全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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收稿日期$
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&修改稿收到日期$
!"#$("*("&
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基金项目$上海市科委项目"
*%1#1#)#
#
!!
作者简介$平宝哲"
#1&&
#!男!硕士!主要从事分子遗传学与基因工程研究
2(34.5
$
#&!#,"1&")$
!
#*%+673
!!"
通信作者$李建粤!副教授!主要从事分子遗传学与基因工程研究
2(34.5
$
5.
-
.40
8
9:"#
!
45.
8
90+673
$
个新巨胚等位基因的鉴定与表达分析及其性状考察
平宝哲!时亚琼!谢米雪!张
!
鑫!王
!
鑫!张
!
涛!李建粤"
"上海师范大学 生命与环境科学学院!植物种质资源开发中心!上海
!""!%)
#
摘
!
要$该研究以(超
!(#"
)水稻和(上师大
$
号)巨胚水稻为材料!分析了
!
种水稻的胚重*胚与糙米质量比*巨胚
性状的遗传!克隆和分析了其巨胚基因"
!"
#序列!并对巨胚基因进行了表达分析结果显示$"
#
#(上师大
$
号)的
胚重*胚与糙米质量比均极显著大于(超
!(#"
)!且(超
!(#"
)的胚重接近或大于一些已报道的巨胚水稻&"
!
#(上师大
$
号)巨胚表型由
#
对隐性基因控制!并与韩国巨胚稻(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)属于相同的等位基因突变&"
%
#(超
!(#"
)*(上师大
$
号)和(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)
%
种水稻各自具有
#
个新的
!"
等位基因!它们的突变位点分别位于
启动子*启动子及编码链*编码链&"
)
#(上师大
$
号)启动子及编码链都有突变的
!"
等位基因"
#
$
%
#!在开花后
)
"
,>
的颖果中表达量持续增加!完全不同于只有编码链突变的
!"
等位基因呈持续下降的表达模式该研究首次报
道了突变在启动子*突变同时发生在启动子及编码链
!
种新型巨胚等位基因
关键词$巨胚基因&(上师大
$
号)&(超
!(#"
)&(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)&新等位基因&表达分析
中图分类号$
?,&1
!!!
文献标志码$
@
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!
1-0".
23
4056.#
7
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3
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2
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2
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T
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#
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#
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T
W:S.79/5
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!
#
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F:07U
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(
GF40
=
/F.>4C7+$
)
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"
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%
#
!"
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:0:.0UF:/:UFW::695U.(
S4W/./45/740:[!"45:5:
$(
VF47!(#"
)
F4/439U4U.70
"
#
$

#
.0UF:
T
W737U:W
&(
GF40
=
/F.>4C7+$
)
F4/39(
U4U.70/
"
#
$
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#
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W737U:W40>VRG
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"
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F4/439U4U.70
"
#
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T
W://.70
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4UU:W07XUF:
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T
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T
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T
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GF40
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"
=
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#)&
0:[45:5:
&
:L
T
W:/(
/.704045
8
/./
!!
近几年来随着人们对食品营养品质的追求!对
功能性稻米的研究越来越为人所关注巨胚稻是一
种胚变大的水稻突变体!其胚表型比正常的水稻胚
增大
!
倍以上巨胚糙米中的
#
(
氨基丁酸"
D@(
<@
#
+
#(!
,
*维生素
2
+
#
!
%(,
,
*多种氨基酸+#!)!,,*谷维
素+#!*,*酚类+#!*,和矿物质+%!*(,,的含量都显著高于正
常水稻的糙米
有文 献 报 道!巨 胚 性 状 由 隐 性 单 基 因 控
制+%!&(#",钱前等+1,利用(金南风%南京
##
)
^
!
群体
对(金南风)的巨胚基因"
!"
#进行了定位!将巨胚基
因定位在第
,
染色体上
YD*,&
和
YM%1$
之间!遗
传距离分别是
*+!6;
和
#%6;

]7F
等+##,利用
(
H[46F:70
=
8
:7(
=
:/
%
;.5
8
40
=
!%
)
^
!
