水稻窄葉突變體nal 11的遺傳分析

趙久云，羅洪發(fā)，楊旭東，江 燕，查仁明

(貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

水稻窄葉突變體nal11的遺傳分析

趙久云，羅洪發(fā)，楊旭東，江 燕，查仁明*

(貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

窄葉突變體的遺傳分析，為其基因定位和水稻株型育種提供參考。經(jīng)甲基磺酸乙酯誘導(dǎo)瀘恢17獲得的窄葉突變體(nal11)，分別與綿恢727、R30和輻恢838等3個(gè)親本正反交，構(gòu)建F2群體，考察抽穗期nal11和綿恢727功能葉的葉寬和葉長(zhǎng)，并進(jìn)行nal11遺傳分析。結(jié)果表明：nal11劍葉長(zhǎng)度比雜交親本綿恢727略短，差異顯著，其倒二葉和倒三葉長(zhǎng)度則與親本無(wú)差異；該突變體3片功能葉寬度分別僅為綿恢727的63%、61%和79%，明顯窄；該突變體與3個(gè)雜交親本正反交，F(xiàn)1葉片均表現(xiàn)正常寬度，6個(gè)F2群體均發(fā)生性狀分離，正常和窄葉植株比例均符合3：1，說(shuō)明nal11是細(xì)胞核單基因隱性突變，研究結(jié)果為其定位奠定基礎(chǔ)。

遺傳分析；窄葉突變體；水稻

水稻是人類重要的糧食作物，其產(chǎn)量受種植密度影響很大，而密度與株型關(guān)系密切，株型又受其葉型的影響[1-3]。通過(guò)人工誘變、DNA插入[4-5]等方法獲得許多水稻窄葉突變體，已報(bào)道進(jìn)行遺傳分析并定位的窄葉突變體有20多個(gè)，除桑賢春等[6]研究的NAL1是受單基因控制的顯性核基因、辛?xí)栽频萚7]研究的小穗窄葉突變體受spnl6和spnl7兩對(duì)隱性互作基因控制外，其余的窄葉突變都是受核單基因控制的隱性突變。窄葉調(diào)控機(jī)理，主要是通過(guò)調(diào)控生長(zhǎng)素的合成與極性運(yùn)輸、維管組織的發(fā)育和分布，影響葉片維管束數(shù)目及寬度[8]，但葉形調(diào)控基因間調(diào)控關(guān)系還不明確，葉片形態(tài)建成和發(fā)育的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)還不清晰，因此，本研究對(duì)一新的窄葉突變體(nal11)進(jìn)行遺傳分析，為該基因定位及克隆奠定基礎(chǔ)，對(duì)進(jìn)一步探索水稻葉片發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)理具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

nal11是貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院用甲基磺酸乙酯誘導(dǎo)瀘恢17，經(jīng)多代篩選及鑒定，獲得穩(wěn)定的窄葉突變[9]；雜交親本綿恢727、R30和輻恢838由貴州省農(nóng)科院水稻所提供。

1.2 性狀考察

各選取10株，抽穗期考察nal11和綿恢727的3片功能葉長(zhǎng)、寬，取平均值，重復(fù)3次。各性狀的方差分析采用DPS 7.5軟件。

1.3 遺傳分析

將nal11分別與綿恢727、R30和輻恢838正反交，獲得F1。F1種植后觀察其葉寬性狀表現(xiàn)(正常或窄葉)，成熟時(shí)收獲種子即F2。種植該突變體與3個(gè)親本正反交的6個(gè)F2，田間分別統(tǒng)計(jì)群體內(nèi)表現(xiàn)正常葉寬和窄葉的植株數(shù)，確定F2群體葉寬性狀分離比例，并用χ2檢驗(yàn)該比例，以確定該窄葉突變體的遺傳規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1nal11葉片性狀

與綿恢727相比，窄葉突變體(nal11)的窄葉表型在秧苗期不明顯，分蘗期逐漸顯現(xiàn)，其抽穗期劍葉、倒2葉和倒3葉寬度分別為1.16 cm、1.06 cm和0.94 cm，為其雜交親本綿恢727的63%、61%和79%，均顯著比綿恢727窄；nal11的劍葉比綿恢727略短，倒2葉和倒3葉長(zhǎng)度沒(méi)有顯著差異，形態(tài)鑒定結(jié)果見表1。

2.2 遺傳分析

將nal11分別與3個(gè)葉片寬度正常的恢復(fù)系綿恢727、R30和輻恢838正反交，構(gòu)建F2遺傳分析細(xì)胞核遺位群體，結(jié)果表明，所有正反交組合F1葉片寬度與正常親本葉寬一致，說(shuō)明該基因?yàn)殡[性，細(xì)胞核遺傳。

表1 nal 11和綿恢727開花期葉片性狀Tab.1 Leaf traits of nal 11 and the cross-parent of Mianhui 727 at heading stage

