潘孝武 劉文強(qiáng) 黎用朝 熊海波 盛新年 段永紅 余亞瑩 趙文錦 魏秀彩 李小湘

水稻裂穎突變體的鑒定及基因定位

潘孝武 劉文強(qiáng) 黎用朝 熊海波 盛新年 段永紅 余亞瑩 趙文錦 魏秀彩 李小湘*

(湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所/農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游秈稻遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410125;*通訊聯(lián)系人, E-mail: xiaoxiang66196@126.com)

【】本研究旨在定位和克隆水稻裂穎基因，為解析水稻裂穎性的遺傳機(jī)制提供依據(jù)。從秈稻品種湘早秈6號(hào)突變體庫(kù)中篩選出一個(gè)裂穎突變體(,)，觀察突變體的花器官和漿片形態(tài)，利用突變體與02428的F2群體定位目標(biāo)基因，進(jìn)一步通過(guò)定量PCR分析相關(guān)基因的表達(dá)情況。突變體的穎花形態(tài)與野生型基本一致，能正常開(kāi)花，但不能正常閉穎，裂穎的主要原因是漿片不能在開(kāi)穎后正常萎蔫。突變體的有效穗數(shù)增加，但結(jié)實(shí)率和千粒重顯著下降；遺傳分析表明，的裂穎表型受一對(duì)隱性核基因控制。將基因定位在ID19827與ID19884兩個(gè)InDel標(biāo)記之間，物理距離約為110 kb。定位區(qū)間測(cè)序發(fā)現(xiàn)，突變體中丙二烯氧化合酶編碼基因發(fā)生單堿基突變，導(dǎo)致氨基酸發(fā)生改變；基因的突變顯著降低了花器官中的茉莉酸含量，進(jìn)而影響了茉莉酸合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)?；蛲ㄟ^(guò)影響茉莉酸的合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控水稻閉穎，可能是基因的候選基因。

水稻；穎花閉合；漿片；基因定位；茉莉酸

水稻種子裂穎（不閉合或不完全閉合）是水稻生產(chǎn)中一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，特別是在不育系中廣泛存在。裂穎會(huì)引起水稻種子霉變、穗上發(fā)芽、耐儲(chǔ)性下降等[1-2]，已經(jīng)成為雜交水稻種子生產(chǎn)及儲(chǔ)藏的重要限制因素。因此，鑒定和克隆水稻裂穎基因，對(duì)于水稻遺傳研究和種子生產(chǎn)都具有重大的意義。

水稻的穎花從外到內(nèi)依次由1個(gè)外稃、1個(gè)內(nèi)稃、2個(gè)漿片、6枚雄蕊和1枚雌蕊構(gòu)成。穎花開(kāi)放時(shí)，漿片快速吸水膨大，使外稃和內(nèi)稃的鉤合點(diǎn)松開(kāi)，同時(shí)花絲快速伸長(zhǎng)，使花藥伸出穎殼并裂開(kāi)，花粉散落，完成授粉過(guò)程[3]；授粉完成后，漿片失水萎縮使內(nèi)外穎重新閉合并相互鉤合。部分穎花的內(nèi)外穎不能完全閉合，或內(nèi)外穎雖能勉強(qiáng)閉合但不能嚴(yán)密勾合而形成裂穎種子[4]。水稻的裂穎性在不同的品種資源中差異較大[5]。但由于水稻的裂穎性易受到環(huán)境因素的影響[6]，目前利用品種間自然變異開(kāi)展裂穎性基因定位的研究還未見(jiàn)報(bào)道。發(fā)掘裂穎相關(guān)突變體，是研究裂穎性遺傳機(jī)制的重要途徑。孫廉平等[7]篩選到一個(gè)穎花發(fā)育異常的突變體()，其內(nèi)外稃開(kāi)裂不抱合，且在雄蕊和柱頭之間形成類似于內(nèi)外稃的結(jié)構(gòu)，該突變表型與陳立凱等[8]發(fā)掘的突變體的表型一致，都是由于基因的突變引起的。曾生元等[9]發(fā)現(xiàn)一個(gè)裂穎突變體，該突變體不僅穎殼不閉合，且伴隨著生育期提前、植株變矮、穎花退化等，目標(biāo)基因定位在第1染色體上一個(gè)約47 kb的區(qū)間內(nèi)。沈亞林等[10]利用持續(xù)開(kāi)穎突變體，將目標(biāo)基因定位到第5染色體上一個(gè)約113 kb的區(qū)間內(nèi)。另外，Li等[11]篩選到裂穎突變體，突變體的穎殼形態(tài)正常，但不能正常閉合且結(jié)實(shí)率降低，候選基因編碼12-氧代植物二烯酸還原酶，在植物體內(nèi)參與茉莉酸(Jasmonic acid，JA)的生物合成。利用另一個(gè)開(kāi)穎突變體，Li等[12]進(jìn)一步證明通過(guò)影響漿片中的代謝過(guò)程，調(diào)控漿片萎蔫和穎殼閉合。

