本研究以表型极端型的酚染水稻种质ZF802和典型的无酚染的粳稻品种W11为材料,应用图位克隆的策略。构建高饱和的遗传图谱和精细物理图谱,分离酚染座位及其等位基因,初步鉴定该基因功能及其在籼、粳进化中的地位。水稻作为单子叶植物的代表,具有禾本科模式植物的多项优势,其基因组可能包括了大部分其它谷类作物的基因;而酚反应是关系到籼、粳稻进化和分类的一个重要生理性状。由于长期籼粳分化过程涉及许多碱基代换和插入/缺失,93-11与日本晴全基因组序列差异达22%以上。通过对酚染敏感水稻种质的研究,将有助于比较不同籼、粳稻种质之间的序列特性、多样性的进化及与其它谷类作物进行相应的克隆及功能研究,对其功能的解读则将有助于亚种间超高产杂交稻选育。
本研究利用一极端型的酚染籼稻种质ZF802和典型的无酚染的粳稻品种W11构建了遗传群体,遗传分析表明,该性状受单基因控制。利用图位克隆的方法,精细定位和分离了PHR1基因。PHR1基因定位在第4 染色体上的一个BAC,AL606645上,分子标记P80和P168之间,物理距离为88 kb。 PHR1测序显示在P80和P168之间的14个候选基因中,发现PHR1与编码植物polyphenol oxidases (PPOs)的基因同源。序列全长为2056 bp,编码一条由570个氨基酸残基组成的肽链,属于酪氨酸酶家族。Phr1 编码的前体蛋白有62.6 kD,而去除氮端的信号肽之后的成熟蛋白大概是56.3 kD。PHR1的进化树分析发现,PPO在水稻中几乎是一个独立系统,与菠菜亲缘最近,与番薯最远。RT-pcr的方法检验发现该基因特异的在穗部表达,并且开花时期的表达量要远大于成熟期的表达量。 培养硕士生3名。 发表论文7篇(SCI 2篇)。PHR1基因克隆的论文已投稿在美国的PNAS。