论文部分内容阅读
水稻是主要的粮食作物之一,它的籽粒是主要的经济产品,其粒型既影响水稻产量,也影响稻米品质。挖掘粒长基因,可以为水稻产量的提高、稻米品质的改善提供理论基础。本研究利用小粒矮秆野生稻品系S18和长粒栽培稻品系KJ01组配杂种F1,构建分离群体F2。对F2群体构建极端短粒与极端长粒DNA混合池,然后进行BSA（Bulked Segregant Analysis,群体分离分析法）分析及候选基因的生物信息学分析。研究结果如下:（1）F1表现为中间型偏短粒,F2群体的籽粒长度频率近似呈正态连续分布。说明粒长属于典型的数量性状,该群体中存在控制粒长性状的主效基因。（2）DNA混合池高通量测序结果表明:四个样品共获得100.22Gbp（Clean Data）,Q30达到93.88%以上。样品与参考基因组的平均比对率为96.64%,平均覆盖深度为55X,基因组覆盖度为96.51%。通过与参考基因组比较,长粒混合池和短粒混合池分别检测到2136482个SNP、2216645个SNP,其中转换和颠换类型分别有1531309个SNP和1590470个SNP、605173个SNP和626175个SNP;两个混合池样品的纯合位点分别有590657个SNP、451419个SNP,杂合位点分别有1545825个SNP、1765226个SNP,其杂合SNP位点分别占总SNP位点的72.35%、79.63%,说明F2群体与日本晴基因组之间的差异较小,而两个亲本与日本晴基因组的差异较大。SNP注释结果表明:长粒和短粒亲本检测到非同义突变133297个SNP、112942个SNP,分别占CDS区的56.94%和55.97%。（3）BSA关联分析发现在第三号染色体的0.34Mb区域共定位到57个基因,其中有37个为非同义突变基因。该区域没有报道过基因的精细定位和克隆,所以对这37个基因进行进一步分析。通过GO注释到33个基因,然后进行topGO分析发现在细胞组件中细胞质膜（plasma membrane）显著性最高,被注释到的基因有LOCOs03g42020、LOCOs03g42010和LOCOs03g42830。在Swissprot数据库注释到LOCOs03g43030与伸展蛋白相关,在RiceXPro网站中筛选出LOCOs03g42790和LOCOs03g42040。因此,筛选出以上6个基因做进一步的研究。（4）对长粒水稻幼穗不同发育时期和不同组织,即3cm、5cm、7cm、10cm、13cm的幼穗以及茎和根组织进行RNA水平表达分析。结果表明:LOCOs03g43030在幼穗3cm和7cm时期以及茎组织中表达量最高,在10cm、13cm时期和根中表达较少,在5cm时期不表达;LOCOs03g42010和LOCOs03g42020在各组织中均有表达,且在幼穗3cm、5cm、10cm和13cm时期表达量都很高;LOCOs03g42830、LOCOs03g42790和LOCOs03g42040在各组织中表达量都很少,且在根中没有表达。推测在幼穗3cm和7cm10cm时期粒长基因的高表达可能促进粒长形成,LOCOs03g43030、LOCOs03g42010和LOCOs03g42020这3个基因有可能是调控粒长的基因。本研究旨在找到调控水稻粒长的候选基因,为后续的长粒基因的克隆打下基础,进而为水稻粒型分子育种提供理论基础。