水稻黄绿叶基因YGL4的遗传分析和分子定位

成熟期从小区中随机选取 5 株, 考查株高、有 效穗、穗长、一次枝梗数、主穗实粒数、千粒重、 结实率等农艺性状, 利用 Microsoft Excel 软件进行 统计分析。 1.4 遗传分析
2007 年 夏 在 西 南 大 学 水 稻 研 究 所 配 制 西 农 1A×ygl4 杂交组合, 2007 年秋于海南播种 F1, 获得 F2 代种子。2008 年夏在西南大学 水 稻研究所 播 种 F2 代, 对每株进行叶色表型调查。 1.5 DNA 提取
有效穗
Effective panicle
株高
Plant height (cm)
主穗长
Main panicle length (cm)
主穗实粒数
Filled grain number of main panicle
一次枝梗数 First branch number
千粒重
1000-grain weight (g)
水稻黄绿叶基因 YGL4 的遗传分析和分子定位
刘梦梦 桑贤春 凌英华 杜 鹏 赵芳明 杨正林 何光华*
西南大学水稻研究所 / 农业部西南作物遗传改良与育种重点开放实验室, 重庆 400716
摘 要: 通过 EMS 诱变恢复系缙恢 10 号, 获得了一个稳定遗传的全生育期黄绿化叶色突变体。其叶绿素总含量稳 定在 2.01~2.28 mg g−1 之间, 仅有对照的 38.2%~50.5%。与对照相比, 黄绿叶突变体的有效穗和株高显著下降, 而主 穗长、一次枝梗数、主穗实粒数、结实率、千粒重则无明显差异。遗传分析表明该性状受 1 对隐性核基因控制, 命 名为 YGL4。利用微卫星标记将 YGL4 定位于第 10 染色体微卫星标记 RM3123 和 RM590 之间, 分别距其 7.6 cM 和 7.8 cM。在两标记间进一步设计 SSR 引物, 将该黄绿叶基因定位于 RM1162 和 RM7093 之间, 分别距其 1.8 cM 和 4.0 cM。为该 YGL4 基因的分子标记辅助选择育种和图位克隆奠定了基础。 关键词: 水稻(Oryza sativa L.); 黄绿叶; 遗传分析; 分子定位
于苗期选取幼嫩的叶片按 CTAB 法提取亲本和 基因池 DNA[18]。群体 DNA 按碱煮法提取[19]。 1.6 SSR 分析
参照 /microsat/, 由上海
生工生物工程有限公司合成 SSR 引物。PCR 反应总 体系为 25 μL, 含 2.5 μL 10×PCR buffer、1.3 μL 25 mmol L−1 MgC12、1.0 μL 2.5 mmol L−1 dNTPs、16.0 μL 的 ddH2O、2.0 μL 10 μmol L−1 引物、2.0 μL 模板 DNA、0.2 μL 5 U μL−1 Taq DNA 聚合酶。PCR 反应 程序为 94℃预变性 5 min; 94℃变性 30 s, 55℃退火 30 s, 72℃复性 1 min, 35 个循环; 72℃延伸 10 min。 PCR 产物经 10%的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳, 快 速银染后观察[20]。 1.7 遗传图谱的构建
Rice Research Institute of Southwest University / Key Laboratory of Southwest Crop Genetic Improvement and Breeding, Ministry of Agriculture, Chongqing 400716, China
13.9 B
91.7 B
20.8 A
168 A
10.9 A
22.2 A
WTBiblioteka 19.3 A100.7 A
20.5 A
Abstract: A leaf color mutant was obtained by EMS treating seeds of restorer line Jinhui 10, this mutation showed complete yellow green leaves during the life, and could be regenerated and inherited stably according to the observation of 5 generations. The content of its total chlorophyll ranged from 2.01 to 2.28 mg g−1, which was only 38.2% to 50.5% of the original parent. Compared with the original parent, the mutation had no significant difference in the traits of main panicle length, first branch number, filled grain number of main panicle, seed setting rate and 