华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集一 等 奖 作 品[49] 付 晓 兰 , 李 雪 峰 . DNA 甲 基 化 与 细 胞 分 化 [J]. 广 西 农 业 生 物 科 学 . 2006: 135-139.[50] 孙 贝 娜 . DNA 甲 基 化 检 测 方 法 的 研 究 进 展 [J]. 生 命 科 学 仪 器 . 2009(4): 11-14.[51] 冯 福 德 , 王 树 . DNA 甲 基 化 检 测 研 究 新 进 展 [J]. 科 学 通 报 . 2009(2): 127.[52] Lister R, Ecker J R. Finding the fifth base: Genome-wide sequencing <strong>of</strong> cytosinemethylation[J]. Genome Research. 2009, 19: 959-966.[53] Sakthivel K, Girishkumar K, Ramkumar G, et al. Alterations in inheritance pattern <strong>and</strong>level <strong>of</strong> cytosine DNA methylation, <strong>and</strong> their relationship with heterosis in rice[J].Euphytica. 2010, 175(3): 303-314.[54] Zhang X, Yazaki J, Sundaresan A, et al. Genome-wide High-Resolution Mapping <strong>and</strong>Functional Analysis <strong>of</strong> DNA Methylation in Arabidopsis[J]. Cell. 2006, 126(6):1189-1201.[55] Ziberman D, Henik<strong>of</strong>f S. Genome-wide analysis <strong>of</strong> DNA methylation patterns[J].Development. 2007, 134 (22): 3959-3965.[56] Johnson D S, Mortazavi A, Myers R M, et al. Genome-wide mapping <strong>of</strong> in vivoprotein-DNA interation[J]. Science. 2007, 316 (5830): 1497-1502.[57] Nautiyal S, Carlton V E H, Lu Y, et al. High-throughput method for analyzingmethylation <strong>of</strong> CpGs in targeted genomic regions[J]. Proceedings <strong>of</strong> the NationalAcademy <strong>of</strong> Sciences. 2010, 107 (28): 12587-12592.[58] Di Wang, Pan Y, Zhao X, et al. Genome-wide temporal-spatial gene expression pr<strong>of</strong>iling<strong>of</strong> drought responsiveness in rice[J]. BMC Genomics. 2011, 12(149): 1-15.水 稻 矮 杆 基 因 的 研 究 现 状刘 浩华 南 农 业 大 学 农 学 院 2011 级 作 物 遗 传 育 种摘 要 : 水 稻 矮 秆 基 因 的 利 用 是 20 世 纪 水 稻 育 种 最 主 要 的 成 就 之 一 。 综 述 了 水 稻 矮 秆 基因 的 遗 传 、 矮 化 机 理 、 矮 秆 基 因 克 隆 以 及 最 近 发 现 的 新 矮 秆 材 料 , 同 时 分 析 了 当 前 水 稻矮 化 育 种 中 存 在 的 问 题 及 发 展 前 景 。关 键 词 : 水 稻 矮 秆 基 因Research Progress on the Dwarfing Genes in Rice45
