水稻矮化小穗基因DSP2的鉴定与克隆

[目的]水稻株高和穗型在产量形成中发挥着重要作用.鉴定与克隆水稻株高和穗型发育相关基因,可以丰富水稻株高穗型发育调控的分子机理,为分子设计育种奠定理论基础和提供基因资源.[方法]在粳稻日本晴T-DNA插入群体中筛选到矮化小穗突变体dsp2-D(dwarf and small panicle 2-Dominant),对其主要农艺性状进行了分析;采用图位克隆法结合T-DNA标签分离法进行了基因定位和克隆;利用半定量PCR和qRT-PCR进一步确定dsp2-D的候选基因;遗传转化实验验证了DSP2的功能.[结果]与野生型日本晴相比,dsp2-D突变体表现为半矮化、穗轴和枝梗明显缩短、穗型直立、千粒重降低等特征;遗传分析表明该突变体受一对不完全显性单基因控制;利用图位克隆将DSP2定位于第2染色体标记RM208和RM7337之间,与RM3850共分离;随后遗传分析发现,T-DNA插入位点与dsp2-D表型共分离,利用TAIL-PCR分离T-DNA插入序列,显示T-DNA插入到上述RM208和RM7337之间的两个基因之间.RT-PCR检测发现,位于T-DNA插入位点下游的一个编码LOB家族转录因子基因的表达量明显增加,而其他5个基因的表达量变化不明显,表明该基因可能为DSP2的候选基因;在野生型日本晴中过量表达DSP2基因,转化植株出现半矮化、小穗的表型,与dsp2-D表型类似,从而验证了DSP2的功能.[结论]DSP2基因的过量表达是产生dsp2-D突变表型的原因;DSP2基因对水稻株高和穗长发育具有负向调控作用;为进一步丰富株高和穗型的遗传调控网络打下了基础.