江苏省杂草稻Rc基因的单体型分析.doc
《江苏省杂草稻Rc基因的单体型分析.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《江苏省杂草稻Rc基因的单体型分析.doc(10页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、江苏省杂草稻Rc基因的单体型分析李潇艳强胜宋小玲蔡堃戴伟民(南京农业大学生命科学学院杂草研究室,南京;通讯联系人,Email:daiweiminnjaueducn)HaplotypeAnalysisofRcGeneforWeedyRiceinJiangsuProvinceLIXiaoyan,QIANGSheng,SONGXiaoling,CAIKun,DAIWeimin(WeedResearchLaboratory,CollegeofLifeSciences,NanjingAgricultureUniversity,Nanjing,China;Correspondingauthor,Email
2、:daiweiminnjaueducn)LIXiaoyan,QIANGSheng,SONGXiaoling,etalHaplotypeanalysisofRcgeneforweedyriceinJiangsuProvinceChinJRiceSci,():Abstract:Rcgene(aboutkb)ofweedyricesamplesfromcitiesinJiangsuProvincewassequencedandRcfulllengthsequencesofOryzagenusinliteratureswerereviewedColinearsequenceanalysisshowed
3、thatRcalleleofJiangsuweedyricewaswildgenotypeNucleotidepolymorphismandhaplotypeanalysisshowedthatRcnucleotidepolymorphism()andseparationlociratio(w)ofweedyricesamplesinJiangsuProvincewerehigherthanthatofweedyricesamplesfromtheUnitedStates(;w)Haplotypenetworkandevolutionaryphylogeneticanalysisshowedt
4、hatRcgeneofweedyriceinJiangsuwasnotdirectlyderivedfromtherevertantmutationofwhitecultivarInaddition,RcgenesequencesofLudaofromLianyungang,JiangsuandTangdaofromAnhuiweresimilartothatofcultivatedrice,whilegeneticallydistantfromweedyricesampleswhichhasbeenleadingtoseriousinfestationinJiangsuProvinceKey
5、words:weedyrice;redpericarp;Rcgene;Ludao;Tangdao;haplotypeanalysis;nucleotidepolymorphism李潇艳,强胜,宋小玲,等江苏省杂草稻Rc基因的单体型分析中国水稻科学,():摘要:测定了来自江苏省个市的杂草稻样品的Rc基因序列(全长kb),并整理现有文献中全球份稻属的Rc基因序列.序列共线性分析表明,江苏杂草稻Rc基因等位基因类型全部为Rc野生型.核苷酸多态性和单倍型分析表明,份江苏杂草稻Rc基因的核苷酸多态性()和分离位点比率(w)均高于份美国杂草稻(;w).单倍型的进化网络和系统进化树分析表明,江苏杂草稻Rc基
6、因并非直接来源于普通白色栽培稻回复突变.此外,发现连云港穞稻和安徽塘稻的Rc基因序列与栽培稻相似,而与江苏目前正在发生危害的杂草稻Rc基因距离较远.关键词:杂草稻;红色果皮;Rc基因;穞稻;塘稻;单倍型分析;核苷酸多态性中图分类号:Q;S文献标识码:A文章编号:()杂草稻(Oryzasativafspontanea)在世界范围内分布广泛,亚洲、非洲、南北美洲以及大洋洲共多个国家都有关于杂草稻的报道.它们抽穗早,易落粒,能够在水田中不断自生并自然延续,由于其果皮多为红色或褐色,常被称作“红稻”或“赤稻”.由于它和亚洲栽培稻一样同属于AA基因组型,形态上与亚洲栽培稻相似,目前大多数专家认为可以将杂
