普通野生稻早抽穗基因OsEHD8的鉴定与进化分析
2024-07-16分类号:S511
【部门】广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室 广西农业科学院柳州分院/柳州市农业科学研究中心 广西农业科学院农业科技信息研究所
【摘要】【目的】抽穗期是影响水稻(Oryza sativa L.)区域适应性和产量的关键性状。鉴定早抽穗期基因对于丰富和完善水稻抽穗期调控网络,为品种适应性改良提供重要信息。【方法】以早抽穗的染色体片段代换系CL33和晚抽穗的受体亲本93-11为研究材料,对其主要农艺性状进行调查分析;构建2个极早抽穗和极晚抽穗的DNA混合池;对其进行全基因组重测序和BSA-Seq分析定位抽穗期关联的区域,开发该区域内InDel标记进行精细定位,对定位区间进行基因预测和候选基因分析,确定LOC_Os08g07740为目标候选基因;随后对该基因进行克隆和等位基因分析。此外,还利用生物信息学软件对LOC_Os08g07740上下游约40 kb范围内的基因组数据进行分析,确定该基因在Indica、Japonica和O. rufipogon 3个水稻亚群间的遗传和系统进化关系。【结果】在南宁自然长日照和自然短日照条件下,CL33的抽穗期均比受体亲本93-11短20—25 d;此外,在自然长日照条件下,CL33植株除了穗长变短和每穗粒数减少之外,其他农艺性状与93-11无显著差异。遗传分析表明,CL33早抽穗性状受1对隐性基因控制。该基因被精细定位于水稻第8染色体短臂PSM8-6与PSM8-8标记间约100 kb区间内,该区域内有15个预测的候选基因。其中,ORF13(LOC_Os08g07740)与已知抽穗期基因DTH8/Ghd8等位;通过对ORF13基因的测序及序列比对,该基因全长888 bp,无内含子,编码295个氨基酸;与受体亲本93-11相比,CL33中的LOC_Os08g07740在第535—536位碱基和第820—821位碱基之间分别有6 bp的插入和9 bp的缺失,导致编码的氨基酸序列改变。因此,确定其为目标候选基因,暂命名为Os EHD8。进化分析表明,LOC_Os08g07740内,相较于O. rufipogon,Indica和Japonica的遗传多样性显著下降,其中,Indica减少了62.53%,Japonica减少了53.76%,而Indica和Japonica之间的差异不显著。该基因共有13个单倍型,其中Hap_2单倍型可能是3个亚群共同的祖先,不同的单倍型可能由于地理隔离或环境差异被分别固定在Indica和Japonica亚群内,以上结果表明,LOC_Os08g07740在3个亚群中经历了定向选择。【结论】Os EHD8是DTH8/Ghd8的功能性等位基因,在自然长日照和短日照条件下均促进水稻提前抽穗。此外,携带Os EHD8的染色体片段代换系CL33在自然长日照条件下,除了穗长变短和每穗粒数减少之外,其他农艺性状与受体亲本93-11均无显著差异。
【关键词】水稻 抽穗期 DTH8/Ghd8 BSA-seq 进化
【基金】国家自然科学基金(32360490);; 广西自然科学基金(2013GXNSFBA019067)
【所属期刊栏目】中国农业科学
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