1000-grain weight, except the effective panicle and plant height which were decreased significantly. Genetic analysis of F2 populations confirmed that the mutational character was controlled by a single recessive nuclear gene, temporarily designated as YGL4. The gene was mapped between two microsatellite markers RM3123 and RM590, with genetic distances of 7.6 and 7.8 cM to the two markers respectively. New microsatellite markers were designed between RM3123 and RM590, and the YGL4 gene was final mapped between RM1162 and RM7093, with genetic distances of 1.8 and 4.0 cM to each of them respectively. This result provided a foundation of molecular marker-assisted breeding and map-based cloning of YGL4 gene. Keywords: Rice (Oryza sativa L.); Yellow green leaf; Genetic analysis; Molecular mapping
水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作 物之一, 是全球超过 50%人口的主要食物和热量来 源。叶片是植物进行光合作用的主要器官, 水稻产 量的 95%来自于叶片的光合作用, 叶绿体除了光合 作用外, 还参与了氨基酸、脂肪酸、植物生长物质、
核苷酸、维生素以及次生代谢产物的合成[1]。因此, 叶片器官的突变对水稻的光合作用乃至生长发育都 会产生重要的影响。近年来, 叶色突变体的利用价 值越来越受到关注, 现已成为研究植物光合作用机 制、叶绿素生物合成途径、叶绿体的发育和遗传控
选取西农 1A × ygl4 群体的 F2 为作图群体。将 具有 ygl4 带型的单株记为 B, 具有西农 1A 带型的单 株记为 A, 具有 F1 带型的单株记为 H, 用 Mapmaker 3.0 进行数据分析和作图。用 Kosambi 函数将重组率 转化为遗传距离。
2 结果与分析
2.1 ygl4 的表型和主要农艺性状 ygl4 全生育期所有叶片均表现为黄绿色(图 1),
本研究由国家自然科学基金项目(30871495), 教育部新世纪优秀人才计划项目, 重庆市杰出青年基金项目(2008BA1033)资助。 * 通讯作者(Corresponding author): 何光华, E-mail: hegh@ Received(收稿日期): 2008-11-22; Accepted(接受日期): 2009-02-17.
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作物学报
第 35 卷
制机理的特殊材料[2-5], 同时叶色突变体在高光效育 种和标记性状的利用上也具有重要的应用价值[6-8]。
据不完全统计, 目前报道的水稻叶色突变的相 关基因已经超过 80 个, 这些突变体大致可分为白化 型、黄化型、条纹型、转绿型、斑马叶等 5 大类。 其中黄化叶色突变体出现最多, 且大多数受隐性核 基 因 控 制 [9-10], 已 对 部 分 基 因 进 行 了 染 色 体 定 位[11-13], 除了第 12 染色体外, 其余 11 条染色体上均 有分布。在被定位的基因中至少 6 个叶色基因已被 克隆[14-16]。
1 材料与方法
1.1 供试材料 缙恢 10 号是西南大学水稻研究所选育的优良三
系杂交水稻恢复系, 已培育出多个品种通过国家或省 审定。利用 EMS 诱变缙恢 10 号种子, 获得了一个黄 绿叶突变体, 经过连续自交 5 代, 遗传性状稳定。 1.2 叶绿素含量的测定
在苗期、抽穗期和成熟期测定突变体和对照缙 恢 10 号的叶绿素含量。突变体和对照各取 5 株独立 测定, 测定部位为倒二叶, 时间为上午 8:30~9:00, 测定方法参照 Lichtenthaler[17]。 1.3 农艺性状的考查与分析
我们在 EMS 诱变籼稻恢复系缙恢 10 号后代中 发 现 一 个 稳 定 遗 传 的 黄 绿 叶 突 变 体 ygl4 (yellow green leaf 4), 对其形态、叶绿素动态含量、主要农 艺性状、遗传特性等进行了分析, 并利用微卫星标 记对该基因进行了定位, 以期为突变基因的克隆及 叶绿素缺失机理研究奠定基础。