利用一个F_(2∶3)单基因分离群体精细定位水稻穗顶部退化基因ATS1

水稻穗顶部退化(PAA,panicle apical abortion)是一种典型的数量性状,极容易受环境条件的影响。Ats1是一个来自于秋光和七山占的染色体片段置换系,先前的连锁分析发现,它在第8号染色体上带有一个穗顶部退化基因ATS1(Aborted Top Spikelet 1),与先前定位的qPAA8位置近似。通过比较北京地区2018年与其他年份的气候差异,以及在不同生长环境条件下Ats1的穗顶部退化表型时发现,穗顶部退化表型与生长环境条件高度关联。在2018年的高温生长条件下,Ats1穗顶部退化程度相对减轻,说明高温降低了Ats1穗顶部退化表型的发生率。此外,通过IRAT129和Ats1杂交配置的F_(2)群体的遗传分析,发现穗顶部退化的遗传分离明显偏离单基因显性遗传的3退化∶1正常的分离比例,说明Ats1置换系中可能还存在其他穗顶部退化基因。基于F_(2∶3)家系群的表型分析,筛选出单基因分离家系18C4013,进一步将ATS1基因定位于57 kb区域内,为最终克隆该基因奠定了基础,其表型鉴定及单基因家系分离的方法可以被进一步用于其他受环境条件影响的复杂性状的基因精细定位。

水稻穗顶部退化突变体tutou3的基因精细定位

水稻穗顶部退化在水稻生产中时有发生,影响水稻的穗粒数,严重时会导致水稻产量下降。目前,虽然从水稻穗顶部退化突变体中已经鉴定出了一些基因如PAA1、PAA2、TUT1等,但是对穗顶部退化发生的分子机制的认知仍十分有限。本研究报道了一个穗顶部退化的隐性突变体tutou3的基因定位及克隆结果。该突变体在营养生长时期表现为株高变矮,穗发育后期穗顶部发生严重退化,每穗实粒数、穗长、千粒重极显著降低。遗传分析表明,tutou3受1对隐性基因控制。利用tutou3×IRAT129杂交组合F2分离群体中的856个穗顶部退化极端个体,将基因TUTOU3定位在了4号染色体长臂端的29 kb区间内,测序研究发现,区间内一个编码质膜H+-ATP酶基因LOC_Os04g56160的第8外显子存在1个C→A单碱基替换,导致第608个氨基酸从丙氨酸突变为天冬氨酸。qRT-PCR分析发现,TUTOU3基因在水稻中呈组成型表达,在突变体中该基因表达量下降。诱发穗顶部细胞程序性死亡的基因OsVPE2和OsVPE3在突变体tutou3中表达量极显著上升。对TUTOU3基因的深入研究将会揭示H+-ATP酶在穗顶部细胞的生长发育中的作用,有助于深入阐明穗顶部退化在细胞水平上发生的机制。

来源于嗜热真菌Talaromyces leycettanus JCM12802的类膨胀素基因鉴定及功能探究

挖掘新颖的类膨胀素基因,丰富类膨胀素基因资源,探究其功能,加深我们对类膨胀素及其作用机制的认识,促进其工业应用。通过RT-PCR的方法从嗜热真菌Talaromyces leycettanus JCM12802中克隆得到了一个1 196 bp的类膨胀素基因Tlexlx1,并与大多数真菌来源的膨胀素相比,Tl EXLX1缺少一个N端的CBM结构域。Tl EXLX1与来源于Penicilliopsis zonata的假定蛋白ASPZODRAFT_140583具有最高的序列相似性81%,与Penicillium digitatum Pd1来源的Expansin-like protein 1相似性为56%。同时构建野生型Tl EXLX1和含有Tl SWO1的N端CBM区的突变型CBM-Tl EXLX1重组质粒并在毕赤酵母中表达纯化,并对其基本性质进行分析。该基因含有1个内含子(83 bp),编码370个氨基酸和一个终止密码子。Tl EXLX1推导氨基酸序列包括一个22个氨基酸的N端信号肽序列,一个类GH45结构域和一个类膨胀素结构域。结果表明,重组蛋白Tl EXLX1和融合蛋白CBMTl EXLX1具有较高的葡聚糖酶活性(地衣多糖:7.2 U/mg和17.2 U/mg;大麦葡聚糖:4.4 U/mg和9.4 U/mg)和微弱的微晶纤维素水解活性。以地衣多糖为底物时,二者的最适作用温度和pH一致(60℃和6.0)。Tl EXLX1可以破坏微晶纤维素整齐光滑的表面结构,与商业纤维素酶有一定的协同效果。获得新型的类膨胀素蛋白,有一定的水解活性,在木质纤维素降解等工业中存在潜在的应用价值。