水稻穗长基因PAL3的克隆及自然变异分析

• 作者: 尚江源 淳雁 李学勇
• 来源期刊: 植物学报
• 关键词: 水稻 穗型 图位克隆 多肽转运蛋白 自然变异
• 年，卷（期）: 2021,（null）
• 所属期刊栏目: 研究报告
• 页码范围: 520-532
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.11983/CBB21119

摘要

穗型是决定水稻(Oryza sativa)产量的关键因素之一。我们从粳稻品种圣稻808 (SD808)的EMS诱变突变体库中发现4份短穗突变体，这些突变体的穗长、一级枝梗数、二级枝梗数和穗粒数发生不同程度的降低。基因定位和图位克隆表明，这些突变体的表型受同一基因控制，将该基因命名为PAL3 (PANICLE LENGTH3)。PAL3编码一个含12个跨膜结构域的多肽转运蛋白。pal3-1和pal3-2的点突变造成保守区域的氨基酸发生非同义突变；pal3-3的点突变造成第1外显子和内含子拼接错误；pal3-4的点突变造成蛋白翻译提前终止，导致第12个跨膜域缺失。对PAL3进行单倍型分析，共鉴定出9个单倍型(Hap1–Hap9)，其中Hap1–Hap3为主要单倍型。Hap1以粳稻为主，Hap2同时包含籼稻和粳稻，Hap3则以籼稻为主。Hap1起源于普通野生稻(O. rufipogon)，Hap2和Hap3可能起源于一年生普通野生稻(O. nivara)。统计分析结果表明，Hap3的穗长显著高于Hap1和Hap2，其具有提高穗长的潜力。该研究揭示了多肽转运蛋白对水稻穗型的重要调控作用，为水稻穗型改良奠定了理论基础。