水稻叶片融合基因LF1的图位克隆及功能分析

[目的]克隆并解析水稻叶片融合基因LF1(Leaf Fusion 1)的功能,为阐明水稻叶片发育的分子机制奠定基础。[方法]lf1为水稻品种‘02428’组织培养获得的叶片融合突变体。利用水稻叶片融合突变体lf1与籼稻品种‘N22’构建遗传分离群体,精细定位lf1;结合突变体重测序分析确定候选基因,经基因敲除克隆LF1;分析该基因的表达模式和蛋白的亚细胞定位。[结果]从lf1/N22的F_(2)群体中,挑选10株突变个体和10株正常个体,将lf1定位在第6染色体上InDel6-6和RM30标记之间;进一步利用256株极端个体,经加密标记,最终将lf1精细定位在标记InDel6-6和RM6818之间约3.2 Mb区间内;通过对野生型‘02428’和lf1进行重测序分析,发现‘02428’与lf1在定位区间的9个基因存在差异,其中6个为转座子基因,1个为表达蛋白基因,1个为假定蛋白基因,1个为NAC转录因子基因Os06g0344900。与野生型‘02428’相比,lf1中Os06g0344900第1外显子存在1个33 bp的缺失,导致11个氨基酸的缺失,据此将该基因确定为LF1的候选基因。利用CRISPR/Cas9技术,获得4个不同类型的敲除株系,均表现出突变体的表型。上述结果表明,Os06g0344900即为目的基因LF1。qRT-PCR分析表明,LF1呈现组成型表达,且在幼穗中表达量最高。亚细胞定位显示LF1定位于细胞核中。[结论]水稻突变体lf1的叶片融合性状由6号染色体的Os06g0344900基因突变所致。该基因的克隆及初步功能分析为解析水稻叶片的发育调控机制奠定了基础。

广西野生稻Y11抗白背飞虱QTL定位

白背飞虱是危害水稻生产最严重的害虫之一。培育抗性品种是防治白背飞虱最经济有效的措施。本研究发现广西野生稻‘Y11’高抗白背飞虱,‘Y11’植株上白背飞虱的数量及存活率均显著低于感虫品种‘广恢998’,表现出较强的排趋性和抗生性。为解析‘Y11’抗白背飞虱的遗传基础,以‘Y11’为供体亲本,籼稻品种‘广恢998’为轮回亲本,构建了BC_(3)F_(9)回交重组自交系群体,并完成了该群体白背飞虱苗期抗性鉴定及全基因组连锁图谱的构建,进行了抗白背飞虱QTL (quantitative trait locus)检测。结果发现,在水稻2号、6号和11号染色体上检测到3个抗性位点,分别命名为qWBPH2^(Y11), qWBPH6^(Y11)和qWBPH1^(Y11),其LOD值分别为4.8、2.5和3.7,分别解释表型变异的9.3%、2.3%和5.6%,且3个QTL的抗性等位基因均来自于广西野生稻‘Y11’。进一步从BC_(3)F_(9)回交群体中挑选携带qWBPH2位点的家系继续与‘广恢998’回交2次,经标记辅助选择,获得了qWBPH2的近等基因系,近等基因系的白背飞虱抗性显著高于背景亲本‘广恢998’。上述抗白背飞虱QTL的定位及近等基因系的构建,为抗性基因克隆及通过分子标记辅助选择培育抗性品种奠定了基础。