題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- XLA-1低直鏈淀粉基因的遺傳分析與分子定位
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 此項(xiàng)目是有關(guān)水稻稻米品質(zhì)基因的遺傳分析和分子定位，明確改基因的遺傳機(jī)理，將該基因定位到染色體上，找到與其緊密連鎖的分子標(biāo)記，有助于培育水稻新品種改良稻米品質(zhì)。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容 （1）XLA-1低直鏈淀粉基因的鑒定與遺傳機(jī)理研究。 利用特異性功能引物（484/485，484/w2r ）分析低直鏈淀粉突變體與野生型Wx基因的多態(tài)性關(guān)系；突變體XLA-1分別與原種、高直鏈淀粉親本、糯稻配制雜交組合，分析F1、F2、BCF1的直鏈淀粉性狀分離情況，明確突變基因遺傳機(jī)理及互作關(guān)系，為下一步的定位打基礎(chǔ)。 （2）XLA-1非Wx低直鏈淀粉基因lac的定位研究。 XLA-1分別與中高直鏈淀粉親本（野生型、Francis）構(gòu)建F2大群體，采用隱性群體法進(jìn) 行突變基因與分子標(biāo)記的連鎖分析，選用所有可能的位于已篩選出的連鎖分子標(biāo)記側(cè)翼的分子標(biāo)記（Del/In及SNP標(biāo)記），對(duì)F2群體中所有的低直鏈淀粉單株進(jìn)行標(biāo)記基因型分析，采用mapmaker軟件計(jì)算標(biāo)記與突變基因的遺傳距離，找到該基因兩側(cè)與之連鎖最緊密的分子標(biāo)記，采用“染色體步移”，逐步逼近低直鏈淀粉突變基因lac。 2.實(shí)施方案 （1） 研究方案 研究材料 秈型低直鏈淀粉突變體XLA-1(AAC=14.42％),野生型“秈小占”(AAC=25.31%)，高直鏈淀粉含量親本“華航一號(hào)”(AAC=24.77%)，美國(guó)光身稻品種Francis(AAC=23.1%)，粘糯稻品種“荊香糯”(AAC=0.98%)。 遺傳分析方法 突變體XLA-1分別與原種（秈小占）、高直鏈淀粉親本（華航一號(hào)）、糯稻（荊香糯）配制雜交組合，根據(jù)直鏈淀粉三倍體遺傳特點(diǎn)，分別研究F1（雜交得到的籽粒）、F2（F1植株上自交得到的籽粒群體）、BCF1（雜交得到的籽粒）籽粒世代直鏈淀粉分離情況，其中F1、BCF1調(diào)查200粒以上，F(xiàn)2調(diào)查1000粒以上；為進(jìn)一步明確遺傳結(jié)果，繼續(xù)調(diào)查F2單株世代（1000株以上）直鏈淀粉分離情況，與籽粒世代互相驗(yàn)證。采用分組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)直鏈淀粉分離情況，并推測(cè)可能的分離模式。直鏈淀粉的測(cè)定采取兩種方法，一種是按照國(guó)標(biāo)方法（GB/T17891-1999）進(jìn)行測(cè)定，另一種對(duì)于籽粒采用本實(shí)驗(yàn)室改良的單粒（半粒）法采用酶標(biāo)儀進(jìn)行測(cè)定，該方法經(jīng)過本實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期驗(yàn)證，效率高、測(cè)定結(jié)果與國(guó)標(biāo)法無顯著差異。 XLA-1低直鏈淀粉基因的鑒定方法 已有的研究表明，微衛(wèi)星引物484/485與SNP標(biāo)記484/w2r（序列見表1）可解釋品種間直鏈淀粉含量變異方差的90%左右，本研究利用這兩對(duì)引物分別擴(kuò)增XLA-1、秈小占、華航一號(hào)，比較其（CT）n多態(tài)性和第一內(nèi)含子5′端剪切位點(diǎn)上單核苷酸位點(diǎn)G-T 的變異,探討Wxh調(diào)控直鏈淀粉含量的分子機(jī)理。