茉莉酸是一類重要的植物激素，參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育、次生代謝等多種生物學(xué)過(guò)程，并介導(dǎo)植物對(duì)生物逆境和非生物逆境的應(yīng)答反應(yīng)[13-15]。植物體內(nèi)的茉莉酸由游離的亞麻酸經(jīng)過(guò)脂肪氧合酶途徑合成[14, 16-17]。葉綠體膜脂在脂酶的催化下生成α-亞麻酸(linolenic acid，LA)，然后在脂氧合酶(lipoxygenase，LOX)的催化下轉(zhuǎn)化成13-氫過(guò)氧化亞麻酸(13-hydroperoxylinolenic acid，13-HPOT)，后者在AOS以及丙二烯氧化環(huán)化酶(allene oxide cyclase，AOC)的催化下生成12-氧代植物二烯酸(12-oxophytodienoic acid，OPDA)；OPDA隨后運(yùn)輸至過(guò)氧化物酶體中，經(jīng)過(guò)12-氧代植物二烯酸還原酶(OPDA reductase，OPR)的還原作用，再經(jīng)過(guò)3步β-氧化過(guò)程最終形成茉莉酸。擬南芥的一個(gè)磷脂酶基因突變后，花器官中的茉莉酸含量下降，引起花藥開(kāi)裂受阻，花粉活力和育性明顯下降[18]。擬南芥AOS的突變同樣引起相似的表型，外源施用茉莉酸或者茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate，MeJA)均可回復(fù)突變體的表型[19]。在水稻中，外源JA能夠誘導(dǎo)穎花開(kāi)放[20]，且細(xì)胞質(zhì)雄性不育系比普通水稻對(duì)茉莉酸更加敏感[21]。Liu等[22]的研究表明，細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的花時(shí)比較分散，主要是因?yàn)闈{片中的茉莉酸含量下降，引起花絲伸長(zhǎng)和漿片膨脹受阻。另外，水稻花器官中的茉莉酸含量在開(kāi)花時(shí)明顯上升[23]，大量與茉莉酸合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因在開(kāi)花前后差異表達(dá)[24]。這些研究都表明，茉莉酸在穎花開(kāi)放和閉合過(guò)程中扮演重要作用。

本實(shí)驗(yàn)室利用化學(xué)誘變水稻品種湘早秈6號(hào)，獲得了一個(gè)裂穎突變體。我們對(duì)突變體開(kāi)展了形態(tài)學(xué)觀察、遺傳分析、基因定位和相關(guān)基因的表達(dá)分析，以期為進(jìn)一步克隆該基因和闡明水稻裂穎的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

利用0.5%的甲基磺酸乙酯處理秈稻湘早秈6號(hào)，在M2代中發(fā)現(xiàn)一株裂穎突變體，經(jīng)連續(xù)與野生型回交后獲穩(wěn)定遺傳植株，命名為()。利用突變體與野生型湘早秈6號(hào)正反交，觀察F1的表型，并統(tǒng)計(jì)F2群體中正常株和突變株的分離比例，通過(guò)卡方檢驗(yàn)進(jìn)行遺傳分析；利用突變體與廣親和粳稻品種02428雜交構(gòu)建F2群體，用于基因定位。

