【摘要】：水稻頂部小穗退化造成穗粒數(shù)下降,嚴(yán)重影響單株產(chǎn)量。paa2是一個(gè)來(lái)自于Kitaake的組織培養(yǎng)突變體,表現(xiàn)為穗頂端一級(jí)枝梗和二級(jí)枝梗退化,并伴有株高降低、抽穗期延遲、穗粒數(shù)減少、千粒重降低的表型。為了定位并克隆突變的基因,我們構(gòu)建了paa2與IRAT129遺傳作圖群體,最終將PAA2定位到2號(hào)染色體長(zhǎng)臂端一個(gè)49.7 Kb的區(qū)間內(nèi)。在候選基因ORF4的啟動(dòng)子區(qū)檢測(cè)到了一個(gè)片段插入,造成了該基因的過(guò)量表達(dá)。通過(guò)轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證,最終確定該基因?yàn)槟康幕颉＞唧w結(jié)果如下:1、paa2是來(lái)源于組織培養(yǎng)的頂部小穗退化突變體,背景品種為Kitaake。在幼穗發(fā)育早期,野生型和突變體在稻穗形態(tài)上沒(méi)有明顯差異,突變體頂部小穗發(fā)育到一定階段,發(fā)育停滯,小穗較小,并且不轉(zhuǎn)綠,不能授粉、灌漿,最后脫落。突變體底部小穗可以正常轉(zhuǎn)綠,但籽粒相比于野生型較小,不飽滿。paa2不僅出現(xiàn)頂部小穗退化,還具有多效的表型,比如,株高下降、千粒重降低、抽穗期推遲等。用paa2與穗發(fā)育正常的粳稻品種IRAT129雜交,構(gòu)建了遺傳作圖群體。F1單株穗頂部退化,表示該性狀為顯性性狀。2、利用F2群體1548個(gè)穗發(fā)育正常單株,可以將paa2定位于2號(hào)染色體長(zhǎng)臂端49.7 Kb區(qū)間內(nèi)。該區(qū)間共有四個(gè)開放閱讀框(ORF),測(cè)序發(fā)現(xiàn)在ORF4起始密碼子上游1 Kb位置有片段插入,導(dǎo)致了突變體ORF4基因的表達(dá)量升高。轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證結(jié)果表明,在野生型中過(guò)表達(dá)ORF4,可以模擬出現(xiàn)穗頂部退化的表型。因此確定ORF4為目的基因PAA2,過(guò)表達(dá)該基因造成了paa2頂部小穗的退化。3、PAA2屬于NPF家族。進(jìn)化分析表明,擬南芥中與PAA2同源性最高的兩個(gè)基因均為硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。我們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),PAA2為組成型表達(dá)。野生型和突變體之間在幼穗和籽粒的游離氨基酸含量無(wú)差異。對(duì)幼苗全氮含量測(cè)定表明,盡管paa2和野生型在地下部組織中無(wú)差異,在地上部分差異明顯,突變體paa2植株氮素分布失常。但是,它們與產(chǎn)生頂部穗退化表型的關(guān)系仍有待于進(jìn)一步的研究。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S511

【引證文獻(xiàn)】

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1 李玲鋒;孫曉棠;歐陽(yáng)林娟;曾博虹;劉楊;羅來(lái)?xiàng)?朱昌蘭;;水稻小穗退化的影響因素及遺傳研究進(jìn)展[J];核農(nóng)學(xué)報(bào);2018年02期

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本文編號(hào)：2471837