全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(10): 1799−1805 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2012AA10A302-7)，国家自然科学基金项目(31071383)，江苏省杰出青年基金项目
(BK2012010)和江苏省作物学优势学科项目资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 刘巧泉, E-mail: qqliu@yzu.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: zds_yzdx@163.com
Received(收稿日期): 2013-02-21; Accepted(接受日期): 2013-05-25; Published online(网络出版日期): 2013-07-09.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130709.1600.011.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01799
水稻 Ef7基因的一个新等位基因 Ef7-l的遗传效应及表达分析
赵冬生 张昌泉 顾铭洪 刘巧泉*
扬州大学农学院 / 江苏省作物遗传生理重点实验室 / 教育部植物功能基因组学重点实验室, 江苏扬州 225009
摘 要: 水稻 Ef7 基因控制抽穗期。本研究从我国籼稻品种龙特甫中克隆了 Ef7 的等位基因 Ef7-l, 序列比对表明,
Ef7-l 编码序列与日本晴 Ef7 相比存在 5 个氨基酸的差异。利用两个等位基因的序列差异, 以日本晴为受体构建了含
有 Ef7-l的近等基因系 CL63。CL63在长日照条件下比轮回亲本日本晴延迟抽穗约 6 d, 但在短日照条件下两者抽穗
期无显著差异。田间性状分析显示 Ef7-l 等位基因在长日照条件下能够使植株茎秆变粗, 粒重显著增加, 这可能是通
过上调 OsPHYB的表达水平而延迟水稻抽穗期实现的。
关键词: 水稻; 抽穗期; Ef7-l; 等位基因; 表达分析
Genetic and Expression Analyses of Ef7-l, a Novel Ef7 Allele, in Rice
ZHAO Dong-Sheng, ZHANG Chang-Quan, GU Ming-Hong, and LIU Qiao-Quan*
Jiangsu Key Laboratory for Crop Genetics and Physiology / Key Laboratory of Plant Functional Genomics of Ministry of Education, Yangzhou
University, Yangzhou 225009, China
Abstract: Ef7 controls rice heading date. In the present study, an allele of Ef7, Ef7-l, was cloned from the indica rice cultivar
Longtefu. Sequence analysis indicated that Ef7-l is a novel Ef7 allele and there are five amino acid substitutions in Ef7-l compared
with its wild type from Nipponbare. Based on the sequence variation between Ef7-l and Ef7, we developed a near-isogenic line
(NIL) CL63 with the background of japonica Nipponbare via marker-assisted selection. The heading date of the NIL CL63 was
postponed for approximate six days under long day (LD) condition compared with Nipponbare. In short day (SD) condition, there
was no obvious difference in heading date between Nipponbare and CL63. Under the natural field at Yangzhou, the novel allele
Ef7-l could result in significant increase of plant height and grain weight in CL63 compared with Nipponbare. The qRT-PCR
analysis revealed that there was not significant difference in Ef7 gene expression level between Nipponbare and CL63 under both
LD and SD conditions. But the Ef7-l allele could affect rice heading date by up-regulating the expression level of OsPHYB gene
under LD condition.
Keywords: Oryza sativa L.; Heading date; Ef7-l; Allele; Expression analysis
水稻生育期长短对最终产量形成有着极其重要
的影响。因此, 发掘并利用控制水稻生育期相关基
因的新等位变异, 对于培育高产广适性水稻新品种
具有重要实用价值。水稻抽穗期和产量性状都属数
量性状 , 并对环境变化极为敏感 [1]; 因此有很多已
定位的 QTL区间往往对这两类性状具有多效性, 产
量的提高往往伴随着抽穗期的延迟。控制抽穗期相
关基因的等位变异一般都与品种的地域和季节适应
性相关, 因此在育种实践中育种家往往倾向于筛选
适合特定生态区域的品种[2-4]。
环境条件和植物自身调节机制都会影响水稻抽
穗期, 而在这些因素中光周期是最重要的开花诱导
影响因子[5]。不同类型的品种会表现出不同的遗传
特性, 而同一品种的抽穗期也会由于不同光温条件
的影响而表现各异。我国水稻主要栽培品种的抽穗期
与其感光性、基本营养生长习性有着显著线性关
系[4]。水稻抽穗期遗传机制复杂, 根据对 Gramene网
站QTL数据库(http://www.gramene.org/qtl/index.html)
1800 作 物 学 报 第 39卷