群体!将巨胚
基因定位在第
,
染色体上的
YM%1$
和
VR")1,
之
间!遗传距离分别为
!+)6;
和
%+)6;
近年来!人
们对巨胚基因的进一步研究认为!巨胚基因!即
)*",
#
"*"%,""
!编码细胞色素
A)$"
家族中的一种
蛋白+%!#"!#!(#$,!目前该蛋白被定名为
VIA,&<$
+
#$
,

VF:0
等+#$,研究表明!
VIA,&<$
蛋白在内质网和过
氧化物酶体内完成代谢过程!该蛋白功能缺失会导
致
B@@
水平急剧下降!影响细胞分裂和膨大!从而
导致胚与胚乳比列的改变
目前已报道的
!"
等位基因有
#
$
!
+#
*
#
$
!
+
*
#
$
!
+%
*
#
$
!
+)
*
#
$
!
+$
*
#
$
!
+*
*
#
$
!
+,
*
#
$
!
+&
*
#
$
!
+1
*
#
$
!
+#"
+
#!
,
*
#
$
,
+
%
,
!以
及
#"!#,
巨胚稻+#",*
].U4(4_:
巨胚稻+#$,中的
!"
等
位基因!它们分别在不同地域水稻品种中被发现
虽然已有十多个巨胚等位基因的报道!但这些等位
基因的突变都在编码链上目前还不清楚对于
!"
等位基因是否会在编码链外发生突变
观察(超
!(#"
)的胚!虽然比不上现已报道的较
多巨胚水稻品种+#!%!*!#"!#%!#$,!但比(日本晴)水稻大
目前还不清楚(超
!(#"
)的
!"
等位基因是否有突
变本实验室在将(超
!(#"
)成熟胚离体培养时!曾
发生胚表型突变!由此形成了一个胚更大的(上师大
$
号)水稻+#*,为了探索导致(上师大
$
号)巨大胚
表型的突变基因!本研究以(超
!(#"
)和(上师大
$
号)为材料!对(上师大
$
号)的巨胚性状及巨胚基因
开展了研究
#
!
材料和方法
$+$
!
水稻材料
(上师大
$
号)由(超
!(#"
)在水稻组织培养环境
中发生胚性状突变而获得的新巨胚水稻+#*,(超
!(
#"
)和(上师大
$
号)是本研究中
!
种最主要的水稻
材料&为了分析(上师大
$
号)是否与目前已报道的
其他巨胚水稻属于相同等位基因突变!本研究还选
用由韩国(花晴)水稻突变得到的巨胚稻(
;(!($*$(
##(%(<
"
=
:
#)作为研究材料&为了对(上师大
$
号)巨
胚基因的遗传规律进行分析!本研究又选取了
!
种
正常胚 水 稻$两 系 不 育 系 (
!*#G
)和 常 规 旱 稻
(
BY@O#"1
)作为试验材料正常胚水稻(日本晴)
作为体式显微镜观察的对照材料
$+B
!
水稻糙米及胚性状考察
取(上师大
$
号)和(超
!(#"
)的稻谷各
%""
粒!
分
%
组!每组
#""
粒!按照朱映东等方法+#,,称量糙
米百粒重*百粒胚重!并计算胚与糙米质量比
选取(上师大
$
号)*(超
!(#"
)*(
;(!($*$(##(%(
<
"
=
:
#)和(日本晴)水稻具有代表性的糙米!在
P:.(
64R^ V!1"
体式显微镜下观察不同水稻糙米的胚大
小并进行拍照
$+C
!
!上师大
D
号"巨胚突变性状的遗传分析
以(上师大
$
号)为母本!分别与
%
种正常胚水
稻(超
!(#"
)*(
!*#G
)和(
BY@O#"1
)进行杂交收获
^
#
种子以及从
^
#
植株上分单株收获
^
!
种子!去掉
^
!
种子颖壳!以(上师大
$
号)为对照!直接观察
^
!
糙米胚大小!并进行小胚和巨胚分离比统计分析
以(
!*#G
)
`
(上师大
$
号)组合
^
#
植株为父本!与
(
!*#G
)回交!收获回交
^
#
种子!观察回交
^
#
植株自
交所结种子的胚大小!统计分析有巨胚种子单株和
无巨胚种子单株的分离比采用
$
! 检验杂交后代
巨胚和小胚分离比!以及回交植株有无巨胚种子单
株的分离比!分析控制巨胚性状的遗传模式
将巨胚稻(上师大
$
号)与(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)杂交及自交!收获
^
#
和
^
!
