一個新的水稻黃化轉綠標記基因的圖位克隆

《一個新的水稻黃化轉綠標記基因的圖位克隆》是鄧曉建為項目負責人，四川農業大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一個新的水稻黃化轉綠標記基因的圖位克隆
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鄧曉建
• 依託單位：四川農業大學

項目摘要

葉色標記可作為提高雜交水稻特別是兩系雜交水稻的種子純度的途徑之一，防範可能給生產造成的重大損失。糖脂不僅是葉綠體光合膜組成型膜脂，還以結構型膜脂形式存在，在光合膜的多種生理功能方面尤其是在光合作用中起著很重要的作用。我們通過化學誘變獲得一份水稻黃化轉綠突變體gry79，其突變性狀受一對隱性核基因控制。已將該基因精細定位於第2染色體長臂約87kb區域內(有1個標記與目標基因共分離)，且在該區域發現一個候選基因編碼葉綠體糖脂合成途徑中的一個關鍵酶，測序表明該基因序列在突變體內有1個鹼基替換，導致1個胺基酸變化，是一個新基因。本項目擬克隆該基因，並通過轉化互補驗證，相關中間產物檢測，酶學實驗，葉綠體顯微結構觀察，以及以及表型特徵觀察，農藝性狀和生理特性分析等，了解該基因的功能。這對探討水稻葉綠體糖脂合成和光合作用機理等方面具有重要的理論意義，並作為標記基因在雜交水稻育種中具有重要的套用價值。

結題摘要

葉色標記可套用於及早鑑定雜交水稻的種子純度，高效排除假雜種，防範可能給生產造成的重大損失，因而倍受關注。另一方面，金屬-β-內醯胺酶和三螺旋轉綠因子在高等植物中的功能研究還很少。本項目通過化學誘變獲得一份水稻黃化轉綠突變體gry79，該突變體葉片在3葉期以前表現黃綠色，第4葉開始逐漸轉綠，6葉期以後恢復到正常綠色。該突變體的黃化葉片中，葉綠素和類胡蘿蔔素含量下降，葉綠體發育受到抑制。遺傳分析表明，gry79突變表型由位於第2染色體上的一對隱性核基因控制。對gry79突變基因進行分子標記定位和圖位克隆，結果表明候選基因是Os02g33610基因，它編碼一個含有金屬-β-內醯胺酶結構域和三螺旋DNA結合域的嵌合蛋白。在gry79突變體中，該基因在編碼區4209位C突變為T，導致編碼蛋白第387位絲氨基(Ser)突變為苯丙氨酸(Phe)。用含野生型基因的表達載體轉化gry79突變體，所獲轉基因株系在幼苗期呈綠色表型，其葉片葉綠素和類胡蘿蔔素含量恢復到野生型親本的水平，表明野生型Os02g33610基因互補了gry79突變體表型，從而證實該突變體表型是由Os02g33610基因序列單鹼基突變引起的。該基因在水稻中是首次克隆，暫命名為GRY79。此外，gry79突變體在3葉期以前的黃化表型對成熟期重要農藝性狀的影響較小，故gry79突變基因可作為葉色標記基因，用於雜交稻秧苗早期有效鑑定和高效排除假雜種，因而具有重要套用價值。