水稻分蘗調(diào)控基因HTD3的克隆與功能研究

吳先美 李三峰 胡萍 何瑞 焦然 毛一劍 魯草林 胡娟 林晗 吳榮梁 朱旭東 饒玉春,* 王躍星, *

水稻分蘗調(diào)控基因的克隆與功能研究

吳先美1, #李三峰1, #胡萍1何瑞1焦然2毛一劍1魯草林1胡娟2林晗2吳榮梁1朱旭東1饒玉春2,*王躍星1, *

(1中國水稻研究所 國家水稻改良中心/水稻生物學國家重點實驗室, 杭州 310006;2浙江師范大學 化學與生命科學學院, 浙江 金華 321004;#共同第一作者;*通信聯(lián)系人, E-mail: wangyuexing@caas.cn, ryc@zjnu.cn)

【】克隆水稻分蘗相關(guān)基因，為構(gòu)建理想株型水稻，提高糧食產(chǎn)量提供理論基礎(chǔ)及有利基因資源。在常規(guī)大田種植條件下分別比較突變體（）與野生型在幼苗期、抽穗期和成熟期表型及主要農(nóng)藝性狀差異，利用圖位克隆方法克隆候選基因，利用熒光定量PCR方法分析及獨腳金內(nèi)酯和脫落酸相關(guān)基因的表達水平，測序比對分析在147份種質(zhì)資源中的自然變異情況。與野生型相比，突變體的分蘗芽生長較快，分蘗數(shù)和有效穗數(shù)顯著增多，株高、一次枝梗數(shù)和每穗粒數(shù)顯著降低，結(jié)實率和千粒重沒有顯著變化。遺傳分析表明，多分蘗的性狀受一對隱性核基因控制。圖位克隆將基因定位在第12染色體CM8和CM10之間約63.5 kb的物理區(qū)間內(nèi)，互補轉(zhuǎn)基因?qū)嶒炞C明該區(qū)間內(nèi)為控制突變體多分蘗表型的基因。在野生型和突變體中呈組成型表達，該基因突變會引起部分獨腳金內(nèi)酯和脫落酸相關(guān)基因的表達水平上調(diào)。水稻品種中編碼區(qū)G2674A自然變異使得分蘗數(shù)顯著增多。是最近報道的基因的一個新的等位基因，突變導(dǎo)致水稻出現(xiàn)分蘗適度增加，株高略矮的表型，在培育理想株型水稻和高產(chǎn)育種上具有較大的應(yīng)用潛力。

水稻；多分蘗；圖位克??；生物學功能

每株有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重是決定水稻產(chǎn)量的3個關(guān)鍵因素，而有效分蘗數(shù)直接決定了水稻的每株穗數(shù)，進而影響水稻的產(chǎn)量[1]，同時分蘗也是構(gòu)成水稻理想株型的重要因素之一。因此，克隆水稻分蘗相關(guān)基因并對其功能進行研究，可以為構(gòu)建理想株型水稻和提高糧食產(chǎn)量提供理論基礎(chǔ)及有利基因資源。

