水稻细长秆突变体sr10的鉴定与基因定位
委刚, 陈单阳, 任德勇, 杨宏霞, 伍靖雯, 冯萍, 王楠
作物学报
2022, 48 ( 8):
2125-2133.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.12052
本研究报道的突变体sr10 (slender rice 10)是由籼稻保持系西农1B经甲酰磺酸乙酯(EMS)诱变而成, 表现为茎细长, 雄性不育。细胞学观察显示, sr10细胞变长, 维管束变少。冷冻切片和叶绿素含量测定表明, sr10的叶绿素含量大幅下降, 导致光合速率下降, 但气孔导度的降低可能提高其抗旱性。通过激素含量测定发现, sr10中IAA和GA3水平显著升高, 而ABA含量显著降低。qRT-PCR分析表明, GAs通路相关基因表达下调, IAA通路相关基因表达异常。遗传分析表明, sr10的突变表型受单个隐性核基因控制。SR10定位于3号染色体的分子标记LIND12和28.5~4之间的175.7 kb的区域内。本研究结果为SR10的克隆和功能分析奠定了基础。
标记
Marker | 正向序列
Forward primer(5'→3') | 反向序列
Reverse primer(5'→3') | | ZTQ67 | CATGTTCCAAGTATTCCTGGG | CGAATGCTAGTGCCCTAGCT | | LIND16 | TGCGTGACAACAGATACAGGATACA | TGAAATGTTAGCGATTCCTCTTTCG | | LIND24 | TTTGGGAGTCGCTGCACTACA | GCGCAAGGGCAAATTTCTA | | F41-54 | CTGCTTCTGTCGCCACCG | GATTCCTTGGTCGCCTGCC | | LIND12 | TAGGCCCTGCAAACTTGTTTAATAG | CCTGCTCGTAGTTATGAGTGCTTG | | 28.5-4 | GAGGATGAACTTCACTTACCCTCAAAG | GCAGCGAGACTAGAAACTACTCCTCC | | RM186 | TCCTCCATCTCCTCCGCTCCCG | GACGAAGAAGGCCACCACGCCC |
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表S1
本研究所设计的分子标记
正文中引用本图/表的段落
采用BSA方法[17]进行遗传定位。利用 http://gramene.org/database和Vector NTI Advance 11.5软件开发新的多态分子标记(附表1), 由北京擎科生物科技有限公司合成。初定位分别采用野生型和突变型基因池DNA, 均包含10株单株。F2隐性株系表现出与1B (A)、sr10 (B)和1B与sr10杂交F1 (H)相似的带型, 按[(H+2A)/2n]100%计算遗传距离百分比, 构建连锁图谱, n为SR10基因定位所用F2隐性株数[18]。通过网站(http://gramene.org/)检索区间内的注释基因, 通过网站(http://www.ricedata.cn/index.htm)对基因进行注释和分析。
遗传分析表明sr10的突变性状是由单个隐性核基因控制的。通过基因定位, 将SR10定位于3号染色体上的分子标记Lind12和28.5~4之间, 物理距离为175.7 kb。该区域共发现20个注释基因, 包含2个已克隆的基因。一个是OsTB1, 水稻侧枝负调控因子, 编码TCP家族转录因子, 调控侧芽的生长, 但不影响顶端分生组织的发育[46]。另一个是SLR1/OsGAI, 它编码DELLA蛋白, 是GA信号传导的中间调节器[47]。对这2个基因的启动子区域、编码区和非编码区进行测序, 但均未检测到任何的突变, 并且sr10与ostb1的表型完全不同, 因此OsTB1不是候选基因; sr10与slr1的表型相似, 但据研究报道, SLR1基因的突变会导致水稻幼苗内源脱落酸水平的提高和赤霉素水平的降低[48], 这显然与sr10中ABA水平降低和GA3水平上升的实验结果相斥, 因此sr10很有可能是一个新的水稻株高相关突变体。
附表 请见网络版: 1) 本刊网站 http://zwxb.chinacrops.org/; 2) 中国知网 http://www.cnki.net/; 3) 万方数据 http://c.wanfangdata.com.cn/Periodicalzuowxb.aspx。
本文的其它图/表
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表S2
本研究所用的qRT-PCR引物
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图1
sr10的表型鉴定
a1~a6: 4~60 d的WT和sr10的表型观察, 标尺分别为17.5、41、69.2、102、191和309 mm; b: 4~60 d的WT和sr10的株高; c: 4~60 d的WT和sr10的根长; d: 成熟期WT和sr10的叶长; e: 成熟期WT和sr10的叶宽; f: WT和sr10的分蘖数; First: 倒一叶; Second: 倒二叶; Third: 倒三叶; *: P < 0.05; **: P < 0.01。
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图2
sr10的细胞学观察
a: WT的叶片上表皮, 标尺为35 μm; b: sr10的叶片上表皮, 标尺为35 μm; c: WT的叶片下表皮, 标尺为35 μm; d: sr10的叶片的下表皮, 标尺为35 μm; e: WT的鞘外壁, 标尺为35 μm; f: sr10的鞘外壁, 标尺为35 μm; g: WT的鞘内壁, 标尺为35 μm; h: sr10的鞘内壁, 标尺为35 μm; i: WT与sr10的倒一节间横截面, 标尺为1.1 mm; j: WT和sr10的维管束数目; 白色箭头用于指示保卫细胞, 红色箭头用于指示细胞长度, 红色椭圆用于指示维管束; **: P < 0.01。
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图3
sr10的育性鉴定
a: WT和sr10的小穗, 标尺为2.1 mm; b, c: WT和sr10的花药, 标尺为2.8 mm (b)和3.5 mm (c); d: WT的花粉I2-KI染色, 标尺为115 μm; e: sr10的花粉I2-KI染色, 标尺为115 μm; f: WT和sr10的花粉育性统计; g: WT和sr10的结实率; **: P < 0.01。
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图4
sr10的叶绿素含量和光合指标的测定
a: WT和sr10叶片的冷冻切片和荧光观察, Bar: 26 μm; b: 叶绿素a含量; c: 叶绿素b含量; d: 总叶绿素含量; e: 类胡萝卜素含量; f: 净光合速率(Pn); g: 气孔导度(Gs); h: 细胞间CO2浓度(Ci); i: 蒸腾速率(Tr); First: 倒一叶; Second: 倒二叶; Third: 倒三叶; *: P < 0.05; **: P < 0.01。
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表S3
ssr1的遗传分析
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图5
水稻3号染色体上SR10的分子定位
N = 229: 用于初定位的F2隐性群体; n = 990: 用于精细定位的F2隐性群体。
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表S4
定位区间内的注释基因
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图6
sr10中激素含量的测定及相关基因的表达分析
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