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抽穗期是水稻重要的农艺性状,它直接决定一个品种的地域适应性和季节适应性,是重要的育种目标之一。抽穗期受主效基因和微效多基因控制,基因之间存在复杂的互作。选择合适的等位基因是进行设计育种的基础。 籼稻与粳稻是亚洲栽培稻的2个典型亚种。利用籼粳杂交获得较高的杂种优势是实现水稻超高产育种目标的途径之一,但籼粳杂种F1常常表现为不育或育性较低,因此在选择杂交亲本时,能高效准确地分辨水稻品种的籼粳型,为有效地选择杂交组合提供理论支持。同时,可鉴定一些与籼粳分化相关的基因,分析影响其功能的序列,从而通过调控基因达到相应的设计育种目标。 单片段代换系(Single Segment Substitution Lines,SSSLs)的基因组内只有来自供体亲本的一个纯合染色体片段,而基因组的其余部分与受体亲本相同。因此,SSSLs是进行等位基因变异及籼粳分化候选基因序列分析的良好材料。 本研究在前人的基础上,利用本实验室建立的SSSLs材料对水稻生育期有关的Ehd1、OsMADS50、Hd3α、RFT1、Hd1和OsLHY6个基因的等位基因进行了研究。另外,基于本实验室对25个供体亲本和1个受体亲本的重测序结果,发现了一些与籼粳分化相关的变异位点。通过设计引物验证了其与籼粳分化的一致性并进行了相应基因的信息搜索。获得的主要结果如下: 1、通过对携带Ehd1、OsMADS50、Hd3α、RFT1、Hd1和OsLHY6个基因的SSSLs及受体亲本华粳籼74(Huajingxian74)在4个季节的抽穗期调查,发现携带Hd3α(或RFT1)的材料可分为7组抽穗期,在Ehd1、OsMADS50的材料中可分为3组,Hd1、OsLHY的材料中可分为2组。预示着这些材料携带着不同的等位基因。 2、测定了Ehd1、OsMADS50、Hd3α、RFT1、Hd1和OsLHY6个基因的编码区及OsMADS50、Hd3α和RFT13个基因的启动子区的DNA序列。发现了Ehd1的3种不同的等位基因;根据Hd3α和RFT1编码区和启动子区的差异,发现材料中Hd3α可分为2种等位基因,RFT1可分为6种等位基因,并预测了SSSLs的表型主要受单基因还是双基因控制;根据OsMADS50的启动子区的变异,将材料分为3种不同的等位基因;根据OsLHY的编码区氨基酸变异,发现了2种等位基因,并预测了影响其功能的主要位点;根据Hd1编码区的变异可将其分为4种等位基因,但与表型不关联。 3、本研究验证了重测序发现的、与籼粳分化相关的并认为落在基因编码区的23个InDels(Insertion/Deletion)和30个SVs(Structure Variation)变异位点。通过设计引物直接PCR发现该结果与预期的结果一致率平均可达到97.48%和96.27%。利用这些引物检测179份来自世界各地的栽培稻品种,发现籼稻品种的多样性比粳稻高。通过聚类分析,发现InDel和SV检测的结果基本一致。 4、通过基因信息搜索,发现23个InDels和30个SVs变异位点仅有4个没有造成编码肽链的变化,但可能参与基因的调控。通过序列比对明确了22个InDels的变异对编码蛋白的影响。 综上所述,通过对水稻抽穗期基因座的等位基因变异和水稻籼粳分化候选基因的序列分析,揭示了多供体的单片段代换系是进行等位基因分析及变异研究、寻找新的等位基因的理想材料;对水稻抽穗期等位基因的分析,为其在育种上的利用作了一定的理论指导。而在籼粳分化候选基因的研究上,则主要验证了重测序发现的变异位点的准确性并得到了由其引起的相应基因的变异情况和部分基因功能信息,这为下一步针对这些基因的研究作了铺垫。