基本信息
- 項目名稱：
- 水稻卷葉基因RL11的遺傳分析和分子定位
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 在EMS誘變秈稻縉恢10號群體中發(fā)現(xiàn)了一個卷葉突變體。該突變體葉綠素含量顯著高于野生型縉恢10號，每穗粒數(shù)、千粒重和結實率顯著高于對照。該卷葉性狀是由一對隱性核基因控制。利用微衛(wèi)星標記將RL11基因定位在水稻第6染色體短臂上，位于RM276和SSR01兩個分子標記之間，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卷葉基因。
- 詳細介紹：
- 水稻卷葉突變體是研究株型育種的良好實驗材料。在EMS誘變秈稻縉恢10號群體中發(fā)現(xiàn)了一個卷葉突變體，表現(xiàn)為葉片筒狀卷曲，經過多代連續(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，每穗粒數(shù)、千粒重和結實率顯著高于對照。以rl11為父本，西農4A為母本配制雜交組合構建F2分離群體，遺傳分析表明，該卷葉性狀是由一對隱性核基因控制。選用F2代分離群體對rl11進行基因定位，利用微衛(wèi)星標記將RL11基因定位在水稻第6染色體短臂上，位于RM276和SSR01兩個分子標記之間，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卷葉基因。為進一步的圖位克隆及功能分析奠定了基礎。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：利用分子標記技術對水稻卷葉這一重要農藝性狀進行基因定位。 基本思路：在EMS誘變秈稻縉恢10號群體中發(fā)現(xiàn)一個卷葉突變體，表現(xiàn)為葉片筒狀卷曲，對該突變體進行生理生化分析，以該突變體為父本，西農4A為母本配制雜交組合，利用F2群體進行遺傳分析和分子定位。
科學性、先進性及獨特之處
- 葉片在光合作用乃至產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群體直立而不披垂，改善群體內部透光狀況，有利于群體與個體的協(xié)調發(fā)展，因此是個在育種中十分有價值的突變體。 作品的創(chuàng)新之處在于：分子定位表明是一個新的卷葉突變體。因此，該突變體具有明顯的新穎性和利用價值。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 水稻葉片適度卷葉是超高產株型育種的重要形態(tài)指標之一。卷葉性狀對葉片光合生理、群體生態(tài)效應及經濟性狀的影響的研究表明，適度卷葉對塑造個體良好的株型、改善生育后期群體質量、提高產量具有重要的作用。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記輔助育種和圖位克隆奠定了基礎。
學術論文摘要
- 水稻卷葉突變體是研究株型育種的良好實驗材料。在EMS誘變秈稻縉恢10號群體中發(fā)現(xiàn)了一個卷葉突變體，表現(xiàn)為葉片筒狀卷曲，經過多代連續(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，每穗粒數(shù)、千粒重和結實率顯著高于對照。以rl11為父本，西農4A為母本配制雜交組合構建F2分離群體，遺傳分析表明，該卷葉性狀是由一對隱性核基因控制。選用F2代分離群體對rl11進行基因定位，利用微衛(wèi)星標記將RL11基因定位在水稻第6染色體短臂上，位于RM276和SSR01兩個分子標記之間，與RL11的遺傳距離分別為1.0cM和0.8cM，物理距離630kb。這為進一步的圖位克隆及功能分析奠定了基礎。
獲獎情況
- 2009年6月，第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽重慶賽區(qū)特等獎。
鑒定結果
- 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報道，但為QTL定位，基因所在的分子標記區(qū)間也與查新項目基因的定位區(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報道。
參考文獻
- [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] 嚴長杰, 嚴松, 張正球, 梁國華, 陸駒飛, 顧銘洪. 一個新的水稻卷葉突變體rl9(t)的遺傳分析和基因定位. 科學通報, 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)效應的研究葉片姿態(tài)、群體構成及光分布特征. 作物學報, 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量重要途徑之一。多數(shù)研究認為葉片的適度卷曲能使其保持直立而不過分披垂，改善群體內部透光狀況，有利于群體與個體的協(xié)調發(fā)展而獲得高產（袁隆平，1997）。目前已經初步應用于育種實踐并取得了理想的效果（朱德峰等，2001；陳溫福等，2001）。 至今為止，國內外已對水稻葉片的生理性狀進行了大量研究，但對其遺傳和分子生物學研究卻比較缺乏。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對或幾對隱性基因控制（Kinoshita, 1984； Khush, 1991），目前已經在水稻經典遺傳圖譜上標定的6個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號染色體，rl2定位在4號染色體， rl3定位在12號染色體，rl5定位在3號染色體，rl6(t)定位在7號染色體。顧興友等（1995）認為日本流崗卷葉粳的卷葉以單基因不完全顯性的方式進行控制，與rl3不等位，具體染色體位置未知。邵元健（2001）在5第染色體長臂上定位到一個卷葉的主效的QTL，定名為rl8，該卷葉基因為不完全顯性遺傳，兩側的分子標記為RM6954-RM6841。Xu（2002）檢測到4個主效的外卷QTL位點和2個影響外卷的上位性位點QTL，分別分布在第1、3、5、7和第3、6染色體。檢測到4個主效的內卷QTL及3個影響內卷的上位性位點，分別分布在第4、5、7、9和第4、12染色體。目前對控制卷葉性狀的分子基礎還知之甚少，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)內卷（Nelson et al，2002）。PHB、PHV和RLD1都是編碼HD-ZIP Ⅲ蛋白的轉錄因子，調控植物葉片近軸面的發(fā)育。進一步的研究發(fā)現(xiàn)這3個基因的突變發(fā)生在與 microRNA配對的位點， microRNA失去了對它們的轉錄后調控，從而使這3個基因在遠軸面異位表達引起了葉片的卷曲（Palatnik et al，2003；Juarez et al，2003）。水稻中是否也存在類似的基因和機制還有待相關基因的克隆研究。
