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水稻粒宽是粒形和粒重的重要组成因素,也是影响水稻产量的因素之一,对控制水稻粒宽性状的基因进行精细定位、图位克隆以及功能分析对作物遗传育种具有重要意义。单片段代换系消除了遗传背景的干扰,为水稻的数量性状基因座的鉴定和定位,以及等位分析提供了良好的材料。本研究利用单片段代换系建立了2000个单株的分离群体对水稻粒宽QTL,Gw-8进行精细定位;运用RT-PCR确定候选基因;通过对表型和候选基因编码区序列差异的分析,鉴定出基因序列的单倍型及等位基因。
1.利用单片段代换系发展2000株的作图群体,并利用网上的公共序列设计位置特异标记,进一步对粒宽QTL Gw-8进行基因定位,最终将Gw-8定位在RM502和PSM736之间的12.6kb的物理范围内,与PSM709、PSM710和PSM711共分离。
2.利用网上生物信息及其分析软件对定位区域的12.6kb的序列进行基因预测,结果在该区域内只有2个开放阅读框,其中第2个开放阅读框在日本晴全长cDNA数据库中有相应cDNA全长信息。根据基因预测的编码区信息,设计引物,对水稻孕穗期四个不同的部位进行反转录表达分析,最终确定第2个开放阅读框为Gw-8的候选基因。
3.对华粳籼74和12个来自不同供体的单片段代换系的粒宽表型进行比较,并根据日本晴上候选基因的序列,设计引物扩增编码区基因组DNA,运用EcoTILLING技术以及DNA测序,比较它们之间的序列。在13个供试材料中鉴定出6种单倍型,分析其相应的粒宽表型,认为在第一外显子上的2处序列变异引起氨基酸差异可能是导致粒宽表型显著差异的主要原因。
本研究运用单片段代换系建立定位群体对水稻粒宽QTLGw-8进行精细定位,确定其候选基因,对该候选基因的编码区进行了等位分析,对阐明水稻粒宽的分子机理具有参考价值,并为水稻粒形设计育种奠定了基础和提供了良好的材料。