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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 水稻卷葉基因RL11的遺傳分析和分子定位
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 在EMS誘變秈稻縉恢10號(hào)群體中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)卷葉突變體。該突變體葉綠素含量顯著高于野生型縉恢10號(hào)，每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率顯著高于對(duì)照。該卷葉性狀是由一對(duì)隱性核基因控制。利用微衛(wèi)星標(biāo)記將RL11基因定位在水稻第6染色體短臂上，位于RM276和SSR01兩個(gè)分子標(biāo)記之間，與RL11的遺傳距離分別為1.0cM和0.8cM，物理距離630kb。是目前為止在第6染色體上定位的唯一一個(gè)卷葉基因。
- 詳細(xì)介紹：
- 水稻卷葉突變體是研究株型育種的良好實(shí)驗(yàn)材料。在EMS誘變秈稻縉恢10號(hào)群體中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)卷葉突變體，表現(xiàn)為葉片筒狀卷曲，經(jīng)過多代連續(xù)自交， 性狀穩(wěn)定，命名rl11(rolled leaf 11)。rl11的葉綠素含量顯著高于野生型縉恢10號(hào)，每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率顯著高于對(duì)照。以rl11為父本，西農(nóng)4A為母本配制雜交組合構(gòu)建F2分離群體，遺傳分析表明，該卷葉性狀是由一對(duì)隱性核基因控制。選用F2代分離群體對(duì)rl11進(jìn)行基因定位，利用微衛(wèi)星標(biāo)記將RL11基因定位在水稻第6染色體短臂上，位于RM276和SSR01兩個(gè)分子標(biāo)記之間，與RL11的遺傳距離分別為1.0cM和0.8cM，物理距離630kb。是目前為止在第6染色體上定位的唯一一個(gè)卷葉基因。為進(jìn)一步的圖位克隆及功能分析奠定了基礎(chǔ)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：利用分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)水稻卷葉這一重要農(nóng)藝性狀進(jìn)行基因定位。 基本思路：在EMS誘變秈稻縉恢10號(hào)群體中發(fā)現(xiàn)一個(gè)卷葉突變體，表現(xiàn)為葉片筒狀卷曲，對(duì)該突變體進(jìn)行生理生化分析，以該突變體為父本，西農(nóng)4A為母本配制雜交組合，利用F2群體進(jìn)行遺傳分析和分子定位。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 葉片在光合作用乃至產(chǎn)量形成上都起著非常重要的作用，水稻葉片適度卷曲不僅有利于理想株型的構(gòu)建，也有利于光合作用。因此，卷葉是十分重要的材料。 該卷葉突變體能夠保持整個(gè)群體直立而不披垂，改善群體內(nèi)部透光狀況，有利于群體與個(gè)體的協(xié)調(diào)發(fā)展，因此是個(gè)在育種中十分有價(jià)值的突變體。 作品的創(chuàng)新之處在于：分子定位表明是一個(gè)新的卷葉突變體。因此，該突變體具有明顯的新穎性和利用價(jià)值。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 水稻葉片適度卷葉是超高產(chǎn)株型育種的重要形態(tài)指標(biāo)之一。卷葉性狀對(duì)葉片光合生理、群體生態(tài)效應(yīng)及經(jīng)濟(jì)性狀的影響的研究表明，適度卷葉對(duì)塑造個(gè)體良好的株型、改善生育后期群體質(zhì)量、提高產(chǎn)量具有重要的作用。該突變體的研究利用可為水稻理想超高產(chǎn)育種工作的開展提供良好的育種材料，也為該基因的分子標(biāo)記輔助育種和圖位克隆奠定了基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 水稻卷葉突變體是研究株型育種的良好實(shí)驗(yàn)材料。在EMS誘變秈稻縉恢10號(hào)群體中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)卷葉突變體，表現(xiàn)為葉片筒狀卷曲，經(jīng)過多代連續(xù)自交，性狀穩(wěn)定，命名rl11(rolled leaf 11)。rl11的葉綠素含量顯著高于野生型縉恢10號(hào)，每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率顯著高于對(duì)照。以rl11為父本，西農(nóng)4A為母本配制雜交組合構(gòu)建F2分離群體，遺傳分析表明，該卷葉性狀是由一對(duì)隱性核基因控制。選用F2代分離群體對(duì)rl11進(jìn)行基因定位，利用微衛(wèi)星標(biāo)記將RL11基因定位在水稻第6染色體短臂上，位于RM276和SSR01兩個(gè)分子標(biāo)記之間，與RL11的遺傳距離分別為1.0cM和0.8cM，物理距離630kb。這為進(jìn)一步的圖位克隆及功能分析奠定了基礎(chǔ)。
獲獎(jiǎng)情況