种子!剥去颖壳!直
接观察
^
#
和
^
!
糙米胚大小
$+E
!
水稻巨胚基因的扩增及序列比对
使用
OAG
法+#&,微量提取(超
!(#"
)*(上师大
$
号)和(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)
%
种水稻苗期叶片总
RC@
在
W.6:
=
:073:4007U4U.70
"
FUU
T
$%%
W.6:+
T
540U\.757
=8
+3/9+:>9
%
4045
8
/:/+/FU35
#查找(日本
晴)水稻
PaV
-
a/",
=
)#!)"
基因"
CV网站中为
)*",
#
"*"%,""
#序列!并截取该基因
VRG
区上下游
分别延伸
%_和
#_的序列利用
AW.3:WAW:3.(
:W$+"
软件!以该基因起始密码子
@OD
的
@
碱基
为起点"
b#T
#!在上游
!*)1T
至下游
b!"1"
T
!分
)
段设计
)
对引物"表
#
#预测每个
AVY
扩
增产物长度介于
#%%%
"
#$*%T
之间!每段
AVY
产物相互搭接至少大于
!""T
使用高保真酶
1#$#
&
期 平宝哲!等$
#
个新巨胚等位基因的鉴定与表达分析及其性状考察
表
$
!
水稻巨胚基因扩增所用引物
O4\5:#
!
AW.3:W/7X!"
=
:0:7XW.6:
引物序列"
$c
$
%c
#
G:
J
9:06:7X
T
W.3:W
上游引物
7^W[4W>
T
W.3:W
下游引物
Y:S:W/:
T
W.3:W
退火温度
@00:45.0
=
U:3
T
:W4U9W:
%
d
延伸时间
2LU:0/.70
U.3:
%
/
片段大小
AW7>96U
5:0
=
UF
%
T
@OVDOV@OVODVVOO@V DD@OOOV@@VDVVODOV $" $" #)#1
V@V@OOOODOODVOOOVVO@ @O@DVDO@@OV@@@DDDOV@ $! )$ #%%%
O@VOVVVOOVVVOVODDOO VVDODOVVDOVVVOVO@ $$ $$ #$*%
OV@VVD@@DDDO@VD@VV OD@V@DVV@@VODD@D@@@O@ $) $" #%1%
]aR
"
]aR(#"#
!
OaIa#!以(超
!(#"
)*(上师大
$
号)和(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)水稻叶片总
RC@
为
模板!进行
AVY
扩增采用
$"
%
PAVY
反应体系!
>>H
!
a%!
%
P
!
#"`<9XX:W$
%
P
!
>COA
"
!3375
%
P
#
$
%
P
!
;
=
Ga
)
%
%
P
!
#"
%
375
.
P
#的上下游引物各
#+$
%
P
!
]aR
酶
#
%
P
!模板
#
%
P

AVY
程序为$
1)
d
预变性
!3.0
&
1)d
变性
#$/
!
$"
"
$$d
退火"不
同片段扩增采用不同的退火温度!表
#
#
%"/
!
*&d
延伸
)$
"
$$/
"不同片段扩增采用不同的延伸时间!
表
#
#!
%$
个循环&最后
*&d
充分延伸
$3.0

AVY
产物进行
#+!e
琼脂糖凝胶电泳检测回收预期分
子量正确"表
#
#的目的条带!送上海华大基因公司
测 序 使 用
RC@;@C
软 件 对
%
种 水 稻
)*",
#
"*"%,""
基因测序结果进行拼接和比对!以
(日本晴)水稻的
)*",
#
"*"%,""
基因序列为对照进
行比较分析
$+D
!
水稻巨胚基因表达分析
分别取(日本晴)*(超
!(#"
)和(上师大
$
号)
%
种水稻开花后
)
"
,>
的幼嫩种子!