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 前期研究表明，秈稻突變體XLA-1低直鏈淀粉性狀由非Wx低直鏈淀粉突變基因控制。本項(xiàng)目在前期研究基礎(chǔ)上,利用特異性功能引物鑒定XLA-1含有的突變基因與野生型Wx基因差異；運(yùn)用遺傳學(xué)手段明確XLA-1低直鏈淀粉突變基因與Wx基因的互作關(guān)系，闡明其遺傳機(jī)理；利用分子生物學(xué)手段定位XLA-1低直鏈淀粉突變基因，并獲得與其緊密連鎖的分子標(biāo)記，為水稻品質(zhì)改良提供理論依據(jù)和種質(zhì)材料。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：Wx基因編碼的淀粉合成酶是直鏈淀粉合成的關(guān)鍵酶。利用非Wx低直鏈淀粉基因資源，由于遺傳重組的存在，在雜交后代中可以較快得到中等直鏈淀粉含量的純合體。先進(jìn)性：本實(shí)驗(yàn)室利用空間誘變技術(shù)，經(jīng)過長(zhǎng)期觀察篩選，已經(jīng)得到多個(gè)秈型低直鏈淀粉含量突變體，這些突變體的獲得為深入闡明水稻直鏈淀粉調(diào)控機(jī)理奠定了材料基礎(chǔ)。獨(dú)特之處：本研究材料為秈型非Wx低直鏈淀粉調(diào)控基因，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)秈稻低直鏈淀粉研究報(bào)道較少。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 水稻是禾本科作物基因組研究的模式植物，目前在水稻中已經(jīng)報(bào)道的淀粉合成相關(guān)基因有20多個(gè), 但這些基因如何相互作用調(diào)控淀粉的含量與結(jié)構(gòu)尚未明確發(fā)現(xiàn)，因此，非Wx低直鏈淀粉基因的精細(xì)定位和克隆對(duì)研究禾本科作物的淀粉合成機(jī)理和品質(zhì)育種具有重要的意義?？筛鶕?jù)此結(jié)果育出穩(wěn)定遺傳的直鏈淀粉含量低的水稻品種，若用于生產(chǎn)則大大地解決了人們對(duì)于米飯口感品質(zhì)的要求。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘要：在前期研究基礎(chǔ)上，本研究以低直鏈淀粉突變體XLA-1為材料，利用SSR標(biāo)記與作圖群體，在第6染色體上端定位了一個(gè)非Wx基因lac（暫命名），該基因位于SSR標(biāo)記RM19288、RM19297之間，遺傳距離分別為5.05cM和4.1cM，且位于Wx基因的上端。通過與已定位的低直鏈淀粉突變基因位置比對(duì)，初步表明lac為一新的秈稻低直鏈淀粉含量基因。通過該基因的獲得，豐富了秈稻的低直鏈淀粉基因資源，也為該基因的精細(xì)定位和圖位克隆研究打下了良好的基礎(chǔ)
獲獎(jiǎng)情況
- 本作品于2011年3月獲校級(jí)“丁穎杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- （1）明確XLA-1低直鏈淀粉突變特性遺傳機(jī)理； （2）將秈型非Wx低直鏈淀粉突變基因lac定位于兩個(gè)分子標(biāo)記間，遺傳距離均小于5cM。
參考文獻(xiàn)
