水稻大穗突变体hry1的鉴定与基因定位

　　摘要： 水稻的单株产量主要由分蘖数、穗粒数和粒重等三要素决定，并且这3个因素相互联系、相互制约和相互补偿，尤其是穗数和每穗粒数有较大的负相关，只有在各因素协调发展的情况下，才能获得高产

　　摘要： 水稻的单株产量主要由分蘖数、穗粒数和粒重等三要素决定，并且这3个因素相互联系、相互制约和相互补偿，尤其是穗数和每穗粒数有较大的负相关，只有在各因素协调发展的情况下，才能获得高产。由于调控途径和通路之间的复杂性，水稻穗发育的调控机制仍未得到全面解释，需要进一步研究。本研究对东北优异粳稻品种空育131的EMS诱变体库进行筛选，鉴定出2个株高和每穗粒数均显著增加、分蘖减少的突变体，将其命名为hry1-1 (height, reduced tiller, yield 1)和hry1-2。与野生型相比，hry1-1和hry1-2突变体的株高、单株产量、穗长、每穗粒数、粒长、粒宽和粒厚等性状均显著增加，而分蘖数显著下降。遗传分析结果显示，hry1-1和hry1-2为等位变异突变体，其表型是由单个核基因隐性突变造成的。基于重测序的MutMap分析和图位克隆，本研究将HRY1基因定位在水稻第1号染色体上M33~M28标记之间576 kb物理区间内。细胞学分析结果表明，hry1突变体幼穗分化过程中具有更高的细胞分裂频次。此外，hry1突变体中细胞周期蛋白相关基因CycAs、CycBs、CycDs和CDKs等表达量显著高于野生型，表明HRY1可能通过调控细胞分裂影响水稻的穗发育和产量。综上所述，HRY1基因在水稻穗分化和发育调控过程中具有的重要作用，将为水稻高产稳产的分子设计育种提供新基因和思路。