&"d
冷冻保
存剥去
%
种水稻幼嫩种子颖壳!用
OW.E75
"
V4U+
C7+#$$1*("!*
!
B0S.UW7
=
:0
#试剂提取颖果总
YC@

采用反转录试剂盒 "
RYY"),@
!
O@]@Y@
#进行基
因组
RC@
消化和
6RC@
合成!用实时荧光定量
YO(AVY
法检测
%
种水稻
)*",
#
"*"%,""
基因的相
对表达量"
AVY
仪为
<.7(Y4>
公司产品!美国#
)*",
#
"*"%,""
和内参
-%,./
基因引物以及扩增反应
程序参照
N40
=
等+$,的报道每种样品都做
%
个生
物学重复基因相对表达量以
!
&
VO表示
!
!
结果与分析
B+$
!
!上师大
D
号"和!超
B($F
"糙米及胚性状考察
分析(上师大
$
号)和(超
!(#"
)的糙米及胚性
状结果"表
!
#显示!(上师大
$
号)平均百粒胚重
和胚与糙米质量比值分别为
"+!*
=
和
#%+&%e
!都
极显著高于(超
!(#"
)"
+#!
=
和
$+$"e
#
体式显微镜对(上师大
$
号)*(超
!(#"
)*(
;(!(
$*$(##(%(<
"
=
:
#)和(日本晴)水稻糙米拍照结果
"图
#
#显示!(上师大
$
号)的胚远远大于(超
!(#"
)
和(日本晴)&(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)水稻胚虽显著
大于(超
!(#"
)和(日本晴)!但小于(上师大
$
号)&
!
种正常胚水稻中!(超
!(#"
)胚大于(日本晴)
B+B
!
!上师大
D
号"巨胚性状遗传分析
观察 (上师大
$
号)分别与(超
!(#"
)*(
!*#G
)和
(
BY@O#"1
)
%
种小胚水稻杂交的
^
#
种子!发现所
有
^
#
种子均表现小胚从
%
个杂交组合中各取
#
棵
^
#
植株!观察其
^
#
植株自交获得的
^
!
种子!将
图
#
!
)
种水稻糙米比较
#+
日本晴&
!+
超
!(#"
&
%+
上师大
$
号&
)+;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#
.^
=
+#
!
V73
T
4W./707XX79W_.0>/7X\W7[0W.6:
#+C.
TT
70\4W:
&
!+VF47!(#"
&
%+GF40
=
/F.>4C7+$
&
)+;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#
表
B
!
!超
BG$F
"与!上师大
D
号"糙米及胚性状比较
O4\5:!
!
V73
T
4W./7070UF:\W7[0W.6:40>:3\W
8
76F4W46U:W/7X
(
GF40
=
/F.>4C7+$
)
40>
(
VF47!(#"
)
水稻品种
Y.6:695U.S4W
百粒糙米重
#""(\W7[0W.6:[:.
=
FU
%
=
百粒胚重
#""(:3\W
8
7[:.
=
FU
%
=
胚与糙米质量比
;4//W4U.77X:3\W
8
7U7\W7[0W.6:
%
e
超
!(#"VF47!(#" !+#&f"+"#@ "+#!f"+"#< $+$"f"+)*<
上师大
$
号
GF40
=
/F.>4C7+$ #+&&f"+"#< "+!*f"+"!@ #%+&%f"+&)@
!!
注$表中数据为平均值
f
标准差"
0g%
#同列中不同的大写字母表示品种间存在极显著性差异"
&
#
"+"#
#
C7U:
$
h459:/4W:UF:3:40fGR7XUFW::4045
8
/:/
"
0g%
#
+R.XX:W:0U64
T
.U455:UU:W/.0UF:/43:675930.0>.64U:/.
=
0.X.640U>.XX:W:06:
"
&
#
"+"#
#
\:U[::0
(
GF40
=
/F.>4C7+$
)
40>
(
VF47!(#"
)
W.6:+
"!$#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
%$
卷
胚大小与 (上师大
$
号)相似的定为巨胚!其余为小
胚
%
个杂交组合
^
!
种子小胚%巨胚种子数分别为
,!1
%
!%1
*
!)*
%
*1
和
,#1
%
!$"
!
%
组杂交
^
!
