一个新的水稻窄叶突变体nal24的基因定位及克隆

　　

摘要： 水稻叶片形态是影响光合效率与群体产量的关键农艺性状。本研究利用重离子束辐射诱变粳稻品种武运粳7号(wyj7)，获得一个稳定遗传的窄叶突变体nal24。与野生型相比，nal24突变体的叶片宽度极显著降低，且株高变矮、分蘖数增多。组织学分析表明，其窄叶表型源于大、小叶脉数量减少以及小叶脉间距缩小。光合特性测定显示，nal24突变体在不同光强下的净光合速率均显著低于野生型，表明其光合作用能力降低。遗传分析表明，该性状受单隐性核基因控制。利用图位克隆技术，将目的基因nal24精细定位于1号染色体上77.6 kb的物理区间内，测序发现该区间内编码磷脂酰丝氨酸合酶的基因LOC_Os01g02890发生了单碱基替换(T→A)，导致提前形成终止密码子。通过CRISPR/Cas9技术在野生型中敲除该基因，植株表现出窄叶表型，回补材料也恢复了野生型叶宽。表达分析显示，nal24突变体中多个NAL家族基因的表达显著下调，而叶片宽度负调控基因WL1显著上调。本研究克隆了调控水稻叶脉发育与叶片形态建成的新基因NAL24，为解析水稻叶形建成的分子机制提供了新的理论依据与基因资源。