的分析, 显示有超过 700个涉及生育期的QTL, 分布
于水稻所有 12 条染色体上。目前以 Hd3a、Hd1、
Ehd1、Ghd7和 Ghd8等为代表的控制水稻抽穗期的
重要基因位点都已相继被克隆[6-15]。拟南芥中与抽穗
开花相关的基因, 一般在水稻中都能找到与之同源
的基因, 并且有着相似的功能。因此, 得益于拟南芥
开花调控机制的研究, 有关光周期控制水稻开花的
调控网络也有了较好的阐述[16-17]。
拟南芥 ELF3 被证明是控制光信号输入生物节
律钟的重要基因, 在长日照条件下可促进拟南芥开
花[16]。在水稻中, 位于第 1 染色体上的 OsELF3 基
因与拟南芥 ELF3 基因高度同源, 其 T-DNA 插入突
变体 osef3 在长日照和短日照条件下都表现出延迟
抽穗, 同时还具有多效性[18]。最近, 在水稻第 6染色
体上定位的 ELF3的同源基因 Ef7, 也是控制抽穗期
的关键基因[19], 其通过调节植株昼夜节律、下调开
花抑制因子 Ghd7的表达来促进水稻抽穗开花[20-23]。
研究表明, Ef7不同的等位变异形式在不同光照条件
下的抽穗期表现会有所不同[20-23]。其中 ef7 突变体
HS276 在长日照和短日照下均能延迟抽穗, T-DNA
插入突变体 oself3-1 在长短日照条件下均不同程度
延迟抽穗; 但是, 含有越光 Ef7等位基因 Hd17的近
等基因系只在长日照下延迟抽穗 , Tos17 突变体
oself3 也只在长日照下延迟抽穗, 短日照下抽穗期
和野生型相比无明显差异。
本研究根据已克隆的日本晴 Ef7 基因序列, 从
我国籼稻杂交稻重要亲本龙特甫中克隆了该基因的
等位基因, 命名为 Ef7-l。在此基础上, 以日本晴为
轮回亲本构建了 Ef7-l 的近等基因系, 分析了 Ef7-l
控制的抽穗期和产量性状的表现。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选用粳稻品种日本晴(Oryza sativa L. subsp. ja-
ponica cv. Nipponbare)和籼稻品种龙特甫(Oryza sa-
tiva L. subsp. indica cv. Longtefu); 以及分别以这 2
个品种为轮回亲本和供体亲本来源的一个高世
代(BC4F2)的回交系 CL42。以日本晴为轮回亲本 ,
继续和 CL42 回交 2 次, 并自交 3 代, 经分子标记
辅助选择, 在 BC6F3 世代中选育获得含有来源于龙
特甫第 6 染色体短臂 Ef7 基因区段的近等基因系
CL63。
1.2 DNA提取及 PCR检测
按 CTAB 法[24]从水稻叶片中提取基因组 DNA,
用于 PCR 反应。20 µL 的 PCR 反应体系包括 1 µg
的模板 DNA、0.5 µL (10 mmol L−1)引物、0.4 µL (10
mmol L−1) dNTP、2 µL 10×PCR缓冲液、1 U rTaq
DNA聚合酶和 15.5 µL超纯水。在 Biometra PCR仪
上进行 PCR扩增, 反应条件为: 95°C预变性 4 min;
94°C下 30 s, 55°C下 30 s, 72°C下 40 s, 共 35个循
环; 72°C下延伸 5 min。反应产物经 3%琼脂糖凝胶
电泳, 溴化乙锭染色后在凝胶成像仪上成像, 分析
检测样品间的多态性。
1.3 基因克隆与序列分析
使用高保真 DNA聚合酶 pfu (Ferments) 从水稻
基因组DNA中扩增目的基因片段, 所用引物是针对
Ef7 (LOC_Os06g05060) 基因设计的特异性引物
Ef7-gDNA (表 1)。按产品推荐的程序进行 PCR反应,
将扩增产物送南京金斯瑞生物科技有限公司测序。
在 NCBI 网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)上查找
相关基因的核酸序列 , 在水稻全基因组信息数据