代种子中
小胚与巨胚种子的分离比
$
! 检测均符合
%i#
将
(
!*#G
)
`
(上师大
$
号)
^
#
植株与 (
!*#G
)回交!收
获的
^
#
种子都为小胚性状但是观察回交
^
#
植株
所结种子发现!完全结小胚种子的植株数和含有巨
胚与小胚分离的植株数分别为
!)
和
!*
采用
$
!
检测回交结果符合
#i#
分离比通过杂交及回交
分析!说明(上师大
$
号)巨胚性状是受
#
对隐性单
基因控制
将巨胚水稻 (上师大
$
号)与 (
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)水稻进行正反杂交!收获的
^
#
种子均为巨胚
表型!而且自交后代种子都是巨胚表型由此表明!
(上师大
$
号)与 (
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)水稻中的巨
胚基因属于相同等位基因突变
B+C
!
水稻巨胚基因序列分析
为了解(上师大
$
号)巨胚基因
!"
是否属于目
前已报道的
)*",
#
"*"%,""
巨胚基因突变!扩增和
测序 了 (上 师 大
$
号)以 及 对 照 (超
!(#"
)的
)*",
#
"*"%,""
巨 胚 基 因 序 列!并 与 (日 本 晴)
)*",
#
"*"%,""
基因序列进行比较
以
)*",
#
"*"%,""
巨胚基因起始密码子第一个
腺嘌呤脱氧核苷酸"
@
#为
b#T
!从上游
!$,"T
至下游
b#11"T
!(超
!(#"
)的
)*",
#
"*"%,""
基
因序列与(日本晴)水稻仅在启动子
,,,
与
,,&
之间有
#
个腺嘌呤脱氧核苷酸"
@
#的插入!其他序
列都 相 同&(超
!(#"
)与 (上 师 大
$
号)的
)*",
#
"*"%,""
基因序列!仅在(上师大
$
号)第一外
显子
b#!$T
处的
D
突变为
@

杂交试验检测显示!(上师大
$
号)与(
;(!($*$(
##(%(<
"
=
:
#)的巨胚基因为等位基因比较分析(日
本晴)和(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)的
)*",
#
"*"%,""
基
因序列!发现(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)在起始密码子
第一个腺嘌呤脱氧核苷酸"
@
#
b#T
至上游
!$,"
T
之间的序列与(日本晴)水稻完全相同!而在起始
密码子第一个腺嘌呤脱氧核苷酸"
@
#
b#T
至下游
b#11"T
之间的序列中!位于第二外显子
b#!*"
处的碱基由
D
突变为
@
!其他序列都与(日本晴)水
稻相同目前!已明确突变位点的各个
!"
等位基
因及本研究分析的
!
种巨胚水稻
!"
等位基因!在
编码链上脱氧核苷酸突变引起氨基酸前后种类变化
以及 氨 基 酸 发 生 改 变 的 位 置 主 要 分 布 在
)*",
#
"*"%,""
基因前
!
个区域中"图
!
#
B+E
!
水稻巨胚基因
YO(AVY
分析
采用定量
YO(AVY
分析(日本晴)*(超
!(#"
)和
(上师大
$
号)在开花后
)
"
,>
幼嫩颖果中
)*",
#
"*"%,""
巨胚基因表达!发现
)*",
#
"*"%,""
基因在(日本晴)中表达量都非常低!在(超
!(#"
)开
花后
)
和
$>
的幼嫩颖果中表达量非常低!但在开
图
!
!
!"
各等位基因编码蛋白的氨基酸突变种类及位点
?U7GOaA+
谷氨酰胺突变为翻译终止&
NU7GOaA+
色氨酸突变为翻译终止&
@U7O+
丙氨酸突变为苏氨酸&
GU7A+
丝氨酸突变为脯氨酸&
VU7I+
半胱氨酸突变为酪氨酸&
?U7A+
谷氨酰胺突变为脯氨酸&
YU7D+
精氨酸突变为甘氨酸&
YU7H+
精氨酸突变为组氨酸&
AU7G+
脯氨酸突变为丝氨酸&
NU7P+
色氨酸突变为亮氨酸&
hU7;+
缬氨酸突变为甲硫氨酸&
RU72+
天冬氨酸突变为谷氨酸&
AU7P+
脯氨酸突变为亮氨酸&
AU7Y+
脯氨酸突变为精氨酸
.^
=
+!