1.2 形態(tài)學(xué)特性觀察

于抽穗開(kāi)花期觀察穎花形態(tài)和閉穎情況，成熟期觀察水稻種子形態(tài)；于盛花期早上在田間取水稻主莖，帶回室內(nèi)置于盛有清水的三角瓶中，剪去劍葉。分別選取開(kāi)穎前30 min、開(kāi)穎后10 min、開(kāi)穎后60 min的穎花，采用徠卡S9體式顯微鏡觀察漿片形態(tài)。開(kāi)花期結(jié)束后，調(diào)查裂穎和閉合穎花的數(shù)量，統(tǒng)計(jì)野生型與突變體的裂穎比例。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

于成熟期考查野生型和突變體的株高和產(chǎn)量性狀，同時(shí)調(diào)查突變體種子的裂穎情況，3次重復(fù)，每次重復(fù)取5株考種。產(chǎn)量性狀包括有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。其中突變體的千粒重通過(guò)挑選1000粒正常閉穎且飽滿的稻谷稱重獲得。利用DPS 14.10分析野生型與突變體之間的差異顯著性。

1.4 基因定位和候選基因預(yù)測(cè)

以突變體與02428雜交的F2群體為定位群體，采用混合群體分離分析法開(kāi)展基因的初定位。采用CTAB法提取親本及群體植株的DNA。從F2群體中分別選取10株正常株和10株裂穎株，各單株取等量DNA混合，構(gòu)建正?；虺睾屯蛔兓虺?；首先在親本間進(jìn)行SSR引物的多態(tài)性篩選，再利用多態(tài)性引物擴(kuò)增兩個(gè)基因池，篩選與目標(biāo)基因連鎖的SSR標(biāo)記，并利用少量隱性單株進(jìn)行初定位；在初定位區(qū)間設(shè)計(jì)InDel標(biāo)記，擴(kuò)大定位群體進(jìn)行精細(xì)定位。PCR總體積10 μL。含2×Taq PCR預(yù)混試劑5 μL，正反向引物各1 μL(5 μmol/L)，DNA模板1 μL，去離子水2 μL。PCR程序如下：94℃下預(yù)變性5 min；94℃下變性30 s、55℃下退火30 s，72℃下延伸30 s，33個(gè)循環(huán)；72℃下延伸5 min。在精細(xì)定位區(qū)間內(nèi)，根據(jù)基因的功能注釋預(yù)測(cè)候選基因，并比較野生型與突變體的序列差異。

1.5 茉莉酸含量測(cè)定

于盛花期，取開(kāi)穎后約30 min的野生型和穎花各0.5 g，液氮速凍后置于?80℃下保存，用于內(nèi)源茉莉酸含量的測(cè)定。樣品經(jīng)液氮研磨后轉(zhuǎn)移到離心管中，加入3 mL預(yù)冷的提取液（甲醇∶水∶乙酸= 90∶9∶1），4℃避光浸提24 h；4℃、12 000 r/min下離心15 min，轉(zhuǎn)移上清液；再加入2 mL提取液重復(fù)提取和離心1次；合并兩次提取液，在室溫下用氮?dú)獯蹈?；加?00 μL甲醇溶解，經(jīng)0.22 μm濾膜過(guò)濾；參考Fu等[25]的方法，利用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行檢測(cè)。3次生物學(xué)重復(fù)。

1.6 基因表達(dá)檢測(cè)

取樣時(shí)間及方法同1.5。使用RNA提取試劑盒(美國(guó)Omega公司)抽提穎花中的總RNA，使用1%的瓊脂糖凝膠電泳，檢測(cè)RNA樣品的完整性，同時(shí)使用微量分光光度計(jì)(NanoDrop 2000，Thermo)測(cè)定RNA樣品在260、280、230 nm下的吸光度；RNA檢測(cè)合格后，使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒(日本ToYoBo公司)獲得cDNA；cDNA模板稀釋一定倍數(shù)后用于熒光定量PCR分析。使用SYBR qPCR Master Mix (Vazyme)作為熒光染料，反應(yīng)體系為20 μL，在熒光定量PCR儀上進(jìn)行(IQ5，Bio-Rad，美國(guó))。PCR條件如下：94℃下預(yù)變性1 min；94℃下變性15 s，56℃下退火15 s，72℃下延伸30 s，40個(gè)循環(huán)。以作為內(nèi)參，基因表達(dá)的相對(duì)量采用2?法計(jì)算。大部分引物參考黃俊寶等[23]，其余引物見(jiàn)表1。樣本間的差異顯著性分析采用檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 sh1突變體的表型分析