7、草稻和亚洲栽培稻归属于同一个学名OryzasativaL.杂草稻具有较强的生物竞争性,与栽培稻竞争光、水分和营养,危害水稻的产量与品质,降低稻米的市场价格,尚未有可用除草剂可直接防除.此外,杂草稻还能混入栽培稻种中,污染种源使危害进一步扩大及恶化,导致农业生产的损失和纠纷,影响水稻新品种的推广,如欧盟对稻种中混杂的杂草稻种子数量有严格的规定,每g栽培稻认证种子中杂草稻种子不得多于粒.江苏省年杂草稻发生面积为万hm,约占直播稻面积的收稿日期:;修改稿收到日期:.基金项目:转基因生物新品种培育科技重大专项(ZX,ZXB);国家自然科学基金资助项目();公益性行业(农业)科研专项();国家基础科学人
8、才培养基金南京农业大学生物学理科基地科研训练及科研能力提高项目(J);江苏省科技支撑计划资助项目(BE).中国水稻科学(ChinJRiceSci),():http:/wwwricescicnDOI:/jissn,个别田块杂草稻发生密度达株/m,发生较轻的田块杂草稻密度也有株/m,造成水稻平均减产左右,发生严重的田块减产,甚至绝收.杂草稻已成为江苏省稻田恶性杂草,探索其红色果皮发生机制则有利于杂草稻检疫工作的开展.杂草稻的红色果皮是区别于普通栽培稻的一个重要特征.红色果皮是由于花色素(anthocyanidins)和原花色素(proanthocyanidins)类物质在果皮中的积累.这些色素产生
9、于类黄酮合成途径下的一个分支,它们使果皮着色的同时还具有促进种子休眠以及延长种子寿命的等生理功能.原花色素在溶液状态下是无色的,只有当种子成熟后才会显现出红褐色.这种性状对于病原物和捕食动物具有威慑作用,是非栽培稻种在自然选择中形成的一种自我保护机制,而栽培稻主要为白色果皮,这种白色果皮性状的保留与人为驯化有关.Rc基因是水稻果皮原花色素积累途径中最重要的调节基因之一,位于第染色体上,全长约kb,包含有个外显子,产物为一个具有碱性螺旋环螺旋(bHLH)元件的调节蛋白,.大部分水稻白米品种(约占)中的Rc等位基因存在bp片段缺失(rc型),其余白米品种(小于)中的Rc等位基因不存在bp片段缺失,
10、而是Rc基因的第个外显子存在一个单碱基多态性位点(C颠换为A)即Rcs型.rc和Rcs基因型的水稻因序列突变而提前产生终止密码子,无法产生完整的调控蛋白从而显示为白色果皮,于是人们将rc和Rcs这两种普遍存在于白色稻种中的基因型统称为亚洲栽培稻的红色果皮驯化等位基因.此外,Brooks等发现红色果皮美国水稻品种“Wells”携带Rcg基因型,该基因型是由于位于Rc的bp缺失部位上游bp的一个G碱基的缺失,这种突变恢复了翻译阅读框,使原花青素重新在白色品种果皮中积累;同样地,Lee等也证实位于Rc基因型bp缺失部位上游的bp位置一个G碱基缺失Rcr基因型导致了意大利品种“Perla”的红色果皮回
11、复突变.而Gross等通过比较非洲稻种与亚洲稻种的Rc基因,发现位于第外显子中一个A碱基置换为T的突变位点导致了非洲栽培稻中的白色果皮品种(大多数非洲栽培稻为红果色),并命名为rcg基因型.综上所述,目前国际上已发现的红色果皮等位基因共Rc、rc、Rcs、Rcg、Rcr和rcg等种,其中Rc为野生型;rc和Rcs为目前亚洲栽培稻种的驯化等位基因类型;而Rcg和Rcr是rc驯化基因的回复突变类型;rcg则只存在与非洲稻中.为了说明江苏省杂草稻红色果皮基因的变异类型及探讨其来源,在对江苏省杂草稻进行全面调查的基础上,选取了个均匀覆盖江苏省的杂草稻样点,进行了Rc基因全长测序以期达到如下目的:)揭示
12、江苏省杂草稻红色果皮的等位基因类型;)探索江苏省杂草稻Rc基因的来源;)江苏省杂草稻Rc基因的核苷酸多样性和单倍型分析;)探讨江苏省正在发生的杂草稻类型与古代杂草稻(穞稻、塘稻)Rc基因的相互关系.材料与方法材料序列分析样品总计份,其中我们新测定了份样品,其余份样品来源于NCBI和现有文献.新测定的样品包括来自南通如皋(WRL)、江都(WRL)、常州(WRL)、连云港赣榆(WRL)、徐州邳州(WRL)、盐城建湖(WRL)、淮安(WRL)、泰州兴化(WRL)、南京江宁(WRL)和苏州(WRL)的杂草稻各份,以及江苏粳型栽培稻(WRL)份,连云港穞稻(WRL)份,安徽塘稻(WRL)份.其中,江苏连
13、云港穞稻和安徽塘稻至少自生了上百年,自古被认为是杂草稻.公共遗传序列数据库中已公布的全球各地区稻种红色果皮基因序列,其中份来源于数据库,份PerlaRosso来源于Lee等,份来源于Sweeny等,份来源于Gross等,份来源于Gross等.样品详细信息见在线辅助性表S(http:/wwwricescicn/CN/article/showSupportInfodo?id).样品包括份杂草稻(Ospontanea)(份美国南部杂草稻(NN),份中国江苏杂草稻(NN),份江苏省连云港穞稻(Ludao),份安徽省塘稻(Tangdao),份PerlaRosso,份栽培稻(OsativaL)(来自美国、
