【摘要】：【目的】莖稈機(jī)械強(qiáng)度與植株抗倒伏性直接相關(guān)。發(fā)掘脆稈突變體,克隆其相關(guān)基因有助于了解莖稈機(jī)械強(qiáng)度遺傳機(jī)制,為抗倒伏育種提供理論依據(jù)�！痉椒ā吭诮�(jīng)~(60)Co-γ誘變的粳稻品種武育粳3號后代群體中獲得一個(gè)脆稈突變體,命名為bc1-wu3(brittle culm 1 from Wuyujing3),以突變體bc1-wu3為母本,Kasalath為父本構(gòu)建相應(yīng)的F_2分離群體,采用圖位克隆的方法定位相應(yīng)脆稈基因�！窘Y(jié)果】與野生型相比,突變體的葉片、葉鞘、莖稈等組織在全生育期始終表現(xiàn)為脆性,易折斷;穗長和粒長顯著降低,粒寬顯著增加。莖稈細(xì)胞細(xì)胞壁糖成分測定表明,細(xì)胞壁中纖維素含量極顯著下降,而木糖、葡萄糖及阿拉伯糖含量則顯著增加。莖稈切片觀察發(fā)現(xiàn)突變體莖稈的厚壁細(xì)胞層數(shù)減少,厚壁細(xì)胞細(xì)胞壁極顯著變薄。遺傳分析表明,bc1-wu3脆性性狀受1對隱性核基因控制。采用圖位克隆的技術(shù)將該基因定位于第3染色體標(biāo)記MK12與MK18之間,物理距離為57 kb,在此定位區(qū)段內(nèi)包含1個(gè)已克隆的脆性基因BC1(LOC_Os03g30250)。測序結(jié)果表明,突變體bc1-wu3中BC1基因第2外顯子內(nèi)(CDS 659處)有1個(gè)堿基的替換(G-T),導(dǎo)致編碼氨基酸由半胱氨酸變異為苯丙氨酸。實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果表明,BC1基因在脆稈突變體bc1-wu3莖稈中的表達(dá)量顯著降低。【結(jié)論】據(jù)此推斷本研究中定位的脆稈基因bc1-wu3為BC1新等位基因。相關(guān)結(jié)果加深了對BC1基因功能的認(rèn)識,有助于闡明水稻莖稈強(qiáng)度遺傳機(jī)制。
【圖文】：

?表3)，突變體bc1-wu3莖稈細(xì)胞細(xì)胞壁中纖維素含量較WT呈現(xiàn)極顯著下降，下降比例為38.77%；木糖、葡萄糖及阿拉伯糖含量則顯著增加，增加比例分別為42.86%、21.11%和26.21%；其他中性糖的含量變化幅度較小，差異不顯著。2.4突變體脆稈性狀的遺傳分析及基因精細(xì)定位Kasalath與突變體bc1-wu3配置的F1植株表型正常，F(xiàn)2群體出現(xiàn)明顯的表型分離，其中正常株3014株，脆性株987株。經(jīng)卡方測驗(yàn)，正常株與脆性株符合3∶1分離比（χ2=1.24<χ20.05,1=3.84）,結(jié)果說明突變體bc1-wu3脆性性狀受1對隱性核基因圖1野生型(WT)與突變體bc1-wu3表型的比較Fig.1.Comparisonofthephenotypesbetweenwildtype(WT)andbc1-wu3.A－成熟期株型；B－抽穗期葉鞘及莖稈脆性表型；C－抽穗期葉片脆性表型；D－穗形；E和F－籽粒表型。A,Plantatthematuritystage;B,Culm;C,Leaf;D,Panicle;EandF,Grain.表2野生型(WT)和突變體bc1-wu3的農(nóng)藝與產(chǎn)量性狀Table2.Agronomicandyieldtraitsofwildtype(WT)andbc1-wu3.材料抽穗期株高分蘗數(shù)穗長結(jié)實(shí)率千粒重粒長粒寬MaterialHeadingdate/dPlantheight/cmNo.oftillersPaniclelength/cmSeed-settingrate/%Thousand-grainweight/gGrainlength/mmGrainwidth/mmWT103.2±0.384.1±3.410.0±2.116.5±1.796.5±1.026.69±0.197.11±0.913.15±0.85bc1-wu3103.1±0.382.7±2.19.0±2.214.7±1.1*95.2±0.926.77±0.176.97±0.89*3.35±0.54*數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（n=10，其中千粒重n=5，抽穗期n=3）。*表示在0.05水平差異顯著。下同。Allfiguresaremean±SD(n=10,forthousand-grainweightn=5,forheadingdate,n=3).*indicatesignificantdifferenceatP<0.05betweenthewildtypean

釯ㄓ牖餉蚩寺?61控制。為定位該脆性基因，利用均勻分布于水稻12條染色體上的380對SSR標(biāo)記及STS標(biāo)記，篩選出189對在bc1-wu3與Kasalath之間顯示多態(tài)性的標(biāo)記。利用上述多態(tài)標(biāo)記，，運(yùn)用BSA法對該基因進(jìn)行連鎖分析。結(jié)果表明(圖5)，bc1-wu3基因與第3染色體上的標(biāo)記RM6676和STS3-86.6連鎖。利用94株脆性單株驗(yàn)證了這兩對標(biāo)記，且在RM6676處檢測到2個(gè)交換單株。在標(biāo)記STS3-86.6處檢測到1株交換單株，由交換單株信息可知，該基因位于這2對標(biāo)記之間。隨后利用這2對標(biāo)記對893株F2脆性單株進(jìn)行檢測，在標(biāo)記RM6676處找圖2野生型(WT)與突變體bc1-wu3種子穎殼細(xì)胞形態(tài)的比較Fig.2.Comparisonofthesizeofgrainglumecellbetweenwildtype(WT)andbc1-wu3.A和B－WT與突變體bc1-wu3種子的穎殼背面細(xì)胞；C和D－WT與突變體bc1-wu3種子的穎殼背面細(xì)胞寬度和長度，數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=10)。*，**分別表示在0.05和0.01水平差異顯著。表3同。AandB,GrainglumecellofWTandthemutant,respectively.CandD,Quantificationofthewidthandlengthofgrainglumecell.Dataaremean±SD(n=10).*,**indicatesignificantdifferenceat0.05,0.01levelsbetweenWTandmutantbc1-wu3,respectively.Thesameasfollows.表3野生型(WT)與突變體bc1-wu3莖稈細(xì)胞細(xì)胞壁中糖組分含量比較Table3.Comparisonofthesugarcompositioncontentsofculmsbetweenwildtype(WT)andbc1-wu3.mg/g材料鼠李糖巖藻糖阿拉伯糖木糖甘露糖半乳糖葡萄糖纖維素MaterialRhamnoseFucoseArabinoseXyloseMannoseGalactoseGlucoseCellulosWT1.86±0.021.05±0.0123.46±0.51217.64±2.601.20±0.416.95±0.2645.76±1.89426.52±7.13bc1-wu32.02±0.041.08±0.0129.61±0.85*310.93±9.65**1.21±0.408.74±0.2

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本文編號：2601798