水稻株型新基因NAL10的功能初步研究

【作者】 罗立新； 肖武名； 张力； 王慧； 郭涛； 刘永柱； 陈志强；

【机构】 华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心；

【摘要】 【研究背景】水稻是我国主要粮食作物之一,其产量接近粮食总产量的40%。伴随社会现代化的进程,我国水稻生产面临严峻考验。当前,在水稻育种上提出了超级稻育种策略。水稻株型在群体受光姿态,光能、水肥、空间利用率、产量提高和品质提升上发挥关键作用,因此株型研究具有重要的理论指导和实践意义;【材料与方法】本研究以一个特异种质LT中鉴定的株型新基因NAL10为基础,与02428构建了目标基因nal10的近等基因系,进行田间调查、细胞学观察和生理生化分析,并通过分子生物学手段对目标基因验证和特异性表达分析;【结果与分析】遗传分析表明,NAL10能同时调控水稻的叶宽、分蘖、茎秆、穗型等多个株型性状。NAL10外显子中一个单碱基突变,导致翻译提前终止,即为nal10隐性突变,表现出窄叶、多蘖、细杆等株型特征。进一步观察发现,nal10导致的窄叶、细杆表型与其叶脉维管束、薄壁细胞数减少密不可分。生理生化测定表明,nal10导致的窄叶、细杆、多蘖等表型与IAA无关,极可能与GA3和ABA相关。NAL10编码一类热激蛋白,作为分子伴侣在多个性状中发挥作用,在野生稻中存在极高的同源性。NAL10蛋白主要定位在叶绿体中,少部分在内质网上。GUS分析表明,NAL10在水稻的根、茎、叶、叶鞘及幼穗中均有表达,推测与维管束形成和发育密不可分。基因hal10在水稻全生育期的叶片、分蘖盛期分蘖芽、孕穗期茎秆及不同时期幼穗中的表达水平均显著降低。nal10植株的过表达和互补后代,表型均得以恢复。【结论】通过本研究,鉴定了水稻株型新基因NAL10的功能,并明确了其生物学效应与时空表达特性。该基因是对水稻株型建成起着关键作用的基因,对其开展深入研究,将对扩宽株型调控的认知、充实株型研究理论和加强育种实践具有重要的指导意义。更多还原