呈平展状。剑叶石蜡切片观察发现，rl16(t)泡状细胞数量和面积与WT相比均减少。WT的泡状细胞数量为（385.1±43.6）个/mm2，rl16(t)泡状细胞数量为（1059.5±254.4）个/mm2。rl16(t)除泡状细胞发生变化外，叶片其他细胞结构与 WT 相比均无显著性变化。突变体rl16(t)的类胡萝卜素含量低于WT，而叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均显著高于WT。rl16(t)与WT杂交所得F1植株表现叶片平展，并且在包含423单株的F2中，分离出97株卷叶植株和326株平展叶植株，分离比符合3﹕1（χ2=0.86＜χ20.05=3.84）。将Rl16(t)初步定位于第9染色体长臂SSR标记RM23769和RM23916之间，进一步扩大定位群体，最终将该卷叶基因定位在InDel标记DF70和SSR标记RM23818之间，该区段物理距离为51 kb。定位区间内有3个编码已知结构域的基因，分别是LOC_Os09g09320、LOC_Os09g09360和LOC_Os09g09370。rl16(t)与WT在基因LOC_Os09g09320与LOC_Os09g09370的表达量上无显著性差异。而rl16(t)中LOC_Os09g09360的表达量显著降低，只有WT的一半。对已克隆的8个卷叶基因进行表达定量分析，发现有7个基因（SLL1、ROC5、RL14、SRL1、ACL1、NRL1和NAL7）在rl16(t)中出现了不同程度的表达下调，只有OSZHD1表达上调。【结论】rl16(t)叶片发生内卷与泡状细胞数量变少，与面积变小相关。Rl16(t)是一个新的卷叶基因，LOC_Os09g09360有可能是目标基因。