论文部分内容阅读
本研究从粳稻品种Asominori的辐射诱变突变体库中分离出3个稳定的株型突变体,分别将它们命名为rad-1、rad-2 和 rad-3(rice architecture determinant,水稻株型决定因子)。对三个突变体分别进行了表型观察和农艺性状考察,并构建了分离群体用于基因的定位及克隆。主要研究结果如下:1)形态学观察和农艺性状调查发现,3个突变体均苗期弯曲生长,成熟期叶片皱缩,株高不同程度矮化,一次枝梗数、二次枝梗数、结实率、每穗粒数和千粒重均显著下降。相比之下,rad-1和rad-2较野生型籽粒变短,而rad-3则较野生型粒长明显增加,粒宽变窄。2)细胞学观察发现,突变体的幼苗茎杆表皮细胞大小不均一,并呈现不规则排列,这可能是造成苗期植株扭曲的原因。石蜡切片结果表明,成熟后期,突变体第一节间细胞均明显缩短,说明细胞变小可能是株高矮化的主要原因。rad-1和rad-2的颖壳内层细胞缩短,但细胞数目无显著差异,说明两者粒长缩短是由于细胞变短引起;rad-3的颖壳内层细胞变短,但细胞数目显著增加,说明rad-3粒长的增加是由于细胞数目的增加引起的。3)遗传连锁分析和等位性测验证实,rad-1和rad-2为等位突变,候选基因被限定在第7染色体上分子标记NJ7-29和NJ7-18之间,物理距离为230kb;rad-3的突变基因位于第3染色体上RM14898与Q4646-20之间,物理距离为2.64Mb。4)rad-1和rad-2的定位区段内含有编码水稻Ⅱ型Formin的基因OsFH5,序列分析后确定rad-1在OsFH5基因的第2个外显子存在8个碱基的缺失,而rad-2则在第14个内含子上发生单碱基的变异,导致剪切异常。这两类突变均导致OsFH5基因翻译提前终止,产生截短的蛋白。OsFH5基因呈现组成型表达,在幼苗中表达最为丰富。相比于野生型,rad-1和rad-2中OsFH5基因的表达也显著下调。5)rad-3的定位区段内中存在一个编码villin蛋白的基因,该基因同样呈现组成型表达。定量分析发现,该基因在突变体中表达量显著降低。序列分析后发现,在野生型和突变体中,该基因均存在两种类型的转录本。无论是两种转录本还是基因组序列(启动子5kb和编码区11.55kb),野生型和突变体均不存在序列上的差异,推测可能是其调控基因的变异导致该基因表达下调,从而影响表型。6)对生长素响应的ARF因子表达量检测发现,rad-2中一系列ARF表达有显著下调,推测OsFH5极有可能影响了植株对生长素的响应。