!
;9U4U.70
T
7.0U70
T
W7U:.0/7X>.XX:W:0U!"45:5:/
?U7GOaA+D59U43.0:39U4U:/.0U7/U7
T
67>70
&
NU7GOaA+OW
8T
U7
T
F40:39U4U:/.0U7/U7
T
67>70
&
@U7O+@540.0:39U4U:/
.0U7OFW:70.0:
&
GU7A+G:W.0:39U4U:/.0U7AW75.0:
&
VU7I+V
8
/U:.0:39U4U:/.0U7O
8
W7/.0:
&
?U7A+D59U43.0:39U4U:/.0U7
AW75.0:
&
YU7D+@W
=
0.0:39U4U:/.0U7D5
8
6.0:
&
YU7H+@W
=
0.0:39U4U:/.0U7H5/U.>.0:
&
AU7G+AW75.0:39U4U:/.0U7G:W.0:
&
NU7P+OW
8T
U7
T
F40:39U4U:/.0U7P:96.0:
&
hU7;+h45.0:39U4U:/.0U7;:UF.70.0:
&
RU72+@/
T
4WU.639U4U:/.0U7D59U43.6
&
AU7P+AW75.0:39U4U:/.0U7P:96.0:
&
AU7Y+AW75.0:39U4U:/.0U7@W
=
0.0:
#!$#
&
期 平宝哲!等$
#
个新巨胚等位基因的鉴定与表达分析及其性状考察
图
%
!
水稻幼嫩颖果巨胚基因的相对表达
.^
=
+%
!
2L
T
W://.704045
8
/./7X)*",
#
"*"%,""
=
:0:
.0
8
790
=
64W
8
7
T
/:/
花后
*>
时!表达量增加!在开花后
,>
时!表达量又
非常低&而在(上师大
$
号)开花后
)
"
*>
的幼嫩颖
果中!
)*",
#
"*"%,""
巨胚基因表达模式与(超
!(#"
)
相似!但在开花后
,>
的表达量增加"图
%
#
%
!
讨
!
论
目前已报道的巨胚等位基因有十多个!但是这
些等位基因都是位于
)*",
#
"*"%,""
基因编码区的
突变与正常小胚水稻(日本晴)比较!(超
!(#"
)的
!"
基因启动子具有一个脱氧核苷酸插入突变!同
时胚体积大于(日本晴)水稻与前人报道比较!(超
!(#"
)胚重不仅明显超过已报道的小胚水稻!而且接
近甚至超过了部分巨胚水稻品种+)!*!#1(!#,相对于
(上师大
$
号)而言!虽然我们将(超
!(#"
)称为小胚
水稻!但与前人文献比较显示!(超
!(#"
)实际上应
该属于巨胚水稻!只是它的胚体积和胚重增大程度
不如有些编码链突变位点的巨胚水稻明显韩国的
(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)巨胚水稻已有文献报道+!,!
本研究进一步报道了其
!"
基因序列研究结果显
示!引起(上师大
$
号)和(
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#)
!
种
水稻巨胚表型的
!"
基因都属于
)*",
#
"*"%,""
基
因突变!并且都属于新的
)*",
#
"*"%,""
等位基因!
可分别用
#
$
( 和
#
$
%表示本研究还报道了
#
个属
于启动子突变类型的
!"
等位基因!用
#
$
& 表示
(上师大
$
号)中的
#
$
%基因是在
#
$
& 基础上的再次
突变!属于编码链和启动子都有突变的等位基因类
型与前人报道比较!(上师大
$
号)的胚重几乎超
过了目前已报道的所有巨胚水稻+#!%!)!*!,!#1(!#,
在启动子上一些特定的脱氧核苷酸序列还可能
作为调控基因表达的重要顺式作用元件+!!(!),本研
究利用
A540UV@Y2
网站"
FUU
T
$%%
\.7.0X7W34U.6/+
T
/\+9
=
:0U+\:
%
[:\U775/
%
T
540U64W:
%
FU35
%#对(超
!(
#"
)及(上师大
$
号)编码链上游
!$,"
"
#T
序
列进行启动子元件分析!在这
!
