水稻弱势突变体F17的表型分析及图位克隆(2)

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3.4 根系研究意义及展望.12

4 参考文献.13

5 致谢.13

引言

水稻是我国十分重要的粮食作物之一，对于水稻的研究也在不断深入地进行。水稻在所有农作物中基因组最小,与其他禾本科粮食作物存在很多的共线性,已成为研究禾谷类作物基因组的模式植物。水稻中还有有高效成熟的遗传转化体系和丰富的种质资源,研究历史悠久。自1998年国际水稻基因组测序计划启动以来,水稻的基因组和功能基因组研究工作取得了巨大的进展。由于新一代高通量、高精度测序技术的飞速发展,水稻功能基因组学的研究正在不断深入,同时开始推动其他作物遗传育种理念以及育种技术手段的革新。水稻是第一个完成全基因组测序的作物。水稻基因组的精确测序于2004 年完成。根据2011年10 月发布的最新注释，水稻基因组大小约为373Mb, 预测编码55986个基因,其中39045个非转座子基因编码49066 种转录本,16941个转座子基因编码17272 种转录本。随着研究的深入这些预测数据还将不断的发生变化。根系是植物从土壤中吸收水分和氮、磷、钾等各种养分的主要器官。根系能合成氨基酸、植物激素等生物活性物质，如生长素、脱落酸、乙酰胆碱等，这些物质除了参与根系发育外，还能调节地上部的生长和发育。此外，根系具有分泌有机酸、酶、生物碱等物质的能力，影响根系对土壤中的矿物质的吸收和根际微生物的种类和数量。根系的长度是根构型的一个重要性状和水稻的发育指标，根的长度能对水稻很多重要的性状产生影响，例如养分吸收、抗倒伏性、抗旱性和产量等。根长对农作物产量和抗逆性具有重要作用，已经成为农作物育种的一个重要研究内容，受到越来越多的重视。

水稻根系的生长发育对于水稻养分吸收、产量、抗旱、抗倒伏等性状密切相关，水稻的高产需要发达和较长的根系，但水稻根系改良目前并没有在水稻育种计划中得到具体的体现和重视。所以，控制根长基因研究对于水稻根系改良育种具有重要的指导意义。

一.实验简介

本研究实验材料是在甲基磺酸乙酯（EMS）诱变籼稻品种蜀恢后代中筛选获得的一个弱势突变体，经过多代自交，发现其性状稳定遗传，将该株系命名为sr1（F17）。该突变体的主要表型为：植株严重矮小，成熟期株高仅达到10-15cm，分蘖少，一般只有1-3个分蘖，叶色呈淡黄色，穗小、育性下降。本研究通过图位克隆的方法分离克隆该突变基因。

将sr1突变体与粳稻品种日本晴（Nipponbare）杂交，构建F2分离群体，大田播种，在F2群体植株中选出具有弱势表型的单株组成定位群体用于基因定位。此外，分别采用土培和水培方法种植突变体植株，考察突变体在不同生长条件下的表型及相关农艺性状。突变体单株主要表型为：株高矮小，叶片偏黄，土培中扎根不稳易倒，与其他株型以及野生型差异明显，水培中株高较矮，根较短。通过以上表型将这些单株分离出来，通过提取DNA、扩增、电泳一步一步缩小连锁基因片段初步定位出该表型基因位置。最后在RGAP网站中查询距离目的基因最近的两个分子标记之间的所有预测开放阅读框ORF，并在其中预测候选基因。对于目标区间的候选基因，用Primer3web设计引物，将野生型和突变体候选基因区全部扩增并测序，然后用DNAStar Lasergene分析软件进行序列对比分析。

二.实验方法

2.1 F17定位群体的构建及种植

以纯合F17突变体与粳稻品种日本晴（Nipponbare）杂交，构建遗传群体，获得F1代种子，进一步自交获得F2代进行大田播种，在F2群体植株中选出具有弱势表型的单株组成定位群体用于基因定位。同时，通过通过对突变体的土培及室内营养液水培，考察F17突变体的表型及相关农艺性状。水培营养液见表1，培养条件为温度30℃，光照/黑暗时间为14/10h，光照强度20000Lux。