栽培稻抽穗期多样性影响机制

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1、栽培稻抽穗期多样性影响机制摘要：为揭示形成我国杂交稻及其骨干亲本抽穗期多样性的影响因素，研究选取杂交稻骨干亲本并用其配制了38个杂交组合，通过抽穗期田间调查，结果表明，亲本材料和F1组合的播始期表现广泛变异；通过对部分材料抽穗期控制基因Hdl、Ehdl、Hd3a、RFT1以及Hd3a启动子测序比较表明，仅Hdl表现出多种等位基因的变异，并且不同类型等位基因及其组合解释了抽穗期表型变异的19.75%。研究结果表明Hdl等位基因多态性是我国杂交稻骨干亲本抽穗期变异的遗传基础之一。关键词：水稻；抽穗期；多样性；信号通路中图分类号：S511；S33

2、6文献标识码：A文章编号：0439-8114(2014)03-0508-04水稻抽穗期是决定品种地区与季节适应性的重要农艺性状，选育早熟高产水稻品种一直为水稻育种工作者所重视。一般来讲，水稻是一种短日照植物，当日照逐渐变短时诱导营养生长向生殖生长的转换。目前对于水稻抽穗期分子遗传信号通路的研究已非常详尽，OsGI感知外界的生物钟信号和光信号后调控下游基因Headingdate1(Hdl)和OsMADS51表达。Hdl调控Headingdate3a(Hd3a)表达，Hd3a编码可移动的成花素信号，RICEFLOWERINGLOCUST1(RF

3、T1)与Hd3a具有90%的同源序列，在功能上和Hd3a是冗余的；OsMADS51在Earlyheadingdate1(Ehdl)上游诱导其表达，而Ehdl作为Hd3a的激活因子独立于Hdl起作用［1］。尽管水稻抽穗期信号通路已经非常清晰，但是形成水稻抽穗期多样性的分子机制还不清楚。本研究以我国杂交籼稻骨干亲本及其F1杂种为研究对象，通过自然日照条件下抽穗期的观察和重要抽穗期控制基因的测序比对，试图揭示我国杂交籼稻生育期多样性的遗传机制。1材料与方法1.1供试材料选取具有生育期差异的长江流域杂交籼稻骨干亲本不育系和恢复系，并利用这些材料配制

4、了38个杂交稻组合(F1),所有亲本与杂交稻组合(F1)见表1。1.2试验设计F1杂交组合于2011年冬天在海南配制，亲本与杂种在湖北省农业科学院南湖试验站于2012年5月25日播种，6月20日移栽。每份材料单本种植3行，种植密度行距20.0cm,株距16.7cm。记录每份材料的抽穗期(至少有1个稻穗抽出1/2的单株数达到80%的日期)，计算播始期。1.3试验方法选取Hdl、Ehdl、Hd3a、RFT1这4个水稻中控制抽穗期的关键基因以及Hd3a的启动子，从不同亲本材料的基因组DNA扩增后送公司测序，然后进行序列比对分析。水稻抽穗期控制基因

5、信号通路见图1A，基因结构及引物所在位置见1B,基因扩增使用的引物序列见表2。L3.1PCR扩增目的片段PCR反应体系为20uL，含2.0uLlOXBuffer,1.0uLdNTPs（10mmol/L），2条10mmol/L引物各0.5uL,0.2yLTaq酶（5U/uL），2.0yL模板DNA，13.8yLddH20；PCR反应程序：94"C预变性5min；94°C变性1min,61°C退火1min,72°（3延伸1〜3min（根据目的片段长度确定延伸时间），共35个循环；72°C延伸10min。1.3.2PCR产物回收使用TIANGEN

6、公司的普通琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒，按照说明书进行。1.3.3PCR产物连接回收产物连接使用TaKaRa公司PMD18-T试剂盒，按照说明书进行。1.3.4连接产物转化、测序将连接产物全量转入100UL制备好的大肠杆菌DH5a感受态细胞悬液中，冰上放置30min；42°C水浴45s，冰上放置1〜2min，加入400yLLB培养基，37°C恒温摇床低速培养1h;取200uL涂LB平板（预先加Amp）,37°C倒置培养12〜16h/d，菌落PCR检测阳性，将有目标条带扩增的菌液送南京金斯瑞生物科技有限公司测序。1.4数据处理所有数据均在Exc

7、el软件中进行分析和处理，序列拼接、比对用DNAMAN（软件版本：6.0.40），基因结构及氨基酸预测用MIT提供的TheGenescanWebServer（http://genes,mit.edu/GENSCAN.html）。基因效应分析采用单因素方差分析，单因素（如Hdl等位基因变异）对总表型变异的贡献率R2=SSintergroup/SSoverall，其中SSintergroup为组间方差，SSoverall为总方差；H杂种播始期超亲天数占亲本播始期比例MP1=[（Fl-Pl）/Pl]X100%,其中F1为F1杂种播始期，Pl为早抽

8、穗亲本的播始期（计算超亲早抽穗时间）或晚抽穗亲本的播始期（计算超亲晚抽穗时间）。2结果与分析2.1亲本材料及其F1杂种的播始期表1的结果表明，亲本材料和F1组合的播始期表现广泛变