水稻半矮稈基因sdt2的克隆研究.pdf

1、水稻是重要的糧食作物．在水稻矮化育種的進程中，僅有少數(shù)幾個矮源得到了利用，這些矮源所攜帶的矮稈基因主要是半矮稈基因sdl或其等位基因，同一矮稈基因的利用潛伏著由遺傳單一而帶來的風險。因此，篩選和鑒定新的具有育種利用價值的半矮稈基因已成為水稻育種實踐中非常重要的研究課題。 本研究中的水稻矮稈材料矮泰引-3系由半矮稈秈稻品種泰引1號自然突變而來，我們從矮泰引-3中分離、鑒定到一個新的半矮稈基因sdt2，遺傳分析表明，矮泰引-3的矮生

2、性受2對獨立遺傳的隱性半矮稈基因控制，分別為sd1和sdt2. 為了克隆sdt2基因，我們利用矮泰引-3與南京6號及中花11的F<,2>、F<,3>及F<,4>群體進行了精細定位。該基因首先被定位于水稻第4染色體RM1305和RM5633之間，遺傳距離分別是3.8 cM和0.4 cM。進一步擴大群體，對sdt2基因進行精細定位研究。利用已經公布的水稻基因組序列，在sdt2基因附近區(qū)域尋找微衛(wèi)星序列并發(fā)展新的標記，利用其中10個有

3、多態(tài)性的標記，對群體進行標記檢測，最終將sdt2基因精細定位于SSR標記Chr4-48和SSR404之間，遺傳距離分別為0.009eM和0.04cM。在這兩個標記之間，SSR398、SSR406和Chr4-60與sdt2基因表現(xiàn)為共分離。精細定位的結果表明，sdt2基因緊鄰第4染色體的著絲點。根據已有的信息，將sdt2基因的精細定位遺傳圖與第4染色體的物理圖譜進行了整合。 根據sdt2基因定位區(qū)域的基因注釋信息，采用候選基因策略

4、，共確定了11個預測基因作為sdt2基因的候選基因。根據前面已有的研究結果，我們重點對1個糖基轉移酶基因GTasel進行了分析。DNA測序結果表明，GTasel基因在距起始密碼子ATG上游830bp處插入了25bp的序列，導致了該基因在矮泰引-3中的表達水平要明顯比南京6號中弱。通過PLACE分析，推測可能是由于短序列的插入而導致了順式作用元件之間的互作發(fā)生了變化，從而使得糖基轉移酶基因GTasel在突變體中的表達受到了影響。為了進一步

5、驗證GTasel是sdt2基因的候選基因的可能性，我們進行了功能互補實驗。將GTasel基因即基因Ⅰ和另一個糖基轉移酶基因即基因Ⅱ的全長基因序列導入到A-3/N6和A-3/Z11的回交后代中，其中轉GTasel基因的植株的株高明顯增加了。綜合上述結果，我們可以推斷糖基轉移酶基因GTasel是sdt2基因的候選基因。而在接下來的過表達實驗中，轉AK059031和AK100189的中花11與對照相比，株高也明顯增加，根變得粗壯。但是我們同時