- [1] 胡培松, 翟虎渠, 萬建民,等. 中國(guó)水稻生產(chǎn)新特點(diǎn)與稻米品質(zhì)改良. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào), 2002, 4(4):33-39. [2] I. Mikami , N. Uwatoko, Y. Ikeda, et al. Allelic diversification at the wx locus in landraces of Asian rice. Theor Appl Genet, 2008, 116:979-989. [3] 何鳳華,曾瑞珍,席章營(yíng),等.不同Wax 基因型水稻的遺傳多樣性.分子植物育種,2003,1(2):179-186. [4] 舒慶堯,吳殿星,夏英武,等.秈稻和粳稻中蠟質(zhì)基因座位上微衛(wèi)星標(biāo)記的多態(tài)性及其與表觀直鏈淀粉含量的關(guān)系.遺傳學(xué)報(bào),1999，26(4)：350-358. [5] 張建勇，陳德全 李仕貴，馬玉清，等 。利用分子標(biāo)記鑒定水稻品種的Wx等位基因及其與直鏈淀粉含量的關(guān)系 作物學(xué)報(bào) 2005，04 [6] 包勁松 舒慶堯 吳殿星等 水稻W(wǎng)x基因（CT）n微衛(wèi)星標(biāo)記與稻米淀粉品質(zhì)的關(guān)系研究 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào) 2000.8（3）241-244
同類課題研究水平概述
- 根據(jù)與Wx基因等位性關(guān)系的不同，可將目前已報(bào)道的低直鏈淀粉含量突變體分為與Wx等位和非等位兩大類。其中Wx-mq，Wxop等屬于與Wx等位的低直鏈淀粉含量基因，而du,lam(t)等屬于與Wx非等位的基因。Wx-mq發(fā)現(xiàn)于日本培育的低直鏈淀粉栽培品種Milky Queen中,經(jīng)研究控制Milky Queen的低直鏈淀粉含量的基因是1個(gè)Wx的等位基因,并命名為Wx-mq[3]，Wx-mq基因已被克隆。 du基因是獨(dú)立于Wx的隱性單基因，該類型突變基因表型胚乳均為半透明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)8個(gè)du基因,分別命名為du-1，du-2，du-3,du-4，du-5，du(EM47)，du(2120)和du(2035)，其中du(2035)， du(EM47)位于第6染色體，du-4 du-1 du(2120)分別位于第4,7,9染色體上[6-8]。lam(t)基因來源于北海道品種Shiokari，該基因?yàn)榕cWx不等位的隱性單基因，位于第9染色體[4]。我國(guó)云南軟米品種毫屁、毫皮、毫木細(xì)和毫安悶的低直鏈淀粉性狀均由Wx復(fù)等位基因Wxhp控制[9]。目前du-1基因已被克隆[10]，尚未見到其它與Wx非等位低直鏈淀粉基因的克隆報(bào)道。 對(duì)于水稻直鏈淀粉含量變化的分子機(jī)理，目前的研究主要集中于Wx復(fù)等位基因，有關(guān)非Wx低直鏈淀粉基因的調(diào)控機(jī)理研究較少。水稻中主要存在Wxa和Wxb兩種等位基因[11]，Wxa等位基因廣泛存在于秈稻，而Wxb等位基因主要存在于粳稻中。已有研究表明Wxa和Wxb的蛋白積累量主要和第一內(nèi)含子的剪接效率有關(guān)[12]，Aryes等[13]設(shè)計(jì)了SNP標(biāo)記484/w2r用于分析直鏈淀粉含量變異。另外，該剪接位點(diǎn)上游存在一個(gè)(CT)n重復(fù)序列，序列重復(fù)次數(shù)與直鏈淀粉含量具有很高的相關(guān)性,秈稻品種(CT)n重復(fù)次數(shù)相對(duì)較少，粳稻相對(duì)較多，并根據(jù)此序列設(shè)計(jì)了特異性微衛(wèi)星引物484/485[14]。 在有關(guān)低直鏈淀粉合成調(diào)控機(jī)理方面，Zeng等[9]通過圖位克隆的方法得到了Du-1基因的全長(zhǎng)序列，分析表明，du-1基因與其野生型在第一外顯子（+1742）處存在一個(gè)堿基替換（堿基G突變?yōu)锳），從而導(dǎo)致了氨基酸序列錯(cuò)義突變（絲氨酸突變?yōu)樘扉T冬氨酸），功能研究表明du-1可能是一個(gè)淀粉合成的調(diào)節(jié)因子，通過影響Wxb基因前體mRNA的剪接效率而降低直鏈淀粉含量。