如圖1-A所示，突變體的穎花形態(tài)、穗型與野生型基本一致，穎花具有正常的內(nèi)外稃、雄蕊、花絲和柱頭。野生型在開(kāi)穎后1 h基本能完成閉穎，突變體能正常開(kāi)花，但不能正常閉穎(圖1-B)。突變體的裂穎比例達(dá)到37.1%。一部分穎殼始終保持裂開(kāi)狀態(tài)直到灌漿結(jié)實(shí)期，種子裸露在外，由于沒(méi)有穎殼的保護(hù)，遇陰雨天氣常導(dǎo)致霉變（圖1-C），種子活力在儲(chǔ)存階段下降迅速。

圖1 野生型和突變體穎花的形態(tài)學(xué)觀察

Fig. 1. Morphological observation of florets of wild type andmutant.

表1 基因定位及表達(dá)分析引物信息

表2 野生型與突變體sh1的主要農(nóng)藝性狀比較

*,**分別表示野生型與突變體間差異達(dá)0.05和0.01顯著水平。

*,**Significant difference between the mutant and its wild type at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

漿片的膨脹和萎蔫是穎殼開(kāi)閉的主要?jiǎng)恿?。如圖1-D所示，開(kāi)花前30 min，野生型和突變體的漿片較癟，隨后快速吸水膨脹，開(kāi)花后表現(xiàn)出充盈飽滿的狀態(tài)。在開(kāi)花前和開(kāi)花后10 min，野生型與突變體的漿片之間都沒(méi)有明顯的差異。開(kāi)穎后60 min，野生型的漿片已失水萎蔫，但突變體的漿片仍然處于膨大狀態(tài)，野生型此時(shí)已完成閉穎，而突變體的穎花則繼續(xù)保持張開(kāi)。這些結(jié)果表明，突變體的漿片不能在開(kāi)穎后正常萎蔫，導(dǎo)致突變體不能正常閉穎。

成熟期的農(nóng)藝性狀調(diào)查結(jié)果表明（表2），突變體的株高和每穗總粒數(shù)與野生型沒(méi)有顯著差異，但結(jié)實(shí)率和千粒重顯著下降，其中結(jié)實(shí)率的降幅最明顯，突變體的結(jié)實(shí)率僅為25.1%；相反，突變體的有效穗數(shù)顯著多于野生型。

2.2 突變體的遺傳分析及基因定位

將突變體與野生型湘早秈6號(hào)正反交，雜種F1均表現(xiàn)正常，湘早秈6號(hào)的F2群體中正常株1145株，裂穎株365株，分離比例經(jīng)卡方檢驗(yàn)符合3∶1（χ2=0.55 < χ2 0.05=3.84）；在湘早秈6號(hào)/的F2群體中，正常株1024株，裂穎株315，卡方檢驗(yàn)正常株與裂穎株的分離比例同樣符合3∶1（χ2=1.55 < χ2 0.05=3.84），表明突變體的裂穎表型受一對(duì)隱性核基因控制。

利用突變體與02428的秈粳交F2群體進(jìn)行基因定位。在親本湘早秈6號(hào)和02428之間，共篩選到168對(duì)多態(tài)性SSR引物，均勻分布在12條染色體上。在F2群體中分別選取10株正常株和10株裂穎株構(gòu)建DNA混池，使用親本間的多態(tài)性引物擴(kuò)增兩個(gè)DNA混池，發(fā)現(xiàn)第3染色體上的SSR引物RM293在兩個(gè)混池之間呈多態(tài)。隨后在RM293周圍增加SSR標(biāo)記，利用34份裂穎F2材料，將目標(biāo)基因定位在RM15967和RM1352兩個(gè)SSR標(biāo)記之間，物理距離約為701 kb。進(jìn)一步擴(kuò)大隱性單株數(shù)量到285個(gè)，并在初定位區(qū)間內(nèi)加密標(biāo)記，最終將基因定位在ID19827與ID19884兩個(gè)InDel標(biāo)記之間，物理距離約為110 kb（圖2）。參考日本晴的基因組序列，此區(qū)間內(nèi)共有14個(gè)開(kāi)放閱讀框(Open Reading Frame, ORF)。根據(jù)基因的功能注釋，發(fā)現(xiàn)ORF5（LOC_Os03g55800）編碼丙二烯氧化合酶（OsAOS1），屬于細(xì)胞色素P450家族成員，是茉莉酸合成途徑中的關(guān)鍵酶?；驕y(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，突變體在該基因編碼區(qū)的第1241個(gè)堿基由A突變成G，導(dǎo)致編碼蛋白的第414個(gè)氨基酸由谷氨酰胺突變?yōu)榫彼帷５鞍捉Y(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn)，該蛋白第32?512位氨基酸為丙二烯氧化合酶結(jié)構(gòu)域，非常保守。因此，預(yù)測(cè)該基因?yàn)榱逊f突變的目標(biāo)基因。