注：同一指標(biāo)不同字母表示差異顯著，大寫為0.01水平顯著，小寫為0.05水平顯著。

正交組合nal11 / R30和反交組合R30/nal11 F2正常表型與窄葉表型植株數(shù)比例分別3.45和3.17，經(jīng)χ2檢驗(yàn)符合3∶1分離比例；正交組合nal11 /輻恢838和反交組合輻恢838/nal11 F2正常表型與窄葉表型植株數(shù)比例分別2.88和3.04，經(jīng)χ2檢驗(yàn)符合3∶1分離比例(表2)。

3個(gè)恢復(fù)系與nal11進(jìn)行正反交，F(xiàn)1葉片表型正常，F(xiàn)2出現(xiàn)正常表型和窄葉表型2種表型，其分離比例均符合3∶1，說(shuō)明該突變體基因?yàn)殡[性核單基因突變。

表2 F2群體葉寬分離比例Tab.2 Separation ratio of leaf width in F2 group

3 結(jié)論與討論

本研究的突變體(nal11)是用甲基磺酸乙酯誘導(dǎo)瀘恢17獲得的窄葉突變體，與雜交親本綿恢727相比，葉片顯著窄、劍葉長(zhǎng)度略短，倒2葉和倒3葉長(zhǎng)度沒(méi)有明顯差異，為一新的窄葉突變體；根據(jù)其雜交組合F1表現(xiàn)正常葉寬和F2性狀分離比例(正常葉寬和窄葉植株比例為3∶1)，將其確定為核單基因隱性突變，為其定位及克隆奠定基礎(chǔ)。

前人對(duì)窄葉突變體進(jìn)行了不少研究，窄葉性狀也不同，除表現(xiàn)窄葉外，還出現(xiàn)卷葉[4， 6， 10]、白化[11]、植株矮化[12-14]等變異。從葉片變窄時(shí)間來(lái)看，有在抽穗后才表現(xiàn)的[15]，也有播種兩周左右就表現(xiàn)明顯[14]。本研究的nal11是用甲基磺酸乙酯誘導(dǎo)瀘恢17獲得的窄葉突變體，葉片顯著窄、葉綠素含量降低、葉片長(zhǎng)度除劍葉外沒(méi)有顯著差異，與前人研究的窄葉突變體性狀表現(xiàn)差異顯著，為一新的窄葉突變體。

本研究用3個(gè)葉片正常的恢復(fù)系與nal11進(jìn)行正反交，構(gòu)建F2群體，根據(jù)F1表型和F2性狀分離比例，將其確定為細(xì)胞核單基因隱性突變，與多數(shù)研究一致，但基因顯性突變也可導(dǎo)致窄葉[9]，雙突變可導(dǎo)致窄葉[11]，說(shuō)明多個(gè)基因單獨(dú)或聯(lián)合調(diào)控葉寬性狀。窄葉突變基因的研究，對(duì)改良水稻株型、提高種植密度及提高產(chǎn)量具有重要意義。

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Genetic Analysis of a Narrow Leaf Mutant NarrowLeaf11(nal11) in Rice(OryzasativaL.)

ZHAOJiu-yun，LUOHong-fa，YANGXu-dong，JIANGYang，ZHARen-ming*

(CollegeofAgronomy，GuizhouUniversity，Guiyang，Guizhou550025，China)

Genetic analysis of narrow leaf mutant may provide a reference for gene mapping and plant-shape breeding in rice. A narrow leaf mutant (nal11) was induced by ethyl methyl sulfonate from Luhui 17.nal11 was crossed reciprocally with Mianhui 727， R30 and Fuhui 838， respectively， to construct F2populations. The length and width of the three functional leaves ofnal11 and Mianhui 727 were investigated at heading stage and the genetic analysis ofnal11 was also carried out. The results showed that：Length of the flag leaf ofnal11 was significantly shorter than cross-parent of Mianhui 727; length of the 2nd and 3rd leaf from the top were not different betweennal11 and Mianhui 727. However， width of the three functional leaves of thenal11 was only 63%， 61% and 79% of the width of Mianhui 727， respectively. When crossed reciprocally with three parents， the leaf width of F1was normal. Trait segregation of leaf width occurred in all of the six F2populations. The ratios of normal and narrow leaf plants accorded with 3∶1， which suggested thatnal11 was controlled by a single recessive nuclear gene. These results lay a foundation for localization of the gene.

Genetic analysis; Narrow-leaf mutant; Rice

2016-10-31；

2016-12-11

貴州省科學(xué)技術(shù)基金(黔科合J字[2009]2277號(hào))； 貴州大學(xué)人才基金(貴大人基合字(2007)032號(hào))；貴州省普通高等學(xué)校糧油作物遺傳改良與生理生態(tài)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(黔教合KY字[2015]333)。

S336

A

1008-0457(2017)01-0086-03 國(guó)際

10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2017.01.017

*通訊作者：查仁明(1966-)，男，博士，教授，主要研究方向：作物遺傳育種；E-mail：zrm1966@163.com。