The effects of activated carbon and plants diversity ... - 华南农业大学

华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集二 等 奖 作 品粒 重 或 粒 形 QTL 奠 定 了 基 础 。 李 生 强 等 (2011) 利 用 染 色 体 片 段 代 换 系 材 料 , 在 3 个 环 境中 共 鉴 定 出 了 25 个 与 粒 形 相 关 的 QTL。 其 中 8 个 粒 长 QTL,5 个 粒 宽 QTL,5 个 谷 粒 长 宽 比QTL 和 7 个 粒 厚 QTL, 分 布 于 除 第 8、11、12 的 9 条 染 色 体 上 。2.2 水 稻 粒 形 基 因 克 隆基 因 克 隆 是 70 年 代 发 展 起 来 的 一 项 具 有 革 命 性 的 研 究 技 术 。 基 因 克 隆 是 采 用 重 组DNA 技 术 , 将 不 同 来 源 的 DNA 分 子 在 体 外 进 行 特 异 切 割 , 重 新 连 接 , 组 装 成 一 个 新 的 杂合 DNA 分 子 。 在 此 基 础 上 , 这 个 杂 合 分 子 能 够 在 一 定 的 宿 主 细 胞 中 进 行 扩 增 , 形 成 大 量的 子 代 分 子 。虽 然 定 位 的 谷 粒 长 QTL 很 多 , 但 是 已 图 位 克 隆 的 谷 粒 长 QTL 只 有 水 稻 第 3 染 色 体 近 着丝 粒 区 域 的 (Fan et al., 2006)。 在 不 同 遗 传 背 景 和 环 境 下 的 研 究 都 证 实 这 个 基 因 座 位 是谷 粒 长 的 主 效 QTL(Tan et al.,2000; Thomson et al., 2003; Aluko et al., 2004; Wan et al.,2005; 2006),Fan et al.(2006) 利 用 Minghui 63 和 Chuan 7 构 建 的 高 代 回 交 群 体 BC3F2,将 GS3 基 因 精 细 定 位 到 7.9kb 区 域 , 该 基 因 也 是 控 制 粒 宽 和 粒 厚 的 微 效 QTL, 遗 传 距 离 为83Cm, 并 克 隆 了 水 稻 粒 形 基 因 GS3, 发 现 水 稻 小 粒 品 种 变 为 大 粒 品 种 是 由 于 小 粒 品 种 GS3基 因 序 列 的 第 二 个 外 显 子 中 一 个 碱 基 C 突 变 为 A 所 致 。Fan et al(2006) 研 究 发 现 ,GS3在 水 稻 粒 形 生 长 方 面 起 了 反 面 调 节 的 作 用 , 克 隆 这 个 基 因 对 在 水 稻 发 育 中 完 全 描 述 其 调节 机 制 和 相 关 过 程 提 供 了 条 件 。Takano et al. 研 究 发 现 GS3 对 粒 形 的 影 响 在 于 蛋 白 翻 译 水平 , 即 蛋 白 功 能 的 失 活 , 其 失 活 原 因 主 要 在 于 GS3 编 码 蛋 白 的 VWFC(von Willebrand factortype C) 模 体 , 因 为 GS3 编 码 跨 膜 蛋 白 , 并 含 有 VWFC 模 体 , 其 翻 译 过 程 中 由 于 产 生 终 止密 码 子 的 无 义 突 变 , 导 致 多 肽 链 合 成 的 提 前 终 止 , 这 种 提 前 终 止 造 成 功 能 蛋 白 的 VWFC模 体 的 缺 失 , 而 这 种 VWFC 模 体 缺 失 导 致 膜 蛋 白 功 能 失 活 , 因 为 有 研 究 证 明 VWFC 结 构域 在 蛋 白 与 蛋 白 的 相 互 作 用 过 程 中 起 到 重 要 的 作 用 (Van et al.,2004; Zhang et al.,2007)。Song et al.(2007) 克 隆 了 控 制 水 稻 谷 粒 宽 度 和 粒 重 的 主 效 QTL GW2, 并 开 展 了 相 关功 能 研 究 。Song et al.(2007) 研 究 发 现 GW2 基 因 编 码 蛋 白 是 含 有 425 个 氨 基 酸 残 基 的 多肽 , 含 有 与 锌 指 蛋 白 相 似 的 蛋 白 序 列 , 而 且 在 第 四 外 显 子 中 发 生 单 碱 基 的 缺 失 , 产 生 转录 终 止 密 码 , 导 致 310 个 蛋 白 残 基 的 断 开 , 只 能 转 录 翻 译 出 含 有 115 个 残 基 的 多 肽 ; 大 量详 实 的 实 验 结 果 表 明 ,GW2 编 码 了 一 个 环 状 的 有 E3 泛 素 连 接 酶 活 性 的 蛋 白 , 可 能 参 与 了降 解 促 进 细 胞 分 裂 的 蛋 白 , 从 而 调 控 水 稻 谷 壳 大 小 、 控 制 粒 重 以 及 产 量 ; 当 GW2 的 功 能缺 失 或 降 低 时 , 基 因 降 解 可 能 与 细 胞 分 裂 相 关 蛋 白 的 能 力 下 降 , 从 而 加 快 细 胞 分 裂 , 增加 谷 粒 谷 壳 的 细 胞 数 目 , 进 而 显 著 增 加 水 稻 谷 粒 的 宽 度 、 加 快 籽 粒 灌 浆 速 度 、 增 加 粒 重以 及 产 量 。Song et al.(2007) 的 研 究 表 明 :GW2 的 功 能 特 征 为 种 子 发 育 机 理 提 供 了 深 入了 解 的 途 径 , 是 提 高 粮 食 产 量 的 潜 在 工 具 。Shomura et al.(2008) 利 用 Nipponbare/Kasalath 杂 交 自 交 产 生 的 F2 分 离 后 代 进 行 QTL初 定 位 时 发 现 qSW5 位 点 , 而 GW5(Weng et al.,2008) 的 初 定 位 用 到 了 CSSL 和 RIL 群 体 ,其 好 处 是 可 以 对 定 位 到 的 结 果 进 行 多 年 多 点 分 析 , 从 而 找 到 效 应 值 很 大 又 同 时 稳 定 ( 不 受157