本研究前期由秈稻品種Kasalath經(jīng)EMS誘變獲得一個(gè)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(duì)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(yàn)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(zhǎng)度均變短,成熟期植株較野生型矮小、分蘗數(shù)與每穗實(shí)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(zhǎng)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(hào)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(gè)編碼催化精氨酸合成通路最后一個(gè)步驟的精氨酰琥珀酸裂解酶基因OsASL1（LOC_Os03g19280）。測(cè)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(yàn)證實(shí)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(lái)源】：核農(nóng)學(xué)報(bào). 2020,34(07)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【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(duì)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(hào)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(jì)了4對(duì)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(cè)序分析發(fā)現(xiàn),基因號(hào)為L(zhǎng)OC_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(zhǎng)1 560 bp,包含7個(gè)外顯子,編碼519個(gè)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(duì)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?dú)埢?圖4-D)。2.6 KSR8基因的互補(bǔ)驗(yàn)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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?duì)水稻根系的正常發(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(guó)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(bào). 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(bào)(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(bào). 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(bào). 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(hào)：3301207