表 1 本研究中使用的引物
Table 1 Primers used in this study
引物
Primer
物理位置
Physical position
正向序列
Forward sequence (5′–3′)
反向序列
Reverse sequence (5′–3′)
Chr608 1 704 190–1 704 139 ACACGTACGGTCGATCGG TTAATGGTGTAGCTAGATCGAGA
Chr601 2 094 933–2 094 766 AAACAGTGGGAAAAAGTTCGGTATT AAACGCAACACCAAAATGAAGAAG
INDEL7 2 239 733–2 240 020 TGAGGAAGCTGACAATGAGC GGCCCGGAAAAATTATACTCC
RM587 2 291 804–2 292 076 ACGCGAACAAATTAACAGCC CTTTGCTACCAGTAGATCCAGC
INDEL3 2 339 885–2 340 045 ATAATGAAGCCAGGGCGAAG CATCGTTGGAGATGGATGG
Ef7-gDNA 2 233 084–2 238 217 CGTGCTACTCCATTTCAGGGTC CCAATGGGCGTATGGATGA
Ef7-RT 2 234 435–2 235 519 TGATTCCTCGGTGGAGTGTATA GTTGCGACTAAAAGAGGTTGTG
Actin-RT 29 067 481–29 067 957 CCAAGGCCAATCGTGAGAAGA AATCAGTGAGATCACGCCCAG
第 10期 赵冬生等: 水稻 Ef7基因的一个新等位基因 Ef7-l的遗传效应及表达分析 1801


库(http://rice.plantbiology.msu.edu/)上查询基因功能
基本注释, 在 Gramene 网站(http://www.gramene.org/)
上查询基于日本晴的水稻序列信息, 在UniProt网站
(http://www.uniprot.org/)上分析蛋白质基本信息, 利
用软件 DNAstar和 Vector NTI 9.0分析一些核苷酸
和氨基酸序列。
1.4 田间试验
2011 年夏季和冬季分别在江苏省扬州大学校内
试验基地和海南陵水南繁基地种植近等基因系
CL63及其受体日本晴, 上述 2个种植环境分别具自
然长日照和短日照条件。种植每个材料 3个重复, 每
个重复 40 苗, 调查性状时取每个重复中间 20 苗。
此外, 还于 2011年夏季在扬州大学校内试验基地设
置短和长日照两个光周期处理, 其中短日照处理为
光照 8 h/黑暗 16 h, 长日照处理为自然光照 14 h/黑
暗 10 h, 每个材料 3 个重复, 每个重复 20 苗, 选取
每个重复中间 10苗用于调查抽穗期。
1.5 性状调查和统计分析
自开始抽穗后每 2 d 调查一次抽穗情况, 以一
个植株第 1穗抽出 1 cm当日计为该株的抽穗日, 以
播种日到抽穗日的天数计为抽穗期。成熟期考察
CL63和日本晴的主要农艺性状, 包括株高、主穗长、
每株穗数、每穗粒数、结实率、千粒重。使用 SPSS
16.0软件对所有数据进行独立样本 t测验, 以分析相
关数值在日本晴和 CL63 之间的差异显著性, 数据
以平均数±标准差(mean ± SD)的形式表示。
1.6 定量 RT-PCR分析
使用 RNA 提取试剂盒(北京天根生化科技有限
公司)提取水稻幼苗总 RNA。使用变性琼脂糖凝胶电
泳和NanoDrop仪(Thermo)检测RNA的质量, DNaseI
酶消化总 RNA, 利用反转录试剂盒(Fermentas)获得
cDNA。以 cDNA 为模板扩增水稻内参基因 Actin
(LOC_Os03g0718100), 调节 cDNA 的模板浓度趋于
一致。用于 Ef7基因和 Actin基因表达量分析的引物
分别为 Ef7-RT 和 Actin-RT (表 1)。在 ABI 公司的
ABI 7500 仪器上进行荧光定量 PCR, 按照 SYBR
Green qRT-PCR方法推荐的 25 µL反应体系; PCR扩
增条件为 94℃预变性 3 min; 94℃变性 15 s, 55℃退
火 15 s, 72℃延伸 35 s, 循环数 40。以溶解曲线分析
确定扩增产物的特异性, 使用相对定量的方法分析
实验结果[25]。
2 结果与分析
2.1 籼稻品种龙特甫 Ef7 等位基因(Ef7-l)的克隆
与序列分析
为了深入分析我国栽培水稻中 Ef7 基因不同等
位变异的效应, 根据日本晴 Ef7基因序列, 采用同源
克隆技术, 从我国籼型杂交稻一个重要亲本龙特甫
中克隆了该基因的等位基因 Ef7-l, 并测定了其全序
列(GenBank 登录号为 KC204687)。克隆的 Ef7-l 序
列全长 5134 bp, 其中包括全部编码区序列和部分上
下游序列。将 Ef7-l与已发表的日本晴 Ef7基因序列
(LOC_Os06g05060)比对, 发现两者在内含子序列上
存在 6 处差异, 但这些差异都远离内含子与外显子
剪接位点处; 而在外显子序列上有 6 个单核苷酸变
异(SNP), 涉及 5 个位置的氨基酸残基的变化, 分别
由日本晴的氨基酸残基 P (脯氨酸)、S (丝氨酸)、L (亮
氨酸)、V (缬氨酸)和 S (丝氨酸)变为龙特甫中 L (亮
氨酸)、G (甘氨酸)、S (丝氨酸)、A (丙氨酸)和 G (甘
氨酸)(图 1-c)。另一个 SNP 由于密码子简并性未产
生氨基酸残基的变化, 位于氨基酸序列的第 8位。