种水稻启动子的突
变位点上没有预测到顺式作用元件的存在
虽然在启动子上有些调控元件序列及功能目前
可能并未被发现!但是通过对序列有突变的个体进
行基因表达分析!从而会使人们对启动子上某些或
某个脱氧核苷酸的作用有了新的认识目前有研究
显示!
)*",
#
"*"%,""
基因呈反调控模式!巨胚突变
体表达量明显高于正常的小胚水稻+$!#%,与(日本
晴)水稻比较!在
)*",
#
"*"%,""
基因启动子存在相
同突变的(超
!(#"
)和(上师大
$
号)两种水稻!在种
子发育
$
"
*>
!它们
)*",
#
"*"%,""
基因的表达模
式相同!都有表达上调的现象由此推测!位于
)*",
#
"*"%,""
基因启动子上游
,,,T
和
,,&
T
之间插入腺嘌呤脱氧核苷酸后!对该基因的表达
发挥了一定的作用对于有些基因!如果在启动子
上和编码链特定位点都出现脱氧核苷酸突变!有可
能使该基因的表达产生一种新的表达模式
C4(
=
4/4[4
等分析了具有
#
$
!
+#"
巨胚等位基因水稻发
育早期颖果中的
)*",
#
"*"%,""
基因表达!结果发
现!从开花
)
"
,>
!
#
$
!
+#"
巨胚等位基因的表达量呈
现连续下降的趋势+#%,本研究发现!对于启动子在
,,,T
与
,,&T
之间具有腺嘌呤脱氧核苷酸
插入突变以及编码链
b#!$
脱氧核苷酸由
D
突变为
@
的
#
$
%巨胚等位基因!从开花
)
"
,>
!其表达量呈
现连续上调的趋势!完全不同于
#
$
!
+#"
等位基因
VIA,&<$
蛋白具有一些结构比较保守的结构
域+#$,!如
C
端的亮氨酸富集区!它与膜定位有
关+!$,&
A)$"
家族结构域!包含一个非常保守的氧结
合位点来行使单加氧功能&血红素结合区!与
:^
结
合从而行使酶催化功能与其他
!"
等位基因突变
位点比较!发现(上师大
$
号)的突变位点导致蛋白
翻译在第
)#
个氨基酸处被提前终止!只具有一个不
完整亮氨酸富集区!后面的细胞色素
A)$"
结构域
和血红素结合区完全丢失而目前报道的所有突变
位点除
#
$+$
在亮氨酸富集区提前终止之外!其他
!"
等位基因都是在细胞色素
A)$"
家族保守结构
域序列中出现单个氨基酸的替换!或在保守结构域
之后翻译提前终止
C4
=
4/4[4
等发现!在相同遗传
背景下!巨胚基因合成蛋白功能受损程度!以及突变
位点所在基因结构域的保守程度都与胚大小性状关
系密切!如在
].034E:
水稻背景下
#
$
!
+$
等位基因
的水稻胚大于
#
$
!
+#
和
#
$
!
+)
等位基因的水稻胚&在
O4.6F90
=
水稻背景下!
#
$
!
+1
等位基因水稻的胚大于
其他等位基因导致的巨胚表型+#%,在(上师大
$
!!$#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
%$
卷
号)中被发现的
#
$
%等位基因!不仅在编码链最上游
的亮氨酸富集区发生了突变!而且在启动子区域也
存在突变!由此表明!
#
$
% 等位基因是一个更具巨胚
潜力的优良巨胚等位基因
!!
致谢#本研究使用的韩国!
;(!($*$(##(%(<
"
=
:
#$巨胚水稻由上海市农业科学研究院朴钟泽研究员提供%!
*#G
$和旱稻
!
BY@O#"1
$分别由上海市闵行区农科所陆文龙高级农艺师和上海师范大学董彦君教授提供&特此致谢&
参考文献#
+
#
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G2a N R
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A@Y]R(G
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个新巨胚等位基因的鉴定与表达分析及其性状考察