水稻分蘗是一個復(fù)雜的過程，受自身遺傳因素、內(nèi)源激素以及栽培環(huán)境等多種因素的調(diào)控[2]。水稻分蘗的發(fā)育是由分蘗芽形成與伸長兩個過程調(diào)控的。是第一個被克隆的正向調(diào)控水稻分蘗的關(guān)鍵基因，編碼GRAS家族蛋白，功能缺失后導(dǎo)致水稻分蘗芽無法形成[3]。和是位于上游的兩個基因，通過影響MOC1蛋白水平，共同負調(diào)控水稻的分蘗數(shù)目，其突變體表現(xiàn)出矮化，分蘗數(shù)量增多的表型[4-5]。植物激素在水稻分蘗萌發(fā)、生長以及衰老各環(huán)節(jié)中都有著重要的調(diào)控作用[6]。生長素在水稻的莖尖與幼嫩的葉片中產(chǎn)生，通過主動運輸由上而下運輸?shù)椒痔Y芽，因其具有頂端優(yōu)勢的作用，從而會抑制分蘗芽的產(chǎn)生[7]?；蚴巧L素合成途徑中的一個重要的基因，該基因的缺失會導(dǎo)致生長素的合成減少，頂端優(yōu)勢消減，從而讓休眠中的分蘗芽打破休眠開始生長[8]。編碼生長素轉(zhuǎn)運蛋白，該基因的缺失會使植株頂端運輸?shù)交康纳L素顯著減少，降低其對分蘗芽生長發(fā)育的抑制作用，從而增加水稻的分蘗數(shù)[9]。獨腳金內(nèi)酯(strigolactone)是近年來發(fā)現(xiàn)的一種新的植物激素，由植物根部產(chǎn)生，向上運輸至腋芽，在抑制腋芽伸長生長的過程中發(fā)揮核心作用[10]。獨腳金內(nèi)酯通過生物合成途徑和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來調(diào)控水稻分蘗，、和是獨腳金內(nèi)酯合成途徑中的關(guān)鍵基因[11-13]，而、和則在獨腳金內(nèi)酯感知和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起主要作用[14-15]。編碼一種定位在葉綠體上的含鐵蛋白，主要在地上部和幼葉以及節(jié)和節(jié)間的維管束細胞中表達，該基因突變以后可以加強生長素極性運輸，導(dǎo)致不能抑制分蘗芽向外生長，表現(xiàn)出多分蘗表型[11]。編碼胡蘿卜素裂解雙加氧酶OsCCD7，主要在維管束中表達，負向調(diào)控水稻側(cè)芽生長，該基因突變會使得植株出現(xiàn)分蘗數(shù)增多，株高降低的表型。外源施加生長素可提高的表達[12]。編碼類胡蘿卜素裂解雙氧化酶OsCCD8，突變體株高變矮，分蘗增多[13]。編碼獨腳金內(nèi)酯的受體蛋白，參與獨腳金內(nèi)酯的感應(yīng)或生物合成途徑基因的反饋調(diào)節(jié)[16-18]。編碼一個富含亮氨酸重復(fù)序列的F-box蛋白，是獨腳金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的關(guān)鍵因子，參與蛋白泛素化并介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解[19]。活化后的D14能與D3互作形成SKP-CULLIN-F-BOX (SCF) 復(fù)合體SCFD3-D14[20-22]。編碼一個在結(jié)構(gòu)上與I類Clp ATP酶類似的蛋白，它能夠與SCFD3-D14蛋白復(fù)合體互作，是獨腳金內(nèi)酯信號途徑的抑制因子。在依賴和的條件下，獨腳金內(nèi)酯通過蛋白酶體途徑誘導(dǎo)降解，抑制其活性，促進水稻側(cè)芽生長[23]。編碼TCP蛋白轉(zhuǎn)錄因子，通過調(diào)控水稻分蘗芽的生長來影響水稻的分蘗數(shù)，過表達該基因會導(dǎo)致分蘗數(shù)量顯著地減少，而突變體則表現(xiàn)出分蘗數(shù)量顯著增加[24]。植株體內(nèi)的激素都擁有各自的特征和作用，但是水稻分蘗生長發(fā)育的過程十分復(fù)雜，各激素不能單獨調(diào)節(jié)，而是依靠相關(guān)激素之間的交叉協(xié)作，共同完成對側(cè)芽生長的調(diào)控作用[25]。

前期從中花11的EMS誘變突變體庫中鑒定到了性狀能穩(wěn)定遺傳的矮稈多分蘗突變體。本研究擬利用圖位克隆方法克隆候選基因，基于熒光定量PCR方法分析及獨腳金內(nèi)酯和脫落酸相關(guān)基因的表達水平，闡述與分蘗數(shù)之間的關(guān)系，為進一步完善水稻分蘗調(diào)控的分子機制提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

