水稻少蘖矮杆基因DFT的克隆和功能研究

分蘖和株高是影响稻米产量的重要农艺性状。对控制水稻分蘖和株高相关基因的克隆与功能研究不仅有助于解析水稻株型形成的分子机制，还可用于育种实践，提高水稻产量。我们利用一新的受单隐性核基因控制的少分蘖矮杆突变体dft (dwarfing and few tillering)，通过构建定位群体，发展分子标记，已经将该基因定位在第2染色体上91kb的物理距离内。本项目通过继续构建定位大群体，建立高饱和精细物理图谱，最终克隆DFT基因；构建不同的表达载体研究基因的功能，分析基因表达的时空性和组织特异性；并通过基因芯片和酵母双杂对相关基因和互作蛋白进行验证和功能分析。本项目研究将有助于深入了解水稻株高和分蘖的分子调控机制，为进一步研究水稻株型建成和分子育种打下坚实基础。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，分蘖和株高相关基因的克隆有助于水稻分子育种，促进其产量的提高。本项目获得了JX7/ZYQ8后代DH群体中分离的少蘖矮杆突变体dft，后又通过筛选武运粳7号的EMS诱变群体，发现了一个与dft等位的突变体dft2。该突变体分蘖4-6个，植株矮小，成熟穗子较野生型变小许多，但结实率正常；同时与钾营养吸收有关。遗传分析表明，dft突变表型由位于第2染色体上的一对隐性核基因控制。对dft突变基因进行分子标记定位和图位克隆，结果表明候选基因是LOC_Os02g20360基因，它编码tyrosine aminotransferase。在dft突变体中，该基因在编码区2505位G突变为A，导致相应编码蛋白甘氨酸（Gly）突变为谷氨酸（Glu）。用含野生型基因的表达载体转化dft2突变体，所获转基因株系在苗期缺钾培养条件下恢复到野生型亲本的水平，表明野生型LOC_Os02g20360基因互补了dft2突变体表型，从而证实该突变体表型是由LOC_Os02g20360基因序列单碱基突变引起的，命名为DFT。RT-PCR结果表明DFT基因在在根中表达量最高，推测该基因是在根中起作用。此外，RNA-Seq分析发现dft2和野生型中差异表达基因的数目共有3037个，KEGG pathway分析结果差异表达基因在新陈代谢途径、环境因素影响、遗传信息表达途径等中发挥主要的调控作用。