华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集一 等 奖 作 品Abstract: Dwarfing genes <strong>of</strong> rice were widely use in production is one <strong>of</strong> the greatestachievements in rice breeding in the 20 th century. <strong>The</strong> authors reviewed the progress on theresearch on the inheritance, cloning <strong>and</strong> functions <strong>of</strong> dwarf genes <strong>and</strong> the mechanism <strong>of</strong>dwarfness in rice.<strong>The</strong> existing problems <strong>and</strong> de-yloping prospects in breeding <strong>of</strong> dwarf ricevarieties were also discussed in the paper.Key words: rice dwarf gene水 稻 是 世 界 上 最 重 要 的 粮 食 作 物 之 一 , 全 球 约 有 一 半 以 上 的 人 口 以 稻 米 作 为 主 食[1]-[2]。 大 概 有 超 过 120 个 稻 米 生 产 国 , 栽 培 面 积 常 年 保 持 在 15 亿 公 顷 以 上 , 其 中 90% 稻作 生 产 区 分 布 在 亚 洲 。20 世 纪 30 年 代 日 本 率 先 开 始 水 稻 的 矮 化 育 种 研 究 , 随 着 水 稻 与 小麦 矮 杆 与 半 矮 秆 基 因 的 发 现 与 应 用 , 自 上 个 世 纪 60 年 代 期 , 在 全 世 界 范 围 内 掀 起 了 一 场水 稻 育 种 的 “ 绿 色 革 命 ” [3]-[4] 。 之 后 , 水 稻 矮 源 基 因 的 筛 选 与 创 制 ; 株 高 性 状 与 遗 传 分 析 ;矮 生 性 状 的 作 用 机 理 及 相 关 基 因 的 定 位 、 克 隆 等 多 方 面 的 研 究 成 为 水 稻 育 种 中 一 个 热 门的 领 域 。 发 现 新 的 矮 源 基 因 对 水 稻 品 种 的 遗 传 改 良 以 及 提 高 粮 食 产 量 具 有 十 分 重 要 的 意[5]义 。1 水 稻 矮 化 性 状 的 遗 传 学 研 究1922 年 印 度 学 者 parnell [6] 首 次 报 道 了 一 个 由 隐 性 单 基 因 控 制 的 自 然 矮 杆 突 变 系 ; 明[7]峰 正 夫 在 1925 年 对 赤 毛 品 种 的 3 个 矮 杆 突 变 体 进 行 遗 传 分 析 后 认 为 高 秆 对 矮 秆 为 显 性 ,3 种 体 受 控 于 2 对 互 补 基 因 间 的 相 互 作 用 ;1936 年 oyoji 报 道 了 1 个 有 一 对 隐 性 基 因 控 制[8]的 矮 小 型 突 变 系 。 从 广 义 上 讲 , 水 稻 矮 生 性 状 是 指 成 熟 期 水 稻 株 高 比 正 常 植 株 缩 短 的 遗传 特 性 。 经 典 遗 传 学 表 明 水 稻 株 高 具 有 由 多 效 基 因 控 制 的 数 量 性 状 又 有 单 基 因 控 制 的 质量 性 状 遗 传 。 多 数 水 稻 株 高 由 1-3 对 主 效 基 因 控 制 , 并 受 微 效 基 因 调 控 , 且 矮 化 突 变 体内 多 由 一 对 隐 性 基 因 起 主 要 作 用 。我 国 籼 稻 矮 化 育 种 的 主 要 矮 源 有 矮 仔 占 、 矮 脚 南 特 、 花 龙 水 田 谷 和 印 尼 水 田 谷 。 其[9]中 矮 脚 南 特 和 矮 仔 占 是 两 个 主 要 矮 源 。 陈 温 福 等 统 计 了 1950—1985 年 南 方 稻 区 的 313个 籼 稻 品 种 的 系 谱 来 源 , 衍 生 矮 脚 南 特 的 品 种 占 21.7%, 衍 生 矮 仔 占 的 占 22%, 同 时 来自 两 种 矮 源 的 占 31.8%。 粳 稻 品 种 中 利 用 的 矮 源 一 般 分 为 两 类 : 一 类 是 由 单 个 主 效 矮 杆[10]基 因 控 制 , 另 一 类 是 由 多 个 微 效 基 因 控 制 , 生 产 上 利 用 较 多 的 粳 稻 品 种 主 要 有 日 本 晴 、calrose76、 农 垦 58。 随 着 分 子 生 物 学 的 发 展 , 利 用 分 子 标 记 技 术 已 经 构 建 了 水 稻 遗 传 连锁 图 , 找 到 了 许 多 与 株 高 相 关 的 基 因 或 QTL, 将 水 稻 矮 秆 性 状 的 研 究 有 经 典 遗 传 学 深 入[11]-[12]到 分 子 水 平 , 为 最 终 揭 示 水 稻 矮 化 性 状 的 遗 传 机 制 奠 定 了 基 础 。1986 年 日 本 水 稻 基 因 连 锁 群 和 命 名 委 员 会 将 水 稻 矮 秆 基 因 以 及 少 数 半 矮 秆 基 因 统 一[13]以 “d” 为 符 号 进 行 了 命 名 。 根 据 被 鉴 定 的 时 间 顺 序 , 从 1 往 后 排 。 目 前 , 已 经 注 册 到d-62, 其 中 植 株 表 现 为 半 矮 秆 类 型 的 基 因 定 名 为 sd, 现 已 注 册 到 sd-8, 其 中 有 6 个 位 点 (d8 、[14]d15、d16、d25、d34 和 d36) 与 其 它 位 点 等 位 而 空 缺 。46
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