极端粒形水稻粒宽基因GW2的序列分析和效应

粒形是影响水稻产量的重要因子,对粒形相关基因的发掘和利用一直倍受重视。在已克隆的粒形基因中,GW2是一个控制粒宽的重要基因。通过同源克隆的方法,获得极端大粒水稻TD70和极端小粒水稻Kasalath的GW2基因cDNA片段,分析序列差异,设计功能标记,检测240个来源于TD70/Kasalath的重组自交系(RILs)和部分籼稻骨干恢复系、江苏省主栽粳稻品种的基因类型及其效应。结果表明,TD70的GW2与大粒粳稻WY3完全一致,与已知序列(GenBank:EF447275)相似性达99.77%,在碱基的第114位,T突变为C,但并不改变氨基酸性质;在第316位缺失碱基A,造成316位以后的所有碱基前移一位,氨基酸均发生变化,在碱基的第346、第347、第348位形成TAA的终止密码子,提前结束了TD70的GW2蛋白的表达。而Kasalath的GW2序列仅在碱基的第114位,由T突变为C,但并不改变氨基酸性质;GW2Kasalath的316位没有突变,表达没有提前终止;设计的dCAPs标记,产物经内切酶ApoI酶切,TD70为21bp和30bp两个片段,而Kasalath条带为51bp;240个RILs中含GW2TD70基因的株系有82个,含GW2Kasalath基因的株系有158个,两者在粒宽和粒重表型上存在显著差异;8个籼稻骨干恢复系和10个江苏省主栽粳稻品种中都不存在GW2TD70基因。GW2TD70基因对籽粒宽度有一定的调控作用,水稻育种中可以利用GW2TD70基因来提高籽粒粒重。