圖2 水稻SH1基因的精細(xì)定位

Fig. 2. Fine mapping of the ricegene.

**表示突變體與野生型之間的差異達(dá)0.01顯著水平。

Fig. 3. JA content in florets of wild type andmutant.

2.3 茉莉酸含量及相關(guān)基因的表達(dá)分析

茉莉酸是水稻開(kāi)花過(guò)程中的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，茉莉酸含量的變化直接影響穎殼的開(kāi)閉。我們進(jìn)一步分析了突變體在穎花開(kāi)放時(shí)的茉莉酸含量及相關(guān)基因的表達(dá)變化。如圖3所示，突變體中的茉莉酸含量明顯降低，約為野生型的1/15，表明突變嚴(yán)重影響了花器官中的茉莉酸含量?；虮磉_(dá)分析結(jié)果表明，茉莉酸合成基因和的表達(dá)水平在突變體中極顯著下降，但其他合成基因包括、、以及的表達(dá)在野生型和突變體之間差異不顯著（圖4-A）；另外，參與催化茉莉酸與異亮氨酸形成活性共軛物(JA-Ile)的基因和，其表達(dá)水平在突變體中也沒(méi)有明顯變化（圖4-B）。有意思的是，茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因及受體蛋白基因、在突變體中顯著誘導(dǎo)表達(dá)，但另一個(gè)茉莉酸受體蛋白基因的表達(dá)無(wú)差異。JAZ（Jasmonate ZIM-domain）蛋白是植物中調(diào)控茉莉酸激素應(yīng)答的關(guān)鍵因子。除和以外，其他基因的表達(dá)水平在野生型和突變體中差異顯著，其中大部分基因在突變體中下調(diào)表達(dá)，但和的表達(dá)水平在突變體中顯著升高（圖4-C）。綜上，基因的突變顯著降低了花器官中的茉莉酸含量，進(jìn)而影響了茉莉酸合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)。

*表示突變體與野生型之間的差異達(dá)0.05顯著水平；**表示突變體與野生型之間的差異達(dá)0.01顯著水平。

Fig. 4. Relative expression level of genes related to JA synthesis and signal transduction.

3 討論

本研究鑒定了一個(gè)水稻裂穎突變體，突變體花器官中的JA含量顯著下降，候選基因編碼丙二烯氧化合酶（allene oxide synthase，AOS）。突變體是基因的等位突變體，該基因已被報(bào)道是JA生物合成途徑中的關(guān)鍵酶基因，且已完成該基因相關(guān)的表達(dá)分析[26]。水稻中共有4個(gè)AOS同源基因[27]，其中已被證明參與水稻的光形態(tài)建成[28]以及由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程[29]。