14、中国、日本、印度、孟加拉国等)以及份普通野生稻(OrufipogonGriff)与份一年生野生稻(OnivaraSharmaetShastay);另外,还包括份展颖李潇艳等:江苏省杂草稻Rc基因的单体型分析野生稻(OglumaepatulaSteud),份南方野生稻(OmeridionalisNg),份非洲栽培稻(OglaberrimaSteud)和份巴蒂野生稻(ObarthiiAChev)(序列信息见在线辅助性表S,http:/wwwricescicn/CN/article/showSupportInfodo?id).DNA提取、引物设计、PCR扩增与测序单株种植于南京农业大学江浦农场,于分
15、蘖期收取单株叶片,以SDS法提取DNA.检测用PCR采用PCRMix(南京基天生物技术有限责任公司)以L扩增体系进行,反应程序为下预变性min;下变性s,下退火s,下延伸lmin,个循环;下延伸min.扩增产物在的非变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离,硝酸银染色照相.测序用PCR采用高保真酶primerstarHS(宝生物工程有限公司)以L扩增体系进行,扩增引物共对(在线辅助性表S,http:/wwwricescicn/CN/article/showSupportInfodo?id),.反应程序为下预变性min;下变性s,下退火s,下延伸min,个循环;延伸min.扩增片段长度均在bp,纯化后送至南
16、京金丝瑞生物公司以ABI测序仪进行双向测序.数据处理测序片段的拼接和序列比对采用VectorNTI完成,依据国际数据库中现存的Rc基因长度,序列比对结果最终保存共有的bp.核苷酸多态性计算和单倍型分析采用DnaSP和MEGA软件,并以NETWORK采用MJ(medianjoining)算法绘制单倍型进化网络.进化树分别采用贝叶斯法和最大似然法构建,其中贝叶斯法进化树应用BEAST软件构建;最大似然法进化树应用CIPRES网络版RAxML构建.以Phylip的consensus程序计算一致树,最后采用Figtree绘制成进化树.结果与分析江苏杂草稻Rc基因的等位基因类型所有材料利用脱壳机脱去种子
17、外壳,查看颖果果皮颜色(图A),其中普通野生稻、穞稻(WRL)和塘稻(WRL)以及份江苏省杂草稻是红色果皮;日本晴与江苏粳型栽培稻(WRL)为白色果皮.这排除了江苏省杂草稻以及穞稻(WRL)和塘稻(WRL)为rc、Rcs、rcg等位基因型的可能性.Mbp标记;A新测定样品果皮颜色.日本晴(对照);普通野生稻(对照);穞稻(WRL);塘稻(WRL);江苏粳型栽培稻(WRL);南通如皋杂草稻(WRL);扬州江都杂草稻(WRL);常州杂草稻(WRL);连云港赣榆杂草稻(WRL);徐州邳州杂草稻(WRL);盐城建湖杂草稻(WRL);淮安杂草稻(WRL);泰州兴化杂草稻(WRL);南京江宁杂草稻(WRL
18、);苏州杂草稻(WRL).BRED引物对样品单株叶片DNA扩增结果.M,bpmarker;A,Pericarpcolorofnewlysequencedsamples,Nipponbare(control);,Commonwildrice(control);,Ludao(WRL);,Tangdao(WRL);,JaponicariceinJiangsu(WRL);,WeedyriceinNantongRugao(WRL);,WeedyriceinYangzhouJiangdu(WRL);,WeedyriceinChangzhou(WRL);,WeedyriceinLianyungangGany
19、u(WRL);,WeedyriceinXuzhouPizhou(WRL);,WeedyriceinYanchengJianhu(WRL);,WeedyriceinHuaian(WRL);,WeedyriceinTaizhouXinghua(WRL);,WeedyriceinNanjingJiangning(WRL);,WeedyriceinSuzhou(WRL);B,AmplificationresultswithREDprimers图江苏省杂草稻样品的果皮颜色及其RED标记扩增结果FigPericarpcolorandREDamplificationresultsofweedyricesam
20、plesinJiangsuProvince中国水稻科学(ChinJRiceSci)第卷第期(年月)采用Primer软件针对日本晴Rc基因第外显子缺失bp的部位,设计了PCR引物RED,其中,REDFor:TTACAGGGGAGCAGAAACA,REDRev:TCTTCTCCTCTCTTTCAGCAC.红色果皮REDPCR理论产物为bp,白色果皮REDPCR理论产物为bp.RED对稻种样品单株DNA扩增片段PAGE胶电泳结果显示(图B),穞稻(WRL)和塘稻(WRL)及份江苏杂草稻、普通野生稻的PCR产物带型一致,片段大小与预期的bp一致.而日本晴对照材料以及江苏水稻材料均缺失bp,大小与预期的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 江苏省 杂草 Rc 基因 体型 分析
链接地址:https://www.31doc.com/p-3317351.html