- 2009年6月，第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽重慶賽區(qū)特等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 通過查新，雖然有位于第6染色體上的水稻卷葉基因的相關(guān)報(bào)道，但為QTL定位，基因所在的分子標(biāo)記區(qū)間也與查新項(xiàng)目基因的定位區(qū)間不同。也未見位于第6染色體上的卷葉基因是受單隱性核基因控制等的相關(guān)報(bào)道。
參考文獻(xiàn)
- [1] Yan S, Yan C J, Zeng X H, et al. ROLLED LEAF 9, encoding a GARP protein, regulates the leaf abaxial cell fate in rice. Plant Molecular Biology, 2008, 68: 239-250. [2] 嚴(yán)長杰, 嚴(yán)松, 張正球, 梁國華, 陸駒飛, 顧銘洪. 一個(gè)新的水稻卷葉突變體rl9(t)的遺傳分析和基因定位. 科學(xué)通報(bào), 2005, 50: 2757-2762. [3] 郎有忠, 張祖建, 顧興友, 楊建昌, 朱慶森. 水稻卷葉性狀生理生態(tài)效應(yīng)的研究葉片姿態(tài)、群體構(gòu)成及光分布特征. 作物學(xué)報(bào), 2004, 30: 739-744. [4] Zhang G H, Xu Q, Zhu XD, Qian Q, Xue H W. SHALLOT-LIKE1 Is a KANADI Transcription Factor That Modulates Rice Leaf Rolling by Regulating Leaf Abaxial Cell Development. Plant Cell, Published Online: Mar 20 2009. DOI. 10.1105/tpc.108.061457. [5] Luo Z K, Yang Z L, Zhong B Q, Li Y F, Xie R, Zhao F M, Ling Y H, He G H. Genetic analysis and fine mapping of a dynamic rolled leaf gene, RL10(t), in rice (Oryza sativa L.). Genome, 2007, 50: 811-817.
同類課題研究水平概述
- 水稻的株型改良是提高水稻產(chǎn)量重要途徑之一。多數(shù)研究認(rèn)為葉片的適度卷曲能使其保持直立而不過分披垂，改善群體內(nèi)部透光狀況，有利于群體與個(gè)體的協(xié)調(diào)發(fā)展而獲得高產(chǎn)（袁隆平，1997）。目前已經(jīng)初步應(yīng)用于育種實(shí)踐并取得了理想的效果（朱德峰等，2001；陳溫福等，2001）。 至今為止，國內(nèi)外已對(duì)水稻葉片的生理性狀進(jìn)行了大量研究，但對(duì)其遺傳和分子生物學(xué)研究卻比較缺乏。一些分析和研究表明在不同的遺傳背景下，水稻卷葉性狀一般受1對(duì)或幾對(duì)隱性基因控制（Kinoshita, 1984； Khush, 1991），目前已經(jīng)在水稻經(jīng)典遺傳圖譜上標(biāo)定的6個(gè)控制卷葉的隱性基因rl1，rl2，rl3，rl4，rl5和rl6，其中rl1和rl4，定位在1號(hào)染色體，rl2定位在4號(hào)染色體， rl3定位在12號(hào)染色體，rl5定位在3號(hào)染色體，rl6(t)定位在7號(hào)染色體。顧興友等（1995）認(rèn)為日本流崗卷葉粳的卷葉以單基因不完全顯性的方式進(jìn)行控制，與rl3不等位，具體染色體位置未知。邵元?。?001）在5第染色體長臂上定位到一個(gè)卷葉的主效的QTL，定名為rl8，該卷葉基因?yàn)椴煌耆@性遺傳，兩側(cè)的分子標(biāo)記為RM6954-RM6841。Xu（2002）檢測(cè)到4個(gè)主效的外卷QTL位點(diǎn)和2個(gè)影響外卷的上位性位點(diǎn)QTL，分別分布在第1、3、5、7和第3、6染色體。檢測(cè)到4個(gè)主效的內(nèi)卷QTL及3個(gè)影響內(nèi)卷的上位性位點(diǎn)，分別分布在第4、5、7、9和第4、12染色體。目前對(duì)控制卷葉性狀的分子基礎(chǔ)還知之甚少，迄今為止還很少有在水稻中分離到卷葉基因的報(bào)道。 在其他植物中，擬南芥phb和phv基因的突變體葉片出現(xiàn)兩側(cè)上卷或輻射狀的表型（McConnell et al，2001），玉米rld1基因的突變體葉片表現(xiàn)內(nèi)卷（Nelson et al，2002）。PHB、PHV和RLD1都是編碼HD-ZIP Ⅲ蛋白的轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控植物葉片近軸面的發(fā)育。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)這3個(gè)基因的突變發(fā)生在與 microRNA配對(duì)的位點(diǎn)， microRNA失去了對(duì)它們的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，從而使這3個(gè)基因在遠(yuǎn)軸面異位表達(dá)引起了葉片的卷曲（Palatnik et al，2003；Juarez et al，2003）。水稻中是否也存在類似的基因和機(jī)制還有待相關(guān)基因的克隆研究。