在水稻JA合成相關(guān)突變體中，基因突變引起JA含量下降，突變體的護(hù)穎和稃片比野生型更長(zhǎng)，而且在護(hù)穎和稃片之間長(zhǎng)出額外的苞葉狀組織，花藥和柱頭的數(shù)量也有所增加[30]。與突變體類似，本研究中突變體的JA含量也顯著下降，但花器官形態(tài)沒(méi)有明顯的變化，推測(cè)可能是因?yàn)樗净蛑挥幸粋€(gè)拷貝，而基因有4個(gè)拷貝，存在互補(bǔ)效應(yīng)，因此基因的突變對(duì)花器官的影響更嚴(yán)重。大部分水稻JA合成突變體都表現(xiàn)育性下降[28,30]，突變引起千粒重顯著下降，但花粉育性并未受到影響[11-12]。在本研究中，突變體的結(jié)實(shí)率和千粒重顯著下降，但有效穗數(shù)增加，表明不同JA合成基因扮演的作用并不完全一致。JA本身是沒(méi)有活性的，需要與異亮氨酸形成共軛物JA-Ile[13]?；蚓幋aJA-氨基酸合成酶，水稻基因突變引起JA-Ile等共軛物含量明顯下降，漿片不能正常萎蔫，導(dǎo)致穎花開(kāi)放后不閉合[31-32]。水稻閉穎是花器官各組織部位協(xié)同作用的結(jié)果，其中漿片的程序性死亡（programmed cell death，PCD）在水稻閉穎過(guò)程中起重要作用，突變體中的PCD延遲導(dǎo)致閉穎失敗[12]。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，突變體的漿片在開(kāi)穎后維持膨大狀態(tài)，這可能是突變體裂穎的主要原因。JA對(duì)其合成途徑具有正反饋效應(yīng)，JA合成相關(guān)基因的表達(dá)都受到JA的誘導(dǎo)；擬南芥AOC基因的表達(dá)水平在JA過(guò)量合成突變體中上調(diào)，相反在JA缺失突變體中則下調(diào)[17]。與這些研究結(jié)果一致，本研究中等JA合成基因在突變體中表達(dá)顯著下調(diào)。JA含量的下降影響了下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，大量參與JA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因在野生型與突變體間差異表達(dá)。這些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因可能影響下游功能基因的表達(dá)和生理代謝，從而調(diào)控穎花的開(kāi)閉過(guò)程。例如，鉀離子運(yùn)輸基因在突變體表達(dá)上調(diào)，引起漿片中鉀離子濃度明顯升高[33]。等糖運(yùn)輸相關(guān)基因在突變體中表達(dá)下調(diào)，影響漿片中的糖類物質(zhì)含量，進(jìn)而影響漿片的正常萎蔫和穎殼閉合[12]?；蚴欠裢ㄟ^(guò)類似的機(jī)制調(diào)控水稻穎花閉合，漿片中的組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)和JA含量在突變體中是否發(fā)生變化，這些具體的生物學(xué)機(jī)制還有待于進(jìn)一步的基因功能研究。

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Identification and Genetic Analysis of Split Husk Mutantin Rice

PAN Xiaowu, LIU Wenqiang, LI Yongchao, XIONG Haibo, SHENG Xinnian, DUAN Yonghong, YU Yaying, ZHAO Wenjin, WEI Xiucai, LI Xiaoxiang*

(,/,,410125, China; Correspondingauthor, E-mail:)

【】The objective of the research is to identify and clone a rice split-husk gene, providing support for elucidating the genetic mechanism of rice floret closing. 【】A split husk mutant,, was isolated from an ethylmethylsulfone (EMS) mutagenic population ofcultivar Xiangzaoxian 6. The morphological characteristics of florets and lodicules were observed. Thegene was identified by map-based cloning using an F2population of a cross betweenand 02428. In addition, expression levels of related genes were analyzed by quantitative PCR. 【】Themutant showed normal floral morphological characteristics, but failed to close the lemma and palea after floret opening, which was caused by delay of lodicule dehydration. Themutant was also featured by increased number of effective panicles, obviously decreased seed-setting rate and 1000-grain weight. Genetic analysis indicated that the mutant phenotype was controlled by a pair of recessive nuclear gene. Thegene was fine-mapped to a 110 kb interval between markers ID19827 and ID19884 on the chromosome 3. After sequencing of this region, we found that there is a single base transition in the coding region of(), which resulted in an amino acid substitution. Correspondingly, the mutant showed reduced content of jasmonic acid (JA) and differential expression of genes related to JA synthesis and signal transduction. 【】Thegene regulates rice floret closing through JA synthesis and signal transduction, andis the candidate gene for.

rice; floret closing; lodicule; gene mapping; jasmonate

Q343.5; S511.01

A

1001-7216(2019)04-0323-08

10.16819/j.1001-7216.2019.9027

2019-03-07;

2019-04-17。

湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2017NK2020)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31801335)；湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2017JC10)；長(zhǎng)沙市杰出創(chuàng)新青年培養(yǎng)計(jì)劃資助項(xiàng)目(KQ1707008)。