1、水稻小粒突变体8308的遗传鉴定粒形是水稻产量的关键因素之一。粒形突变基因的研究,有利于了解粒形遗传方式,明确籽粒生长发育的调控机制,为高产优质水稻品种的培育提供支持。本实验通过EMS诱变水稻品种188R,获得一份小粒突变体8308,并对该突变体进行了表型鉴定、遗传分析、基因定位及候选基因遴选,主要结果如下:(1)突变体8308的表型特征及农艺性状:小粒突变体自交,后代分离出极小粒、小粒和大粒三种表型。成熟期,小粒突变体与野生型相比表现为:株高稍降低,穗子直立,籽粒变小,外颖顶部形状呈倒钩状;极小粒表型与野生型相比表现为:株高降低,叶片变窄,穗子直立,籽粒极显著变小且不结实,外颖顶部形状呈倒钩状。小粒突变体的株高、穗长、每穗总粒数、粒长、粒宽、千粒重、结实率比野生型亲本分别降低了3.0%、14.2%、35.8%、17.6%、15.6%、43.1%、15.7%。极小粒表型的株高、穗长、每穗总粒数、粒长、粒宽、长宽比比野生型亲本分别降低了5.0%、40.1%、58.3%、52.1%、40.6%、16.8%。(2)突变性状的遗传分析:将小粒突变体与野生型亲本188R杂交,F1群体出现小粒和大粒两种表型的分离。从中选取F1小粒植株自交,F2群体分离为大粒、小粒和极小粒三种表型,其分离比例经卡方(χ2)测验符合1:2:1,表明该突变性状受一对半显性(或不完全显性)核基因控制。(3)基因定位及候选基因遴选:以小粒突变体与水稻品种―大粒香‖杂交所得的F2代群体作为定位群体,将突变基因初定位在RM348附近。通过高通量测序分析发现,该突变基因在第4染色体长臂末端。结合初定位结果,设计新的In Del标记,最终将该基因定位在In Del标记B2和B3之间,遗传距离分别为2.0 c M和0.2 c M,物理距离为592 kb。该区间内,高通量测序分析结果表明共有4个SNP突变位点。筛选候选基因,并进行序列验证,最终发现,该突变基因全长7458 bp,与野生型相比,该基因在第2317位C突变为T,使编码的亮氨酸(Leu)突变为苯丙氨酸(Phe)。该基因未被报道,推测其为一个新的水稻小粒突变基因。2、早衰突变基因d475的功能验证衰老是植物生命里程的最后一步,对于生长发育的完整性必不可少。正常衰老过程中,自身营养物质从衰老器官转运至其他部位被再度利用,细胞程序性死亡。水稻早衰将会影响籽粒的灌浆和成熟,降低结实率和千粒重等,最终导致减产。研究水稻早衰基因,探明其相关调控机制,有助于调控水稻衰老进程,提高水稻产量。本实验通过EMS诱变粳稻品种日本晴,获得一份能稳定遗传的早衰突变体d475。前期研究中已筛选到候选基因D475,该基因在突变体中有2个位点发生突变,即从起始密码子ATG开始147位C突变为T以及287位T突变为A,但仅287位点的突变造成编码蛋白的氨基酸变化。本研究在此基础上对早衰突变基因d475的候选基因进行功能验证,主要结果如下:(1)基因的CDS序列验证:水稻3个数据库中对该基因的CDS序列预测都不相同。为了证实该基因真实的c DNA序列,本实验以野生型的c DNA为模板,分片段进行扩增、测序和拼接,最终确认该基因c DNA长度为3060 bp,与3个数据库预测序列均只有部分相同。目前,该基因未被报道,故认为是一个新的水稻早衰突变基因。(2)候选基因的功能验证及表达分析:为验证该候选基因的功能,构建转基因功能互补载体,通过农杆菌介导的水稻遗传转化将野生型基因d475转入突变体,获得T0代转基因植株。将转基因植株种植于成都温江自然环境下,其表型与野生型一致,PCR检测和测序结果证实该野生型基因已被成功转入突变体,从而验证了该基因功能。组织表达分析发现该基因在苗期和孕穗期各组织中都有表达,并以叶片中的表达量最高。