《水稻種子活力相關基因qGI-11的克隆及作用機理研究》是王州飛為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水稻種子活力相關基因qGI-11的克隆及作用機理研究
- 項目類別 ：面上項目
- 依託單位 ：南京農業大學
- 項目負責人：王州飛
科研成果,結題摘要,
科研成果
序號 | 標題 | 類型 | 作者 |
|---|---|---|---|
1 | Physiological characteristics and related gene expression genetic analysis of after-ripening on seed dormancy release in rice | 期刊論文 | 王州飛| |
2 | Identification of genes involved in rice seed priming in the early imbibition stage | 期刊論文 | 王州飛| |
3 | Physiological characteristics of seed reserve utilization during the early seedling growth in rice | 期刊論文 | 王州飛| |
4 | Association mapping of seed germination and seedling growth at three conditions in indica rice (Oryza sativa L.) | 期刊論文 | 王州飛| |
5 | Identification of QTLs with Additive, Epistatic, and QTL × Seed Maturity Interaction Effects for Seed Vigor in Rice | 期刊論文 | 王州飛| |
6 | Identification of QTLs with additive, epistatic and QTL × development interaction effects for seed dormancy in rice | 期刊論文 | 王州飛| |
7 | Dynamic quantitative trait loci analysis of seed reserve utilization during three germination stages in rice | 期刊論文 | 王州飛| |
8 | Dynamic quantitative trait locus analysis of seed vigor at three maturity stages in rice | 期刊論文 | 王州飛| |
9 | Dynamic quantitative trait loci analysis of seed dormancy at three development stages in rice | 期刊論文 | 王州飛| |
結題摘要
種子活力是種子的重要品質，揭示水稻種子活力的遺傳及分子機理，培育種子活力高的水稻品種對水稻生產具有重要意義。本項目通過多代連續回交，獲得了以IR28或大關稻為背景的多世代回交群體，並構建了多個近等基因系群體。利用構建的回交群體，分別在不同溫度條件下檢測到新的控制種子發芽速度QTLs。通過圖位克隆方法將控制種子發芽速度主效基因qGI-11精細定位於54 kb物理區間內，根據基因組資料庫、EST信息在該區間預測到7個候選基因。利用PCR方法克隆候選基因，通過比較候選基因雙親序列，同時比較近等基因系候選基因表達差異，初步確定候選基因為2-酮戊二酸/蘋果酸轉運蛋白OsDTC（Os11g24450）。生物信息學分析表明，OsDTC編碼一個線粒體轉運蛋白，具有轉運二羧酸和三羧酸功能；基因位於11號染色體上，含有6個外顯子，基因編碼區全長為1388bp，編碼310個胺基酸，含有3個保守結構域，在N端共有3個跨膜區。qRT-PCR分析表明OsDTC在水稻的各個組織中均有表達，其中在葉片中表達量最高，葉鞘和16cm穗中表達量次之，而在莖、8cm穗和12cm穗中的表達量較低。近等基因系研究發現NILIR28種子發芽速度顯著快於NILDGD，轉基因株系表型鑑定發現WT的發芽率均顯著高於過表達株系OE-72、OE-73，結果證明OsDTC是控制種子發芽速度的候選基因，對種子發芽速度具有負調控作用，來源於IR28的qGI-11等位基因能有效提高種子發芽速度。轉錄組分析表明，在種子萌發早期和晚期分別有1452和625差異表達基因受OsDTC調控，GO分析表明上述差異基因主要參與種子脅迫回響、細胞回響等代謝路徑。結合qGI-11基因兩側高密度分子標記，開發了與qGI-11緊密連鎖的標記YBR20、YB21和M26614可以用於後期分子標記輔助選擇育種利用。qGI-11能提高水稻種子活力但不會影響水稻產量、農藝性狀，獲得了3個可以套用於水稻種子活力遺傳改良的育種中間材料。種子發芽速度快慢、發芽整齊度高低是衡量種子活力高低的重要指標之一，目前相關QTL克隆未見報導。本項目對qGI-11克隆與功能研究，有助於揭示水稻種子活力的分子機理；利用獲得的近等基因系和轉基因株系，以及開發的實用分子標記，能通過分子標記輔助選擇方法聚合水稻高種子活力基因，為高活力水稻品種培育提供基礎。