图 1 Ef7基因编码序列比较及近等基因系 CL63的遗传背景
Fig. 1 Comparison of coding sequences of Ef7 among different
rice cultivars, and the genetic background of near-isogenic line
CL63
a: 近等基因系 CL63在第 6染色体上导入片段示意图, 箭头指示
黑色区域为龙特甫来源的替换片段; b: 导入片段区间位置; c: 3
个水稻品种中 Ef7等位基因编码氨基酸序列比对分析。G: 甘氨
酸; P: 脯氨酸; S: 丝氨酸; L: 亮氨酸; V: 缬氨酸; A: 丙氨酸。
a: The introgression segment in the near-isogenic line CL63 on
chromosome 6. Arrows on the top indicate the black region substi-
tuted by Longtefu; b: The position of introgression segment interval;
c: Alignment analyses of coding sequences of Ef7 alleles among
three rice cultivars. G: glycine; P: proline; S: serine; L: leucine;
V: valine; A: alanine.


1802 作 物 学 报 第 39卷


2.2 近等基因系 CL63的构建及其遗传背景分析
为进一步了解龙特甫中 Ef7-l 等位变异是否可
产生不同的遗传效应 , 构建了该基因的近等基因
系。本实验室在前期研究中, 以日本晴为轮回亲本、
不同籼稻品种为供体亲本, 构建了一系列高世代回
交材料。利用与 Ef7基因紧密相邻的一个 InDel标记
(INDEL7, 表 1)作为辅助选择手段, 从以龙特甫为
供体的高世代(BC4F2)回交材料中筛选获得了一个系
CL42, 该系含有来源于龙特甫的 Ef7-l基因区段。继
续以日本晴为轮回亲本与 CL42 回交 2 次、自交 3
次, 经分子标记辅助选择, 在 BC6F3 世代中选育获
得只含有来源于龙特甫 Ef7 基因区段的近等基因系
CL63 (图 1-a, b)。
为检测 CL63 近等基因系的背景, 利用均匀分
布于水稻 12条染色体上的 140对分子标记[26]检测。
表明 CL63 近等基因系中除 Ef7 区域附近的 5 对标
记(Chr608、Chr601、INDEL7、RM587和 INDEL3; 图
1-b)与供体亲本龙特甫相同外 , 其余分子标记的带
型均与日本晴相同。并且 CL63 系中目标基因区段
之外的附近已克隆的抽穗期相关基因 Hd3a、RFT1、
Hd1都已回复为日本晴的基因型(图 1-b)。据此推测,
近等基因系 CL63 中只含有一个来源于龙特甫的导
入片段, 区间为 Chr608−INDEL7−INDEL3 (图 1-b),
在此导入片段区间只含有一个抽穗期相关基因 Ef7,
覆盖的物理距离大约为 636 kb (表 1)。
2.3 不同光周期条件下 CL63的抽穗期响应
将近等基因系 CL63 与日本晴杂交获得杂种 F1
代 , 在扬州正季自然长日照条件下同时种植日本
晴、CL63 及其 F1杂种, CL63 抽穗期比轮回亲本日
本晴延迟约 6 d (图 2-a和表 2), 而 F1植株的抽穗期
与日本晴一致。说明近等基因系 CL63 迟抽穗表型
属隐性遗传。在海南陵水冬季自然短日照条件下 ,
CL63与日本晴两者抽穗期无显著差异, 都约为 68 d
(表 2)。2011年在扬州夏季条件下, 保持相同的温度
条件, 进行不同时间长度的光照处理后比较 CL63
和日本晴的抽穗期。在长光照处理下, CL63的抽穗
天数约为 85 d, 而轮回亲本日本晴的抽穗天数约为
79 d, CL63比轮回亲本延迟抽穗约 6 d。在短光照条
件下, 两者抽穗期无显著差异, 但其抽穗期相对于
长光照处理条件均明显提前, 都为 54 d左右(表 3)。



