水稻低温敏感抽穗期基因lts2的图位克隆与功能分析

研究发现，以Asominori为遗传背景携带IR24插入片段的近等基因系NIL(lts2)比背景亲本Asominori对低温更敏感，携带低温敏感抽穗期基因lts2。通过构建NIL(lts2)与Asominori的BC4F2群体，发现NIL(lts2)携带的低温敏感抽穗期基因lts2是受单隐性核基因控制。通过扩大群体的策略进一步将lts2精细定位于标记 dcap1与 ind14之间，物理距离约25.4kb。本研究拟结合生物信息学方法，分离克隆lts2基因，并通过同源性比较、表达谱分析、亚细胞定位、酵母双杂以及转基因研究进行功能验证，阐明lts2对温度敏感的作用机理。此外，利用Real-time PCR分析lts2与已克隆的抽穗期基因的关系，确定其在水稻抽穗期控制途径中的位置，同时对各个地方品种的感温性以及lts2基因型分析，确定各个品种的感温性以及驯化过程，为选育耐低温品种提供基础。

水稻品种的抽穗期主要由其感光性、感温性和基本营养生长性决定。感光性、感温性和基本营养生长性组合的多样性，使得抽穗期呈现多种多样的变化；这使得抽穗期的遗传表现异常复杂，呈现典型的质量/数量性状(QTL)遗传特征。因此，发掘和鉴定新的水稻抽穗期基因/QTLs，开展抽穗期基因精细定位、克隆等方面的研究，深入探讨水稻抽穗期基因的网络调控对于阐明植物开花的分子机理与合适生育期水稻品种的选育具有重要的理论和实践意义。.本研究中，我们在携带IR24插入片段的Asominori染色体片段置换系（共66个家系）中，发现一个对温度极其敏感的家系CSSL13。利用构建的次级分离群体，将该基因定位于标记RM3762 和RM263之间，并命名为LTG1。随后利用初定位的结果，通过回交以及分子标记辅助选择的方法，构建了微目的片段的近等基因系NIL(ltg1)，将该基因进一步定位于标记dcaps1和ind14之间约25.4-kb的区间范围内，和标记L264、dcaps2共分离。该区间内有4个假定的ORFs，从序列比较和转基因的结果判断：ORF3是目的基因，它编码一个Casein kinase I亚家族的蛋白。尽管LTG1无论在高温还是低温条件下，在两个亲本之间的酶活都无显著差异，但在低温条件下， 来自IR24位点的ltg1表达量明显减少。亚细胞定位表明，LTG1主要定位在细胞核和细胞质，并且不随温度的改变而改变。RT-PCR、Real-time PCR以及GUS染色结果表明LTG1是一个组成性表达的基因。为了探明LTG1的作用途径，利用基因芯片以及Real-time PCR分析了LTG1的可能参与途径，结果表明LTG1可能参与ABA作用途径，并且位于光周期基因Hd3a以及RFT1的上游。最后我们分析了LTG1各种基因型的地理分布以及感温性变化，并且探讨了LTG1在北方种植时对产量的影响以及其在稳定水稻抽穗期方面的潜在育种价值。