四川农大最新文章：关键突变体的鉴定及其基因定位

　　2016年09月19日讯 籽粒灌浆是水稻（Oryza sativa）生长发育过程中极为重要的阶段，涉及复杂的遗传调控网络和环境互作，直接关系到水稻产量和品质的形成。来自四川农业大学水稻研究所等处的研究人员通过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变籼稻品种宜香1B,筛选到一个能稳定遗传的籽粒灌浆延长突变体gef1（grain extended filling 1）。研究人员发现这一重要突变体是一个灌浆延迟、籽粒变大突变体，突变性状能稳定遗传，连续世代自交不产生分离性状；该性状由一对隐性核基因控制，并将其定位于水稻第3染色体上，为进一步研究水稻灌浆分子机制与调控网络奠定了基础。

　　水稻（Oryza sativa）进入生殖生长后，籽粒灌浆成为了极其重要的过程。水稻籽粒灌浆是光合同化物向籽粒转运、积累的过程。大穗型水稻灌浆过程中存在严重的灌浆差异问题，位于穗下部的籽粒往往灌浆不充分，结实率低，严重限制其高产潜力的发挥。造成水稻籽粒灌浆速率降低的原因，大致可分为光合同化物供应限制、库限制以及“流”不畅。目前水稻籽粒灌浆研究主要集中在温度、土壤水分、矿物质营养元素、同化物代谢相关酶活性以及植物激素等对灌浆的影响， 而对于水稻籽粒灌浆的遗传基础研究相对较少。

　　为促进培育高产优质水稻品种的研究，近几年，四川农业大学水稻研究所的吴先军实验室以籼稻材料宜香1B为野生型通过甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulphonate, EMS）诱变创制了十分丰富的水稻突变体库，并积累了丰富的突变体筛选与定位经验。该突变体库表型主要涉及株叶形态（株高、叶色、叶形、分蘖等）、穗部形态（粒形、花发育、穗形、灌浆、颖壳颜色）等，其遗传背景相对明确。

　　这项研究报道了来自该突变体库的一个水稻籽粒灌浆突变体gef1,对其进行了农艺性状调查、生理生化特性测定、组织细胞学观察、相关基因表达分析、遗传分析以及基因定位等研究。

　　研究人员发现与野生型相比，该突变体灌浆速率下降，灌浆延长约30 d,且籽粒变大，结实率下降。相关生理指标测定表明，突变体gef1在整个灌浆过程中光合同化物供应正常，但同化物的分配与转化效率较低。对突变体gef1组织细胞学观察发现，穗轴与茎秆部位的大维管束数量减少， 表明同化物的运输效率降低是影响灌浆速率的原因之一；颖壳内表皮细胞纵向伸长且数量增多，推测籽粒大小的改变与细胞的数量及形状有关。

　　基因表达分析表明，gef1影响籽粒中糖代谢相关酶的表达；传分析表明，该突变表型受单隐性核基因控制，利用图位克隆法将gef1基因定位于水稻第3染色体短臂标记InDel3-1与InDel3-2之间198 kb的范围内，在该区域内尚未有与水稻籽粒灌浆相关基因的报道。

　　这些结果表明，gef1是一个灌浆延迟、籽粒变大突变体，突变性状能稳定遗传，连续世代自交不产生分离性状；该性状由一对隐性核基因控制，并将其定位于水稻第3染色体上，为进一步研究水稻灌浆分子机制与调控网络奠定了基础。