是從粳稻中花11經(jīng)EMS誘變之后，經(jīng)連續(xù)多代自交，篩選鑒定得到的能穩(wěn)定遺傳的矮稈多分蘗突變體。將作為母本，臺中本地1號（TN1）作為父本雜交，構(gòu)建遺傳分析和基因定位群體。所有親本和群體材料都種植于中國水稻研究所杭州富陽試驗基地，栽培管理方式與大田生產(chǎn)相同。

1.2 農(nóng)藝性狀考查與分蘗芽形態(tài)學觀察

在大田管理條件下，于成熟期隨機選取野生型與突變體各15株，對其農(nóng)藝性狀進行考查，主要包括株高、有效穗數(shù)、穗長、一次和二次枝梗數(shù)、每穗粒數(shù)、每株總粒數(shù)、千粒重和結(jié)實率，以各個指標的平均值進行數(shù)據(jù)分析。另外，自播種后每隔7d測量與野生型株高和分蘗數(shù)的動態(tài)變化；自一葉期開始用鑷子剝出主莖分蘗芽，用徠卡S9體視顯微鏡對分蘗芽進行觀察拍照，用游標卡尺測量分蘗芽的長度。

1.3 遺傳分析與基因的圖位克隆

以作為母本，臺中本地1號（TN1）作為父本配制雜交組合，觀察F1的分蘗表型并收獲種子。在分蘗期統(tǒng)計/TN1的F2分離群體中正常分蘗和多分蘗的水稻株數(shù)，分析突變體多分蘗性狀是否受單隱性核基因控制。取多分蘗表型的隱性單株提DNA，利用均勻分布于12條染色體上有多態(tài)的SSR標記，先使用21個隱性單株進行連鎖分析。確定連鎖位點后，增加多態(tài)性標記和隱性單株的數(shù)量，對突變體基因進行精細定位，明確目的基因的區(qū)間，所用引物見表1。利用水稻基因組注釋數(shù)據(jù)庫(http://rice.plantbiology.msu.edu/)預(yù)測定位區(qū)間內(nèi)的開放閱讀框(open reading frames，ORF)，用Primer 3.0設(shè)計引物，分別擴增出這些ORF的序列，測序并比對分析其在野生型和突變體中的序列差異。

1.4 載體構(gòu)建與遺傳轉(zhuǎn)化

利用引物對-CPT-RI-F/-CPT-dIII-R(表2)，從野生型中花11中擴增出5.8 kb（包含ATG前1.2 kb自身啟動子序列，3.6 kb完整基因組序列，1.0 kb TGA下游序列）的互補序列，通過同源重組的方法克隆到雙元表達載體中構(gòu)建互補載體。將構(gòu)建成功的互補載體利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化到突變體的愈傷之中。同步轉(zhuǎn)化空載體作為對照。

1.5 RNA的提取及qRT-PCR

分別取野生型和突變體的根、莖稈、葉、葉鞘、穗和分蘗芽，用RNA提取試劑盒（RNAprep Pure Plant Kit，AP-MN-MS-RNA-250，Axygen）按說明書提取不同組織中的總RNA，用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒（FSQ-301，ToYoBo）反轉(zhuǎn)錄成cDNA。采用ABI 7500實時熒光定量PCR儀，以水稻為內(nèi)參進行PCR。反應(yīng)體系包括cDNA模板1 μL（約100 ng）、前后引物各1 μL（10 μmol/L）、PCR預(yù)混液（SYBR Green Real-time PCR Master Mix） 5 μL、去離子水2 μL，3次生物學重復(fù)。擴增程序：95℃下30 s，95℃下5 s，60℃下30 s，共40個循環(huán)。采用2方法對基因表達數(shù)據(jù)進行分析處理。

