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抽穗期是一个比较重要的农艺性状,它关系到水稻种植的季节性及地域性,对水稻抽穗期基因的研究不仅有助于理解水稻以及其他高等植物开花调控的遗传机理,而且,也对水稻的育种、品种改良及推广也具有重要的理论指导与实践应用的意义。本研究在水稻T-DNA插入突变体库中鉴定到2个抽穗期突变体HX和N108,突变体在长日照和短日照条件下均表现为不抽穗。我们通过T-DNA插入标签侧翼序列的分离及共分离分析、抽穗期基因Ehd3、OsMADS50、RID1的比较扩增和SSR紧密连锁标记遗传分析、等位性检测和比较测序等方法对该2个不抽穗突变体的基因进行了分离与鉴定。与此同时我们还进行了目的基因的TALEN技术靶向敲除研究。稻米的香味是很重要的一个品质,以作为衡量稻米品质好坏的香味性状也成为了育种家们的育种目标之一。在非香米水稻品种中,4-氨基丁醛是水稻香米品种香味的主要成分2-乙酰基-1-吡咯啉的合成前体,BADH2蛋白催化4-氨基丁醛氧化使2-乙酰基-1-吡咯啉的合成受到抑制,使得稻米丧失了香味。因此,改善非香稻品种的香味品质对改良稻米品种和香稻资源的开发具有重大意义。本研究以BADH2为目标基因,设计TALEN靶向位点,构建TALEN表达载体转化水稻愈伤。本研究的主要结果如下: 1.对水稻大型T-DNA插入突变体库中的252份材料进行了大田筛选、侧翼序列插入位点验证、共分离检测及基因型鉴定。共筛选出具有表型的材料46个家系,突变率为18.25%,252条侧翼序列中,150条的插入位点正确,比率为60%,共验证出3个共分离家系,105个家系的基因型。 2.2个不抽穗材料HX和N108的T-DNA侧翼序列的分离分析发现,分离的多条不共分离T-DNA侧翼序列分别具有不同插入位点,T-DNA插入在纯合突变体和纯合野生型中的检测结果也是全为阳性,说明该材料中T-DNA插入是多拷贝的,而该材料的不抽穗表型可能与T-DNA插入无关,而是由于其他原因,例如组培等。 3.基因RID1、OsMADS50和Ehd3的比较扩增结果显示,在HX和N108中,该3个基因中都没有大片DNA的插入或缺失,初步排除了该材料的突变表型是由于基因RID1、OsMADS50和Ehd3插入或缺失突变而导致的,但是,这并不能排除小片段DNA的插入或缺失以及单碱基的突变的可能性。 4.2个突变体的杂合株与珍汕97分别配置5个杂交组合,对杂交后代的遗传分析表明这2个突变体的突变性状都是受一对隐性基因控制。用基因RID1、OsMADS50和Ehd3的紧密连锁SSR标记检测HX和N108的F2遗传分离群体中的突变体,结果表明,RID1基因的4个紧密连锁标记与HX的不抽穗表型连锁,OsMADS50和Ehd3的紧密连锁标记与HX和N108不抽穗表型都不连锁,而且RID1基因的4个紧密连锁标记与N108的不开花表型也不连锁,所以,RID1在HX中发生了突变。 5.2个突变体的杂合株与RID1的杂合株分别配置杂交组合,HX的F1表型出现3:1的分离比,突变体表现为不抽穗,因此,HX是rid1的等位突变体,因此,命名为rid1-1。N108的F1植株中出现了2株不抽穗的突变体,可能是在种植材料时材料的混淆或以RID1为母本的自交后代。 6. HX和N108中的RID1比较测序结果表明,在HX中,RID1基因的第一个外显子内发生了碱基由G变为T的突变,原本编码谷氨酸的位点GAG突变成终止密码子TAG,使得翻译提前终止,而在N108中并没有检测到RID1有突变的位点。 7.采用图位克隆的方法对N108进行了初定位,在250个亲本多态性SSR标记中没有检测到连锁标记,可能是实验中所用的标记在全基因组的覆盖密度过于稀疏的原因,后续对该材料进行全基因组重头测序,寻找目的基因。 8.以Badh2为目标基因,设计了2个TALEN靶向位点,并对其左右位点TALE模块进行了串联和表达载体的构建,转化粳稻品种空育131的愈伤,后续实验正在进行中。