水稻少櫱矮桿基因DFT的克隆和功能研究

《水稻少櫱矮桿基因DFT的克隆和功能研究》是依託杭州師範大學，由薛大偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻少櫱矮桿基因DFT的克隆和功能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：薛大偉
• 依託單位：杭州師範大學

項目摘要

分櫱和株高是影響稻米產量的重要農藝性狀。對控制水稻分櫱和株高相關基因的克隆與功能研究不僅有助於解析水稻株型形成的分子機制，還可用於育種實踐，提高水稻產量。我們利用一新的受單隱性核基因控制的少分櫱矮桿突變體dft (dwarfing and few tillering)，通過構建定位群體，發展分子標記，已經將該基因定位在第2染色體上91kb的物理距離內。本項目通過繼續構建定位大群體，建立高飽和精細物理圖譜，最終克隆DFT基因；構建不同的表達載體研究基因的功能，分析基因表達的時空性和組織特異性；並通過基因晶片和酵母雙雜對相關基因和互作蛋白進行驗證和功能分析。本項目研究將有助於深入了解水稻株高和分櫱的分子調控機制，為進一步研究水稻株型建成和分子育種打下堅實基礎。

結題摘要

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，分櫱和株高相關基因的克隆有助於水稻分子育種，促進其產量的提高。本項目獲得了JX7/ZYQ8後代DH群體中分離的少櫱矮桿突變體dft，後又通過篩選武運粳7號的EMS誘變群體，發現了一個與dft等位的突變體dft2。該突變體分櫱4-6個，植株矮小，成熟穗子較野生型變小許多，但結實率正常；同時與鉀營養吸收有關。遺傳分析表明，dft突變表型由位於第2染色體上的一對隱性核基因控制。對dft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LOC_Os02g20360基因，它編碼tyrosine aminotransferase。在dft突變體中，該基因在編碼區2505位G突變為A，導致相應編碼蛋白甘氨酸（Gly）突變為谷氨酸（Glu）。用含野生型基因的表達載體轉化dft2突變體，所獲轉基因株系在苗期缺鉀培養條件下恢復到野生型親本的水平，表明野生型LOC_Os02g20360基因互補了dft2突變體表型，從而證實該突變體表型是由LOC_Os02g20360基因序列單鹼基突變引起的，命名為DFT。RT-PCR結果表明DFT基因在在根中表達量最高，推測該基因是在根中起作用。此外，RNA-Seq分析發現dft2和野生型中差異表達基因的數目共有3037個，KEGG pathway分析結果差異表達基因在新陳代謝途徑、環境因素影響、遺傳信息表達途徑等中發揮主要的調控作用。