《水稻穗粒數及葉寬窄變化的遺傳及細胞分子機制研究》是依託復旦大學，由羅小金擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水稻穗粒數及葉寬窄變化的遺傳及細胞分子機制研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅小金
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
遺傳改良是提升作物產量和品質的最重要推動力，但其潛力的發揮受到了常規育種技術的嚴重製約。基於功能基因組學知識和技術的分子設計育種是克服常規育種技術瓶頸的有效途徑。品種分子設計的核心是對關鍵基因或QTLs功能的認識，因此水稻產量及重要農藝性狀基因的克隆及功能鑑定成為了研究的熱點。我們從大穗型秈稻品種桂朝2號群體中鑑定了一個自然發生的小穗窄葉突變體gl3，遺傳分析表明gl3為單基因控制。利用gl3與廣親和粳稻品種02428的12125株F2群體，把gl3定位到第3號染色體長臂端245kb區域的範圍內。本研究將進一步精細定位及克隆gl3，進而分析其功能，剖析野生型GL3在我國雜交稻親本中的遺傳變異，明確GL3基因控制穗粒數與葉寬的細胞分子機理，為我國新興起的分子品種設計提供重要的設計元件，也為我國超級稻育種提供基因資源和理論依據。
結題摘要
本項目針對一個小穗窄葉突變體進行了表型考查、遺傳分析、基因定位、基因候選及克隆研究。旨在為我國新興起的分子品種設計提供重要的設計元件，也為我國超級稻育種提供基因資源和理論依據。本項目為青年基金，研究經費20萬，研究期限為3年，任務是分離克隆影響小穗窄葉的基因gl3，發表1-2篇SCI論文，並培養1-2名研究生。到目前為止，對gl3突變體進行了精細定位、基因候選以及遺傳轉化，並已獲得T0代轉基因苗，分離克隆工作基本完成，培養了一個名碩士(已畢業)，另一名碩士生接替功能研究工作，目前已發表3篇SCI論文，影響因子超過7分。本項目還未最後完成，該突變體基因的功能研究還在進行，我們將繼續開展後面的工作，直至項目圓滿完成，所取得的成果也將標註由本基金項目資助。對目前已取得的成果總結如下：1、鑑定了一個在回交過程中自然發生的小穗窄葉突變體gl3 (grain number and leaf shape)，與桂朝2號的回交F1群體不出現小穗窄葉表型，在F2群體中分離出1/4比例的小穗窄葉植株，表明gl3由隱性單基因控制。2、通過分析gl3與對照桂朝2號及02428的F2大群體，把gl3精細定位在第3號染色體的長臂未端標記M21與M22之間的31kb區域內。基因注釋表明，定位區間內有6個表達基因。3、通過全基因重測序方法，獲得突變體gl3與桂朝2號的基因組序列；通過表達譜晶片分析，獲得突變體gl3與桂朝2號的差異表達基因。通過定位區間內基因組的結構與表達差異，確定了一個基因注釋編號為LOC_Os03g63580的磷酸酯酶基因為候選基因，並進行了遺傳轉化，基因的功能研究正在進行。已有的研究表明，LOC_Os03g63580是一類基礎代謝酶基因，參與糖類(碳水化合物)與脂類代謝；在突變體中的表達量大幅降低，低於對照桂朝2號表達量的1/2，影響了植株的生長發育。4、細胞學剖析發現，小穗窄葉植株中的根系皮層薄壁細胞減少，導致根系變細；莖桿細胞、外圍維管束減少，導致莖桿變細；葉脈數減少導致葉片變窄。由此表明，突變體gl3植株個體變小變細是由於營養器官細胞數目減少所致。