图 2 扬州正季长日照条件下日本晴和近等基因系 CL63植株
表型比较
Fig. 2 Plant phenotype of Nipponbare and near-isogenic line
CL63 in the field in Yangzhou
a: 日本晴(左)和 CL63(右)抽穗期时的表型; b: 日本晴(左)和
CL63(右)的节间形态; I: 倒一节间; II: 倒二节间; III: 倒三节间;
IV: 倒四节间; V: 穗长。
a: Phenotype of Nipponbare (left) and CL63 (right) of heading in
the field of Yangzhou, bar represents 20 cm. b: Phenotypic exhibi-
tion of internodes of Nipponbare (left) and CL63 (right), bar repre-
sents 5 cm. I: the first internode; II: the second internode; III: the
third internode; IV: the fourth internode; V: the panicle.

表 2 日本晴和 CL63的主要农艺性状比较
Table 2 Comparison of the main agronomic traits between Nipponbare and CL63 (mean± SD, n=20)
扬州正季长日照条件
Long day condition at Yangzhou
海南冬季短日照条件
Short day condition at Hainan 性状
Trait 日本晴 Nipponbare CL63 日本晴 Nipponbare CL63
抽穗期 Heading date (d) 81.00±1.10 87.30±1.08** 68.67±1.52 69.33±0.82
株高 Plant height (cm) 96.90±2.72 101.40±1.99* 72.75±2.15 72.96±2.00
主穗长 Panicle length (cm) 20.45±1.34 20.08±0.31 17.67±0.62 17.31±0.43
每株穗数 No. of panicles per plant 9.72±3.26 9.06±1.81 16.44±2.85 16.05±2.48
每穗粒数 Grains per panicle 117.33±11.67 111.80±9.43 80.20±4.96 79.83±5.25
结实率 Seed setting rate (%) 94.33±2.02 95.80±2.11 47.10±6.80 48.00±7.30
千粒重 1000-grain weight (g) 25.00±0.57 25.90±0.74** 25.70±0.15 25.82±0.16
*和**分别代表在 P<0.05和 P<0.01水平上差异显著。
*and ** represent significant difference at P<0.05 and P<0.01, respectively.

第 10期 赵冬生等: 水稻 Ef7基因的一个新等位基因 Ef7-l的遗传效应及表达分析 1803


表 3 日本晴和 CL63在不同光照时间处理下的抽穗期
Table 3 Heading date of Nipponbare and CL63 under
different light conditions (mean±SD, n=10)
材料
Material
长光照
Long day condition
短光照
Short day condition
日本晴
Nipponbare
79.5±1.6 53.8±1.7
CL63 85.6±1.5** 54.6±1.2
**代表在 P<0.01水平上差异显著。
** represents the significant differences at P<0.01.

