水稻窄叶突变体nal 11的遗传分析

赵久云，罗洪发，杨旭东，江 燕，查仁明

(贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025)

水稻窄叶突变体nal11的遗传分析

赵久云，罗洪发，杨旭东，江 燕，查仁明*

(贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025)

窄叶突变体的遗传分析，为其基因定位和水稻株型育种提供参考。经甲基磺酸乙酯诱导泸恢17获得的窄叶突变体(nal11)，分别与绵恢727、R30和辐恢838等3个亲本正反交，构建F2群体，考察抽穗期nal11和绵恢727功能叶的叶宽和叶长，并进行nal11遗传分析。结果表明：nal11剑叶长度比杂交亲本绵恢727略短，差异显著，其倒二叶和倒三叶长度则与亲本无差异；该突变体3片功能叶宽度分别仅为绵恢727的63%、61%和79%，明显窄；该突变体与3个杂交亲本正反交，F1叶片均表现正常宽度，6个F2群体均发生性状分离，正常和窄叶植株比例均符合3：1，说明nal11是细胞核单基因隐性突变，研究结果为其定位奠定基础。

遗传分析；窄叶突变体；水稻

水稻是人类重要的粮食作物，其产量受种植密度影响很大，而密度与株型关系密切，株型又受其叶型的影响[1-3]。通过人工诱变、DNA插入[4-5]等方法获得许多水稻窄叶突变体，已报道进行遗传分析并定位的窄叶突变体有20多个，除桑贤春等[6]研究的NAL1是受单基因控制的显性核基因、辛晓云等[7]研究的小穗窄叶突变体受spnl6和spnl7两对隐性互作基因控制外，其余的窄叶突变都是受核单基因控制的隐性突变。窄叶调控机理，主要是通过调控生长素的合成与极性运输、维管组织的发育和分布，影响叶片维管束数目及宽度[8]，但叶形调控基因间调控关系还不明确，叶片形态建成和发育的分子调控网络还不清晰，因此，本研究对一新的窄叶突变体(nal11)进行遗传分析，为该基因定位及克隆奠定基础，对进一步探索水稻叶片发育的分子调控机理具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

nal11是贵州大学农学院用甲基磺酸乙酯诱导泸恢17，经多代筛选及鉴定，获得稳定的窄叶突变[9]；杂交亲本绵恢727、R30和辐恢838由贵州省农科院水稻所提供。

1.2 性状考察

各选取10株，抽穗期考察nal11和绵恢727的3片功能叶长、宽，取平均值，重复3次。各性状的方差分析采用DPS 7.5软件。

1.3 遗传分析

将nal11分别与绵恢727、R30和辐恢838正反交，获得F1。F1种植后观察其叶宽性状表现(正常或窄叶)，成熟时收获种子即F2。种植该突变体与3个亲本正反交的6个F2，田间分别统计群体内表现正常叶宽和窄叶的植株数，确定F2群体叶宽性状分离比例，并用χ2检验该比例，以确定该窄叶突变体的遗传规律。

2 结果与分析

2.1nal11叶片性状

与绵恢727相比，窄叶突变体(nal11)的窄叶表型在秧苗期不明显，分蘖期逐渐显现，其抽穗期剑叶、倒2叶和倒3叶宽度分别为1.16 cm、1.06 cm和0.94 cm，为其杂交亲本绵恢727的63%、61%和79%，均显著比绵恢727窄；nal11的剑叶比绵恢727略短，倒2叶和倒3叶长度没有显著差异，形态鉴定结果见表1。

2.2 遗传分析

将nal11分别与3个叶片宽度正常的恢复系绵恢727、R30和辐恢838正反交，构建F2遗传分析细胞核遗位群体，结果表明，所有正反交组合F1叶片宽度与正常亲本叶宽一致，说明该基因为隐性，细胞核遗传。

表1 nal 11和绵恢727开花期叶片性状Tab.1 Leaf traits of nal 11 and the cross-parent of Mianhui 727 at heading stage

注：同一指标不同字母表示差异显著，大写为0.01水平显著，小写为0.05水平显著。

正交组合nal11 / R30和反交组合R30/nal11 F2正常表型与窄叶表型植株数比例分别3.45和3.17，经χ2检验符合3∶1分离比例；正交组合nal11 /辐恢838和反交组合辐恢838/nal11 F2正常表型与窄叶表型植株数比例分别2.88和3.04，经χ2检验符合3∶1分离比例(表2)。

3个恢复系与nal11进行正反交，F1叶片表型正常，F2出现正常表型和窄叶表型2种表型，其分离比例均符合3∶1，说明该突变体基因为隐性核单基因突变。

表2 F2群体叶宽分离比例Tab.2 Separation ratio of leaf width in F2 group

3 结论与讨论

本研究的突变体(nal11)是用甲基磺酸乙酯诱导泸恢17获得的窄叶突变体，与杂交亲本绵恢727相比，叶片显著窄、剑叶长度略短，倒2叶和倒3叶长度没有明显差异，为一新的窄叶突变体；根据其杂交组合F1表现正常叶宽和F2性状分离比例(正常叶宽和窄叶植株比例为3∶1)，将其确定为核单基因隐性突变，为其定位及克隆奠定基础。

