水稻粒长基因GS3-2的图位克隆及其分子生物学机理研究

水稻长粒是水稻优质性状之一同时也是重要的产量性状。本研究在前期发现并精细定位水稻第3染色体上控制粒长主效QTL（GS3-2）和构建的珍汕97（GS3-2）近等基因系材料的工作基础之上，通过基于图谱的基因克隆法克隆GS3-2基因。同时通过转基因技术、互补测验进一步验证GS3-2基因，利用RNAi抑制技术、cDNA芯片技术以及RT-PCR等获得与GS3-2表达的相关基因及其差异表达模式。另外结合酵母双杂交试验、表达谱分析和亚细胞定位技术探讨GS3-2的分子生物学机理。研究结果为培育高产优质水稻新品种提供理论依据。

【摘要】：对两籼稻珍汕97和SLG杂交而来的重组自交系分析粒型形状，我们检测一个位于第三染色体上在SSR标记RM156和MGR2513之间的一个粒长QTL——qGS3.2。通过大小为396株的，对qGS3.2的随机群体的QTL分析发现，该QTL可以解释群体粒长变异的27.31%，其加性效应为0.65mm。通过发展大群体，克隆粒长基因GS3.2。该基因属不完全显性基因，在表型上，杂合基因型的表型值位于纯和基因型的表型值之间。GS3.2位于STS标记S144和S153之间，大约40kb的区段内。通过对双亲间基因组内比较测序和水稻开花期的基因表达模式的分析，确定了4个候选基因分别命名为GS3.2-1、GS3.2-2、GS3.2-3和GS3.2-4。对这四个候选基因分别进行遗传转化，确定GS3.2并分析其功能，并根据实验结果，推断GS3.2是位于qGS3.2内不同于GL3.1的一个微效粒长基因。