2.4 CL63的主要农艺性状表现
扬州正季自然光温条件下, 成熟期 CL63 的各
个节间长度相对于日本晴均有所增长, 导致它的株
高与野生型日本晴相比有显著升高(图 2); 同时发现
CL63的茎秆相对于日本晴略粗, 预示其抗倒伏能力
可能有所增强。与日本晴相比, CL63 粒重显著增加,
但其他主要性状并没有显著变化(表 2)。在海南冬季
短日照自然条件下, 由于 CL63 与日本晴的抽穗期没
有差异, 两者的主要农艺性状也没有显著不同(表 2)。
2.5 Ef7-l基因的表达分析
为了解 Ef7 基因的表达特性, 首先选取日本晴
不同器官, 提取总 RNA进行实时定量 RT-PCR分析
(图 3-a), 这些器官包括: (1)根; (2)茎秆; (3)叶片; (4)
叶鞘; (5)抽穗前的幼穗; (6)开花后 5 d的幼穗; (7)开
花后 10 d的穗; (8)开花后 15 d的穗; (9)开花后 20 d
的穗。结果表明, Ef7在日本晴叶片中的表达量显著
高于其他组织(图 3-a), 表明该基因可能类似于其在
拟南芥中的同源基因 ELF3 中的表达模式和作用机
制, 在水稻中同样参与了光调控作用。在上述研究
的基础上, 重点以不同光照条件下生长的 CL63 和
日本晴幼苗期叶片为材料, 在 48 h时间节律周期内
每隔 3 h取样用于提取总RNA进行RT-PCR分析, 进
一步分析 Ef7-l 等位基因随时间节律的表达特性(图
3-b, c)。结果表明, 无论在长光照条件下还是在短光
照条件下, 相对于 CL63 中的 Ef7-l 等位基因随昼夜
振荡的表达规律与日本晴中的 Ef7基因基本一致(图
3-b, c), 说明 Ef7-l等位变异并没有影响基因的转录。
已有研究表明, 拟南芥中 ELF3 在植株生长前
期通过参与结合 PHYB 来介导光信号的输入, 从而
调节开花时间[27]。在水稻中, Ef7基因可通过下调开
花抑制因子 Ghd7 的表达来促进开花[20-23], 而 Ghd7
的转录也可受 OsPHYB 基因 (Os03g19590)的调
控[12]。为进一步了解 Ef7 是否通过调节 OsPHYB 基
因来抑制 Ghd7的转录水平, 我们比较了 CL63和日
本晴中 OsPHYB的表达特性(图 4)。结果显示, 在长


图 3 Ef7基因在日本晴和 CL63中的表达模式
Fig. 3 Expression pattern of the Ef7 gene in Nipponbare and
CL63
a: Ef7基因在日本晴植株不同器官中的表达; R: 根; S: 茎秆; LB:
叶片; LS: 叶鞘; P: 抽穗前的幼穗; 5P: 开花后 5 d的幼穗; 10P:
开花后 10 d的穗; 15P: 开花后 15 d的穗; 20P: 开花后 20 d的穗。
b: Ef7基因长日照条件下的表达模式; c: Ef7基因在短日照条件
下的表达模式。表达水平以相对于持家基因 Actin的表达水平衡
量; ST表示一天中的取样时间; 黑色实圈表示日本晴, 白色空圈
表示 CL63。
a: Ef7 gene expression of various organs of Nipponbare; R: root, S:
stem, LB: leaf blade, LS: leaf sheath, P: young panicle before
heading, 5P: young panicle 5 days after flowering, 10P: panicle 10
days after flowering, 15P: panicle 15 days after flowering, 20P:
panicle 20 days after flowering. b: Expression level of Ef7 between
Nipponbare and CL63 under LD conditions; c: Expression level of
Ef7 between Nipponbare and CL63 under SD conditions. Expres-
sion level was normalized against expression of Actin gene. ST:
sampling time in one day. Solid dark circles represent Nipponbare,
and open white circles represent CL63.
1804 作 物 学 报 第 39卷



图 4 日本晴和 CL63中水稻光敏色素 B基因的昼夜表达水平
Fig. 4 Diurnal expression level of OsPHYB gene in Nipponbare
and CL63
a: 长日照条件下光敏色素 B基因在日本晴和 CL63中的表达模
式; b: 短日照条件下光敏色素 B基因在日本晴和 CL63中的表达
模式。表达水平以相对于看家基因 Actin的表达水平衡量;
ST表示一天中的取样时间。黑色实圈表示日本晴,
白色空圈表示 CL63。
a: Diurnal expression patterns of OsPHYB in Nipponbare and CL63
in LD conditions; b: Diurnal expression patterns of OsPHYB in
Nipponbare and CL63 in SD conditions. The expression levels are
relative to the Actin mRNA. ST: sampling time in one day. Solid
dark circles represent Nipponbare and open white circles represent
CL63.