前人对窄叶突变体进行了不少研究，窄叶性状也不同，除表现窄叶外，还出现卷叶[4， 6， 10]、白化[11]、植株矮化[12-14]等变异。从叶片变窄时间来看，有在抽穗后才表现的[15]，也有播种两周左右就表现明显[14]。本研究的nal11是用甲基磺酸乙酯诱导泸恢17获得的窄叶突变体，叶片显著窄、叶绿素含量降低、叶片长度除剑叶外没有显著差异，与前人研究的窄叶突变体性状表现差异显著，为一新的窄叶突变体。

本研究用3个叶片正常的恢复系与nal11进行正反交，构建F2群体，根据F1表型和F2性状分离比例，将其确定为细胞核单基因隐性突变，与多数研究一致，但基因显性突变也可导致窄叶[9]，双突变可导致窄叶[11]，说明多个基因单独或联合调控叶宽性状。窄叶突变基因的研究，对改良水稻株型、提高种植密度及提高产量具有重要意义。

[1] 袁隆平. 杂交水稻超高产育种[J]. 杂交水稻， 1997， 12(6)： 1-6.

[2] 张林青， 苏祖芳， 张亚洁， 等. 水稻拔节期群体茎蘖结构与叶面积指数及产量关系的研究[J]. 扬州大学学报， 2004(01)： 55-58.

[3] 陈宗祥， 潘学彪， 胡 俊. 水稻卷叶性状与理想株形的关系[J]. 江苏农业研究， 2001(04)： 88-91.

[4] 封功能， 张昌泉， 唐明勇， 等. 水稻窄叶突变体nal3-t的遗传分析与基因定位[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版)， 2012(03)： 40-43.

[5] 潘银林， 毛毕刚， 胡远艺， 等. 水稻窄叶突变体nl(t)的遗传分析与基因定位[J]. 生物学杂志， 2015， 32(5)： 92-95.

[6] 桑贤春， 林婷婷， 何沛龙， 等. 水稻显性窄叶突变体Dnal1的鉴定与基因定位[J]. 中国农业科学， 2014(09)： 1819-1827.

[7] 辛晓云. 水稻小穗、窄叶隐性互作基因的遗传分析与基因定位[D]. 南昌：江西农业大学， 2011.

[8] 徐 静， 王 莉， 钱 前， 等. 水稻叶片形态建成分子调控机制研究进展[J]. 作物学报， 2013， 39(5)： 767-774

[9] 查仁明， 王启元， 罗洪发， 等. 用SSR标记鉴定水稻突变体杂交F1的研究[J]. 中国农学通报， 2012(33)： 135-138.

[10] 胡 江. 水稻窄卷叶基因NRL1的克隆与功能验证&水稻杂种弱势的遗传机理研究[D]. 北京：中国农业科学院， 2012.

[11] 王 峰， 唐彦强， 苗润隆， 等. 水稻窄叶白化突变体nul1的鉴定与基因定位[J]. 科学通报， 2012， 22： 2066-2071.

[12] 游小庆， 桑贤春， 赵芳明， 等. 水稻窄叶突变体nal7(t)的遗传分析与基因定位[J]. 分子植物育种， 2010(02)： 240-244.

[13] 李 楠， 桑贤春， 赵芳明， 等. 水稻窄叶突变体nal(t)的表型分析与基因定位[J]. 植物学报， 2010(02)： 157-161.

[14] 刘继云. 一个水稻矮秆窄叶突变基因的定位及早衰和雄性不育基因SMS1的功能分析[D]. 杭州：浙江师范大学， 2013.

[15] 李雪倩，徐 冉， 段朋根， 等. 水稻窄叶突变体zy17的遗传分析和候选基因鉴定[J]. 遗传， 2015(06)： 582-589.

Genetic Analysis of a Narrow Leaf Mutant NarrowLeaf11(nal11) in Rice(OryzasativaL.)

ZHAOJiu-yun，LUOHong-fa，YANGXu-dong，JIANGYang，ZHARen-ming*

(CollegeofAgronomy，GuizhouUniversity，Guiyang，Guizhou550025，China)

Genetic analysis of narrow leaf mutant may provide a reference for gene mapping and plant-shape breeding in rice. A narrow leaf mutant (nal11) was induced by ethyl methyl sulfonate from Luhui 17.nal11 was crossed reciprocally with Mianhui 727， R30 and Fuhui 838， respectively， to construct F2populations. The length and width of the three functional leaves ofnal11 and Mianhui 727 were investigated at heading stage and the genetic analysis ofnal11 was also carried out. The results showed that：Length of the flag leaf ofnal11 was significantly shorter than cross-parent of Mianhui 727; length of the 2nd and 3rd leaf from the top were not different betweennal11 and Mianhui 727. However， width of the three functional leaves of thenal11 was only 63%， 61% and 79% of the width of Mianhui 727， respectively. When crossed reciprocally with three parents， the leaf width of F1was normal. Trait segregation of leaf width occurred in all of the six F2populations. The ratios of normal and narrow leaf plants accorded with 3∶1， which suggested thatnal11 was controlled by a single recessive nuclear gene. These results lay a foundation for localization of the gene.

Genetic analysis; Narrow-leaf mutant; Rice

2016-10-31；

2016-12-11

贵州省科学技术基金(黔科合J字[2009]2277号)； 贵州大学人才基金(贵大人基合字(2007)032号)；贵州省普通高等学校粮油作物遗传改良与生理生态特色重点实验室项目(黔教合KY字[2015]333)。

S336

A

1008-0457(2017)01-0086-03 国际

10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2017.01.017

*通讯作者：查仁明(1966-)，男，博士，教授，主要研究方向：作物遗传育种；E-mail：zrm1966@163.com。