全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 062500203
一个水稻脆性突变体的遗传分析与基因定位
李文丽1 　吴先军2
(11 临沂师范学院生命科学学院 ,山东 临沂 ;21 四川农业大学水稻研究所 , 四川 温江　611130)
摘 　要 :化学诱变处理籼稻品种 E532 ,M3 代中筛选出茎、叶均较脆的突变体 ,定名 fr (fragile rice) 。遗传
分析表明 ,该脆性突变体受两对隐性基因叠加控制。以 fr 突变体与粳稻 02428 杂交的 F2 代群体为基因
定位群体 ,利用 SSR 分子标记将 fr 突变位点分别定位在 1 号染色体上的 SSR 标记 RM302 和 RM212 外
侧 ,遗传距离分别为 11189cm 和 15119cm ;7 号染色体在 RM11 和 RM234 之间 ,遗传距离分别为 9136cm 和
10101cm。这些结果为进一步研究脆性突变体及其基因精细定位打下基础。
关键词 :水稻 ;脆性突变体 ;遗传分析 ; 基因定位
GENETIC ANALYSIS AND GENE MAPPING OF A FRAGILE RICE MUTANT
LI Wen2li1 　WU Xian2jun2
(11Linyi Normal University , Linyi , Shandong 　276005 ; 21 Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University , Wenjiang , Sichuan 　611130)
Abstract :A fragile mutant rice ( fr) obtained from M3 population of E532 (Oryza sativa L) by chemical inducement . Genetic
analysis showed that the character of“fr”was controlled by two recessive genes. SSR marker RM302 and RM212 , RM11and
RM234 were found linked to the fragile genes in fragile rice. The genes were located on the first and seventh chromosome in
rice , and theirs heredity distance to RM302 was 11189cm , RM212 15119cm , and to RM11 was 9136cm , RM234 0101cm.
Key words :rice ;fragile rice ;genetic analysis ;gene mapping
收稿日期 :2006205208
作者简介 :李文丽 (19792) ,女 ,山东临沂人 ,硕士研究生 , 从事水稻育种方面的研究。Tel :0593 8014729 ; Email : liwenli30 @163. com。吴先军为通讯
作者 , Tel :028 82720975 ; Email :wuxianjun @hotmail . com
　　作物的茎秆强度是主要农艺性状之一 ,它直接关
系到作物抗倒伏性和产量。关于脆性植株的研究早在
20 世纪 60 年代就已开始 ,与脆性有关的突变体在拟
南芥和大麦中亦有报道[1 ,2 ] ,但是现在对脆性性状的分
子基础了解较少。我们从化学试剂处理籼稻品种
E532 的 M3 代中筛选出整个植株较脆的突变体 ,命名
为 fragile rice (fr) ,本研究对其进行基因定位 ,以剖析
水稻脆性性状的分子机理。
1 　材料与方法
111 　材料
2000 年在四川农业大学水稻研究所用叠氮化钠
处理籼稻 ( Indica) E532 ,在M3 代获得 1 株脆性突变体 ,
该突变体暂命名为 fragile rice (fr) 。
112 　方法
11211 　定位群体 　2002 年夏在四川温江选用粳稻品
种 02428 与 fr 突变体杂交配组。2002Π2003 冬在海南
陵水种植亲本和 F1 ,2003 年夏在温江重新种植亲本和
F2 。从 F2 分离群体中 ,选择具有 fr 突变表型的 187 株
为定位群体 ,分别提取总 DNA ,同时从 F2 群体中随机
选取 10 个突变株和 10 个正常株 ,分别取其叶片等量
混合 ,构成近等基因池。
11212 　水稻DNA 的提取 　抽穗期按单株取叶片 ,DNA
提取按 Zheng 等[5 ] 的方法并加以改动 ; SSR 分析参照
Garland S 等[6 ]的方法略加修改。
113 　分析测定
11311 　PCR 扩增 　25μl 的反应体系 :模板 DNA2μl ,
5molΠL SSR 引物 2μl ,10 ×PCR 缓冲液 215μl ,215mmolΠL
005　 核 农 学 报　2006 ,20 (6) :500～502Journal of Nuclear Agricultural Sciences
