1、水稻是世界上重要的糧食作物之一，又是禾谷類(lèi)作物功能基因組學(xué)研究的模式植物。結(jié)實(shí)率與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)，在水稻遺傳育種和生產(chǎn)中一直備受重視。本研究從T-DNA(MIM164c、OE164c、MIM168a、OE168a)插入常規(guī)水稻kasalath獲得的轉(zhuǎn)基因株系中，篩選到一個(gè)結(jié)實(shí)率與野生型相比明顯偏低的MIM168a轉(zhuǎn)基因株系③19-9-4（以下簡(jiǎn)稱(chēng)③19-9-4）。在此基礎(chǔ)上，本文以野生型為對(duì)照，對(duì)該株系進(jìn)行了花粉育性和活力檢測(cè);通過(guò)全

2、基因組重測(cè)序(WGR)比對(duì)，分析了該株系與野生型在基因組學(xué)上的差異，試圖為進(jìn)一步探討水稻結(jié)實(shí)性狀的分子機(jī)制提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1.對(duì)已創(chuàng)建的外源T-DNA(MIM164c、OE164c、MIM168a、OE168a)插入常規(guī)水稻kasalath獲得的轉(zhuǎn)基因株系的T1至T5代株系進(jìn)行廣泛的田間生物學(xué)性狀觀察和篩選，獲得了多類(lèi)突變表型株系，包括株高、分蘗數(shù)、葉片形狀、抽穗期、粒形、有效穗數(shù)量、千粒重、種子萌發(fā)力等與野生型

3、相比出現(xiàn)明顯差異的類(lèi)型，其中結(jié)實(shí)率明顯降低的突變體③19-9-4最引人關(guān)注。
　　2.③19-9-4與野生型相比，其生育期延長(zhǎng)、株高變矮、莖桿纖細(xì)易倒伏、分蘗增多、谷粒變小;且③19-9-4的花藥不飽滿(mǎn);花粉育性低于野生型70％，結(jié)實(shí)率比野生型低42％。
　　3.以日本晴全基因組為參照，對(duì)③19-9-4及野生型進(jìn)行了全基因組重測(cè)序(WGR)比對(duì)分析。③19-9-4及野生型的重測(cè)序總序列數(shù)分別為91，410，984和88，02

4、2，138，測(cè)序深度分別為22.7X和23.2X，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為93.99％和92.61％;與Nipponbare基因組(430Mb)比對(duì)的覆蓋度分別達(dá)到89.88％和89.77％，總匹配率分別達(dá)到67.35％和71.71％，匹配唯一位置分別占46.3％和49.69％，完全匹配分別占比21.06％和22.19％。對(duì)比野生型，③19-9-4特有的變異總數(shù)為1，618，456個(gè)，其中10號(hào)染色體上特有的變異位點(diǎn)頻率最高，為520個(gè)變異/10

5、0kb，變異頻率最少的是2號(hào)染色體為377個(gè)變異/100kb。③19-9-4總堿基轉(zhuǎn)換(Transitions，Ts)數(shù)（包含T/C和A/G）為2，259，837個(gè)，比野生型多105，060個(gè)，其中T/C間轉(zhuǎn)換數(shù)比野生型多53，603;③19-9-4堿基顛換總數(shù)(Tv)為928，351，比野生型多47，532個(gè);與野生型差量最大是T突變?yōu)锳數(shù)為14，310個(gè)。③19-9-4中SNPs和InDels共導(dǎo)致864個(gè)Stop gain（基因終

6、止子獲得）和363個(gè)Stop loss（基因終止子丟失）的功能變化，比野生型分別多出44個(gè)和16個(gè);③19-9-4中SNPs導(dǎo)致非同義突變(nonsynonymous SNV)51，727個(gè)，比野生型多1，665個(gè)，③19-9-4中InDels導(dǎo)致非移碼插入(nonframeshiftinsertion)873個(gè)，非移碼缺失(nonframeshift deletion)939個(gè)，分別比野生型多113個(gè)和97個(gè)。③19-9-4中SNPs

7、引起的非同義突變氨基酸總數(shù)82，647個(gè)，比野生型多2，039個(gè)，其中A數(shù)目最多（7，990個(gè)），色氨酸數(shù)目最少（917個(gè)）;③19-9-4與野生型的非同義突變氨基酸中，差異量最大的是絲氨酸（206個(gè)），其次是精氨酸（203個(gè)），差異最少的是酪氨酸（6個(gè)）。③19-9-4的結(jié)構(gòu)變異(SVs)總數(shù)為405，274個(gè)，比野生型多35，934個(gè)，除了染色體異位(INT)外，其他SVs類(lèi)型（長(zhǎng)片段插入LI、短段插入SI、缺失DEL及倒位INV）

8、均比野生型多，③19-9-4特有的SVs總數(shù)是99，037個(gè)，多于野生型35，934個(gè)。此外，比對(duì)野生型的全基因組序列，③19-9-4中有106個(gè)拷貝數(shù)變異(CNVs)，其中在第4號(hào)和12號(hào)染色體上CNVs均為16個(gè)，第3號(hào)染色體上只有2個(gè)。
　　4.依據(jù)WGR分析和PCR分析驗(yàn)證，初步確定③19-9-4中外源T-DNA(GCS-IPS1-MIM168a)在Kasalath染色體上有2個(gè)可能的插入位點(diǎn)，其一在3號(hào)染色體260960

9、1bp之后;其二是5號(hào)染色體的604415bp至604502bp之間。生物信息學(xué)分析表明，第一個(gè)插入位點(diǎn)可能涉及2個(gè)基因，其一是LOC-Os03g5334，功能預(yù)測(cè)為潛在的編碼蛋白質(zhì)的基因，但具體的生物學(xué)功能還未見(jiàn)報(bào)道;另一個(gè)是OS03G0146800（非編碼RNA基因）。這兩個(gè)基因是否與種子結(jié)實(shí)率調(diào)控相關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。第二個(gè)插入位點(diǎn)屬于基因間隔區(qū)，可能不影響基因功能。
　　總之，③19-9-4與野生型的全基因組重測(cè)序(WG