本研究前期由秈稻品種Kasalath經(jīng)EMS誘變獲得一個短根突變體ksr8,為揭示該突變體根系發(fā)育的分子機(jī)制,對其進(jìn)行了表型鑒定、遺傳分析、基因定位、轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)驗證以及外源精氨酸處理。表型分析表明,ksr8幼苗的株高、主根、側(cè)根和不定根長度均變短,成熟期植株較野生型矮小、分蘗數(shù)與每穗實粒數(shù)都減少。根尖樹脂半超薄切片及醋酸洋紅染色顯示,ksr8的短根表型與伸長區(qū)細(xì)胞變短和根尖細(xì)胞分裂有關(guān)。遺傳分析結(jié)果表明,ksr8的突變表型受隱性單基因控制,利用圖位克隆技術(shù)將突變基因定位于3號染色體的分子標(biāo)記InD3和RM3280之間,物理距離約106 kb,在該定位區(qū)間內(nèi)包含一個編碼催化精氨酸合成通路最后一個步驟的精氨酰琥珀酸裂解酶基因OsASL1（LOC_Os03g19280）。測序結(jié)果表明,突變體ksr8中OsASL1基因第3外顯子內(nèi)（CDS 653 bp處）的G突變成A,導(dǎo)致編碼的218位精氨酸（R）突變?yōu)橘嚢彼幔↘）;轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)試驗證實ksr8的表型是由該基因突變引起;進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),外源精氨酸添加可以恢復(fù)ksr8的根系缺陷表型。本研究結(jié)果證明了突變基因ksr8是OsASL... 

【文章來源】：核農(nóng)學(xué)報. 2020,34(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

WT與突變體ksr8的根尖細(xì)胞形態(tài)分析

以Kasalath、Nipponbare和F1的DNA,以及混合30株短根突變體的DNA混合形成的突變池為模板,用在水稻12條染色體上均勻分布的115對SSR引物進(jìn)行目的基因的初步定位,發(fā)現(xiàn)KSR8基因可能與3號染色體的分子標(biāo)記RM3280連鎖。擴(kuò)大定位群體,增加了531株短根單株,在RM3280物理位置附近設(shè)計了4對有多態(tài)性的InDel標(biāo)記,最終將突變基因定位在分子標(biāo)記InD3和RM3280之間,物理距離約106 kb(圖4-A)。定位區(qū)間候選基因測序分析發(fā)現(xiàn),基因號為LOC_Os03g19280的候選基因第3外顯子上發(fā)生了單堿基突變;生物信息學(xué)分析該基因編碼精氨酰琥珀酸裂解酶,CDS全長1 560 bp,包含7個外顯子,編碼519個氨基酸,其CDS序列653 bp處的G突變成A,導(dǎo)致第218位精氨酸(R)突變成賴氨酸(K)(圖4-B、C)。KSR8與同源蛋白的序列比對分析表明,ksr8中突變的氨基酸殘基是保守的,表明它可能是該蛋白功能的重要殘基(圖4-D)。2.6 KSR8基因的互補(bǔ)驗證分析

觀察外源精氨酸處理培養(yǎng)7 d后的幼苗,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過不同濃度精氨酸處理后突變體ksr8和WT的表型變化明顯不同,隨著精氨酸濃度的升高,WT的根伸長受到抑制,而突變體ksr8根系在0.1、0.2和0.5 mmol·L-1 濃度下表型逐漸開始恢復(fù),特別是主根的缺陷表型(圖5-A),且隨著精氨酸濃度的升高恢復(fù)越明顯(圖5-B),在0.5 mmol·L-1精氨酸處理下突變體ksr8和WT的根長基本一致,表明精氨酸參與調(diào)控突變體ksr8的根系發(fā)育,且適當(dāng)?shù)木彼釢舛葘λ靖档恼０l(fā)育具有積極作用。3 討論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水稻根系發(fā)育基因OsKSR7的克隆與功能分析[J]. 周佳琴,朱俊兆,楊思學(xué),諸周潔,姚婕,鄭文娟,朱世華,丁沃娜.  中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2019(05)
[2]不同根型水稻的根系可塑性比較研究[J]. 樓玨,楊文清,楊玲,李鐵梅,盧華金,樓巧君.  核農(nóng)學(xué)報. 2018(06)
[3]植物中尿素循環(huán)相關(guān)酶及代謝產(chǎn)物研究進(jìn)展[J]. 王慧飛,馮雪,張一名,陳光,孫艷香.  云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)). 2018(02)
[4]植物吸收運(yùn)轉(zhuǎn)氨基酸的分子機(jī)制進(jìn)展[J]. 陳展宇,陳天鵬,李慧杰,崔喜艷.  分子植物育種. 2017(12)
[5]水稻根系研究進(jìn)展[J]. 梁永書,周軍杰,南文斌,段東東,張漢馬.  植物學(xué)報. 2016(01)
[6]植物氮素吸收及其轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白研究進(jìn)展[J]. 段娜,章堯想,劉芳,徐軍,王佳.  分子植物育種. 2015(02)
[7]水稻短根毛突變體Ossrh2的表型分析與基因定位[J]. 丁沃娜,童艷麗,寧永強(qiáng),朱世華.  植物學(xué)報. 2011(06)
[8]水稻早熟多子房突變體fon5的遺傳分析和基因定位[J]. 張向前,鄒金松,朱海濤,李曉燕,曾瑞珍.  遺傳. 2008(10)



本文編號：3301207