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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1317
-
1322
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1317
-
1322
http://mpb.5th.sophiapublisher.com
1318
批典型的直立穗型品种，在水稻生产上形成重要的
影响，由此直立穗型品种引起广泛的重视，各方面
相关研究也逐步增多。研究表明，直立穗型粳稻品
种的产量潜力在一定程度上超出弯曲穗型品种
(
陈
温福等
, 2003)
。因此，最近十几年，水稻育种家们采
用各种方法选育了一大批直立穗型水稻高产品种。
直立穗型已成为超高产水稻株型育种的重要形态指
标之一，培育出的超高产优质品种已有很多在生产
上成功地应用
(Chen et al., 2001;
陈温福等
, 2002)
。
直立穗育种中的关键问题是对直立穗性状的
准确鉴定，传统的鉴定方法是在水稻成熟后对穗部
进行观察鉴定。由于直立穗基因在不同的遗传背景
下表型存在较大的差异，因此这种鉴定方法存在一
定的局限性，同时直立穗的植株仅仅只占分离群体
的
1/4
，传统的鉴定方法也浪费了大量的人力、物力
和财力。因此，如何准确、快速地对直立穗进行鉴
定是提高直立穗育种效率的重要保证。开发直立穗
基因功能标记进行辅助选择是一个行之有效的方
法，这就要求对直立穗基因的遗传和功能展开深入
的研究。
朱立宏和顾铭洪最早在遗传方面报道了直立
穗性状，采用变异材料小粒
57
为试验材料，研究后
认为该变异系的直立密穗相对于农垦
57
号的弯垂
散穗数一种隐性性状，受单个基因控制，表现为质
量性状
(
朱立宏和顾铭洪
, 1979,
遗传
, 1(4): 17-19)
。
徐正进等
(1995a)
利用典型直立穗品种辽粳
5
号与弯
曲穗品种丰锦和沈农
129
杂交进行穗型分析，结果
表明，按颈穗弯曲度划分的穗型属质量性状，受
1
对核主效基因控制，其中直立穗型表现为显性性
状。金雪花等
(2003)
研究发现，
F
1
世代穗的直立性
不如亲本直立性强，而且在
F
4
、
F
6
代分离群体中，
纯合基因型与杂合基因型植株的颈穗弯曲度表现
出极显著差异，由此得出直立穗性状是不完全显性
的结论，但其基因互作形式及机理还有待于进一步
研究。近年来分子标记的快速发展在某种程度上促
进了直立穗基因的分子定位工作的开展。
Kong
等
(2007)
利用丰锦和辽粳
5
号为亲本材料，构建
F
2
和
BC
1
F
1
分离群体进行直立穗基因的定位，结果表明
直立穗型为显性性状，受单个基因控制，并将直立
穗基因
EP
精细定位在第
9
染色体上，位于分子标记
RM5833
-
11
和
RM5686
-
23
之间，遗传距离分别为
1.5 cM
和
0.9 cM
。
Yan
等
(2007)
利用弯曲穗型品种农
垦
57
与直立穗型品种武运粳
8
号构建了
DH
群体，分
析直立穗性状与其它主要农艺性状之间的关系。结
果表明，株高和穗长与穗弯曲度均存在极显著负相
关性，直立穗除了受一个主效基因的控制，还受到
其它一些微效基因的作用。
Zhou
等
(2009)
成功的克
隆了水稻直立穗基因，该基因的功能已经明确，在
第
5
外显子处存在
637
个核苷酸的缺失及
12
个核苷
酸的插入，突变以后形成一个蛋白质翻译终止密码
子，造成
qpe9
-
1
仅编码了
195
个氨基酸，缺失了
C
端
231
个氨基酸。
本研究根据水稻直立穗基因
qpe9
-
1
的
DNA
序
列差异设计了基于
PCR
的功能标记，利用该标记对
水稻品种资源材料进行了分析验证，并对直立穗分
离群体进行鉴定，利用该方法可以快速、准确的鉴
定出直立穗品种和单株。
1
结果与分析
1.1
qPE9
-
1
基因功能标记
InDel
-
E5
的开发
直立穗基因
qPE9
-
1
已经被克隆，功能基序
(function motif)
已经明确，与弯曲穗相比
qpe9
-
1
在第
5
外显子处存在
637
个核苷酸的缺失及
12
个核苷酸
的插入，突变以后形成一个蛋白质翻译终止密码
子，造成
qpe9
-
1
仅编码了
195
个氨基酸，缺失了
C
端
231
个氨基酸。根据其缺失位置两侧的碱基序列信
息，利用
Primer 5.0
软件设计引物，序列为
InDel
-
5
-
For 5'
-
TCCAGGGATGTAATCATCTTTGT-
T
-
3'
；
InDel
-
5
-
Rev 5'
-
GGCTCCATATCTTCACGGT-
CTA
-
3'
。对含有直立穗基因的品种
DNA
，能扩增出
大小为
733 bp
的片段，而不包含直立穗基因的品种
DNA
扩增出的产物片段大小为
1 357 bp
，在琼脂糖
凝胶电泳上能很好的分离。
1.2
对推广的水稻品种中直立穗的鉴定分析
水稻生产推广的品种中明恢
63
、镇恢
084
、
9311
、明恢
81
、南粳
34
、盐稻
5
号、苏粳
5
号、泗稻
8
号、泗稻
10
号和农垦
57
是典型的弯穗品种；而武
育粳
3
号、武运粳
23
号、南粳
44
、南粳
45
、徐稻
3
号、
镇稻
11
号、镇稻
88
、盐稻
15
号、淮稻
10
号、宁粳
1
号、连粳
7
号、嘉花
1
号、辽粳
5
和沈农
265
是典型的
直立穗品种。提取这些品种的
DNA
，利用
InDel-E5
对
这些材料进行
PCR
扩增结果见图
1
。可以看出所有的
直立穗品种都能够扩增出
732 bp
的特征条带，其基因
型为
qpe9
-
1qpe9
-
1
；所有的弯曲穗品种都能够扩增出
1 357 bp
的特征条带，其基因型为
qPE9
-
1qPE9
-
1
。
基因型检测的结果与田间穗部表现型一致。