光照条件下日本晴中 OsPHYB 表达水平显著低于
CL63中(图 4-a), 而在短光照条件下 2份水稻材料中
OsPHYB的表达水平并无显著差异(图 4-b)。
3 讨论
近等基因系因其遗传背景与轮回亲本较为一致,
因此是准确鉴定等位基因遗传效应的最好材料; 此
外, 具有良好表型的近等基因系还可以直接应用于
品种改良。Matsubara等[23]以越光为供体亲本和日本
晴为受体亲本构建近等基因系, 克隆了一个抽穗期
基因 Hd17, 证明是 Ef7的等位基因。Hd17与日本晴
Ef7基因相比, 仅在氨基酸序列第 558位处的亮氨酸
突变为丝氨酸[23]。本研究从我国籼稻品种龙特甫中
克隆鉴定了 Ef7 的等位基因 Ef7-l, 与 Hd17 相比,
Ef7-l 编码区有 5 个序列变异, 导致 4 个氨基酸残基
变化(图 1-c)。可见, 本研究所克隆的 Ef7 的等位基
因 Ef7-l可能是一个新的等位变异类型。我们初步的
研究表明 , 在我国许多籼稻品种中的 Ef7 基因都
与 Ef7-l相似, 预示该基因在不同地域产生了明显的
分化。
我们以龙特甫为供体和日本晴为受体构建了
Ef7-l的近等基因系 CL63。CL63在长光照条件下能
够延迟抽穗, 而在短光照条件下抽穗期与受体亲本
无显著差异。同样以日本晴为受体, 越光为供体构
建的 Hd17 近等基因系, 在短日照下的抽穗期与受
体亲本相同, 而在长日照条件下 Hd17 对抽穗期有
明显的延迟效应[23]。由此说明, 虽然 Ef7-l 和 Hd17
在序列上存在较多的差异, 但是两者对于抽穗期的
效应较为相似。
水稻抽穗期长短和产量密切相关, 具有较迟抽
穗期的品种往往能产生更多的生物产量[28]。而控制
抽穗期的基因往往具有多效性, 目前至少有 2 个具
有一因多效的抽穗期基因已被克隆 , 即 Ghd7 和
Ghd8 (DTH8) [11,13-15], 这 2个基因对抽穗期和产量性
状兼具主效作用。本研究克隆的 Ef7-l等位基因在长
日照条件下可延迟抽穗, 含该位基因的近等基因系
植株的各节间长度与受体亲本相比有所增加, 茎秆
直径变粗, 株高和千粒重有显著增加, 具有显著的
增产潜力。一般高纬度地区的日照时间往往较长 ,
因此该等位基因可能在高纬度地区有重要的实际应
用价值。
野生型 Ef7 基因在叶片中表达量最高, 且在不
同光照条件下 Ef7-l的表达量与野生型 Ef7基因无显
著差异 ; 但是在长光照下 Ef7-l 基因能够上调
OsPHYB 的转录水平。由此推测, 在长光照条件下
CL63 中的 Ef7-l等位变异可能导致 OsPHYB 转录水
平上调, 从而延迟抽穗期; 而在短光照条件下 Ef7-l
等位变异对 OsPHYB 的转录并无明显影响, 因此对
抽穗期也没有影响。但是有关该等位基因延迟抽穗
的机制还有待更深入的研究。
4 结论
本研究从籼稻品种龙特甫中克隆了一个 Ef7 基
因的新等位基因 Ef7-l, 并构建了近等基因系 CL63。
CL63在长光照条件下能够延迟抽穗, 而在短光照条
件下抽穗期无显著变化。长日照下 CL63 的各节间
长度, 与受体亲本相比均有所增加, 茎秆直径变粗,
株高和千粒重显著增加。Ef7-l在叶片中表达量最高,
且在不同光照条件下 Ef7-l的表达量与野生型 Ef7基
因无显著差异 ; 在长光照下 Ef7-l 基因能够上调
第 10期 赵冬生等: 水稻 Ef7基因的一个新等位基因 Ef7-l的遗传效应及表达分析 1805


OsPHYB的转录水平。
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