MdNTP 2μl ,5UΠμl Taq 酶 012μl ,ddH2O 1613μl。上述体
系反应液在 PCR 仪上扩增。扩增程序为 :94 ℃预变性
5min ; 94 ℃变性 1min ,55 ℃～58 ℃退火 1min ,72 ℃延伸
1min ,35 个循环 ;再 72 ℃延伸 10min。
11312 　电泳 　SSR 扩增产物加入 3～ 5μl 溴酚蓝
(0125 %溴酚蓝 ,40 %蔗糖) 混匀 ,用 310 %～315 %琼脂
糖凝胶 (加 EB)于 015 ×TBE缓冲液中恒压电泳 (100～
120V) 2h 左右 ,在紫外灯下直接观察或用凝胶扫描成
像系统记录电泳结果。
11313 　目标基因局部染色体区段的遗传作图 　将
SSR 分析的结果转换成数字形式 ,用 MAPMAKER310
软件对分离群体的脆性突变体和分子标记分离的数据
进行连锁分析 ,并利用 Kosambi 函数将重组率转化为
遗传图 (遗传距离 Gentimorgan ,cM) [7 ] 。
2 　结果与分析
211 　脆性突变体的表型
水稻脆性突变体植株在整个生长期都表现为茎叶
较脆 ,株型松散 ,叶片下披。在生育期、籽粒形态大小
方面与野生型没有差异。
212 　脆性突变体的遗传分析
脆性突变体和 3 个正常水稻品种进行杂交 ,所有
F1 植株均表现脆性。F2 分离群体中 ,正常植株和脆性
植株的比为 15∶1 (表 1) ,表明脆性突变体的脆性受两
对基因叠加控制。
表 1 　突变植株在 F2 群体中的分离
组合 总株数 正常株数 突变株数 理论比 X2c P
E532bcΠ02428 1749 1643 106 15 :1 01050 > 0195
02428ΠE532bc 1065 994 71 15 :1 01249 ～0195
E532bcΠC163 1200 1130 70 15 :1 01288 ～0195
213 　bc 位点的初步定位
用脆性突变体Π02428 杂交组合的正反交材料的 F2
群体作定位群体 (隐性植株 177 株) 。用 300 对 SSR 引
物对脆性突变体和 02428 两亲本进行多态性筛选 ,能
揭示两亲本多态性的引物有 92 对。应用揭示两亲本
多态性的 92 对 SSR 标记对显、隐性近等基因池 ,再从
中选择 2 个近等基因池间表现为多态性的 16 对引物
扩增 F2 群体。结果发现 RM234 和 RM11 , RM302 和
RM212 与突变性状基因存在连锁关系 (图 1) 。
图 1 　微卫星标记 RM212、RM234 在脆性突变体Π02428 之间的多态性及在 F2 群体中的分离
P1 :母本 ;P2 :父本 ;其余条带为 F2 植株在两个标记的分离。RM11 和 RM302 扩增图略
　　根据 F2 定位群体的表型和微卫星标记的分离数
据构建局部分子连锁图 (图 2) ,脆性突变基因一个位
于水稻第 1 染色体长臂的微卫星标记 RM302 和
RM212 外侧 , 距 RM302 为 11189cm , 距 RM212 为
15119cm ;另一个位于水稻第 7 染色体长臂的微卫星标
记 RM11 和 RM234 之间 ,距 RM11 为 9136cm ,距 RM234
为 10101cm。因该基因是新的脆性基因 ,暂命名为 bc7
和 bc8。
3 　讨论
水稻脆性性状涉及复杂的生理生化过程 ,目前对
其机理的研究较少。Kokubo 等[4 ]报道说脆性性状可能
与细胞壁纤维素含量有关 ,但并未给出相关的实验证
据 ;李云海等[8 ]认为 bc1 脆性性状与纤维素、半纤维素
和木质素有关。拟南芥中已经报道的 3 个脆性相关基
因 ,1 个与木质素合成有关[9 ,10 ] ,2 个与纤维素合成有
关[11 ,12 ] 。对这些脆性基因的研究有利于阐明植物体内
105　6 期 一个水稻脆性突变体的遗传分析与基因定位
图 2 　脆性基因 bc7、bc8 在第 1 条和第 7 条染
色体上的连锁图
木质素和纤维素的生物合成[13 ] 。此外 ,水稻脆茎可以
直接作为饲料[14 ] ,具有重要的商用价值。
目前水稻中已经报道的 6 个脆性突变体 ( bc1 至
bc6)分别位于水稻第 3、5、2、6、2 和 9 条染色体上[2 ,5 ] 。
bc1 至 bc5 为隐性基因 ,而 bc6 为显性基因。上述水稻
脆性突变体均为 1 对基因控制 ,至于两对基因控制的
脆性突变尚未有报道。通过对 fr 突变体的 F1 和 F2 代
脆性的遗传分析表明 fr 的脆性性状由两对隐性基因
叠加控制。因此 ,我们认为 fr 是首次发现的两对基因
控制的脆性突变体。用微卫星标记将该脆性基因定位
于第 1 和 7 染色体上 ,与微卫星标记 RM302 和 RM212
、RM11 和 RM234 具有连锁关系 ,遗传距离分别为
11189、15119 ,9136 和 10101cm。尽管本研究的定位是
粗略的 ,标记与目标基因间遗传距离还比较远 ,难以满
足图位克隆的研究 ,但本研究已经将 bc7 和 bc8 基因
确定在了水稻第 1 染色体和第 7 染色体上一个较小的
区域 ,为下一步基因分离和克隆奠定了基础。
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