表1 HTD3精細定位所用分子標記

表2 擴增HTD3完整表達單元的引物

2 結(jié)果與分析

2.1 htd3的表型及主要農(nóng)藝性狀考查

在大田正常種植條件下，與野生型相比，突變體在苗期、分蘗期和成熟期的分蘗數(shù)顯著增多(圖1-A～C)。對播種后21～91 d的分蘗數(shù)和株高進行動態(tài)觀察，發(fā)現(xiàn)在播種后49 d和野生型的分蘗數(shù)差異最大，野生型在播種后77 d達到穩(wěn)定的最大分蘗數(shù)，而在播種后84 d才達到穩(wěn)定的最大分蘗數(shù)，91 d時兩者的差異趨于平穩(wěn)，此時的分蘗數(shù)是野生型的2.5倍(圖1-D)。的株高自播種后56 d開始一直顯著低于野生型，91 d時的株高是野生型的85%(圖1-E)。在成熟期，的株高、一次枝梗數(shù)和每穗粒數(shù)均顯著低于野生型，有效穗數(shù)和每株總粒數(shù)極顯著多于野生型，穗長、二次枝梗數(shù)、千粒重和結(jié)實率無顯著差異(表3)。

2.2 htd3的分蘗芽生長較快

對野生型和突變體在5～7葉期的分蘗芽生長情況進行觀察，發(fā)現(xiàn)在同一個葉期突變體的分蘗芽生長較野生型更快(圖2-A～F)。為進一步比較分蘗芽的生長速度，我們對野生型和突變體各葉位腋芽在不同時期的長度進行了統(tǒng)計（為方便分析，將已成蘗葉位的分蘗芽長度固定在成蘗時的長度），結(jié)果表明自5葉期開始突變體的分蘗芽總長度顯著長于野生型（圖2-G）。野生型和突變體中各葉位分蘗芽均能正常長成分蘗，最終突變體的有效穗數(shù)顯著多于野生型（表3）。

表3 野生型和htd3的主要農(nóng)藝性狀比較

數(shù)據(jù)為平均值±標準差（=15）；采用測驗，**表示在0.01水平上差異顯著，*表示在0.05水平上差異顯著。

Values are means ± SD (=15),-test, *, ** indicate significant difference at<0.05 and<0.01, respectively.

A～C?野生型和htd3在苗期（A），分蘗期（B）和成熟期（C）的植株表型，標尺為6 cm；D，E?野生型和htd3的分蘗數(shù)（D）和株高（E）隨播種后日期的動態(tài)變化。數(shù)據(jù)為平均值±標準差（n=15）；采用t測驗，**表示在0.01水平上差異顯著，*表示在0.05水平上差異顯著。

Fig. 1. Morphological characterization of WT and

A～F?野生型和突變體htd3在5葉期、6葉期、7葉期的分蘗芽表型, A～C為野生型, D～F為突變體, 標尺為1 cm；G?野生型和突變體htd3在各葉期的分蘗長度, n/0中n表示葉位, 0表示主莖, 即1/0表示主莖第一片葉對應(yīng)的分蘗芽, 2/0表示主莖第2片葉對應(yīng)的分蘗芽, 以此類推。

Fig. 2. Phenotypic observation of tillering buds of WT and

2.3 HTD3基因的圖位克隆和互補驗證

以分蘗數(shù)作為突變表型的判斷依據(jù)，將突變體與秈稻品種TN1進行雜交，F(xiàn)1均表現(xiàn)正常分蘗的表型。F1自交得到的F2群體中正常分蘗表型的有666株，多分蘗表型的有198株，分離比經(jīng)卡方檢驗符合3∶1（χ2=2 < χ20.05=3.84，表4），表明該突變性狀受一對隱性核基因控制。

從上述F2分離群體中挑選與突變體親本表型一致的多分蘗單株用于的精細定位。先用196個隱性單株將位點初步定位在第12染色體B12-6和B12-9之間（圖3-A）。進一步加密標記，用1650個突變單株將精細定位在標記CM8 和CM10之間約63.5 kb的物理區(qū)間內(nèi)（圖3-B）。查詢基因預(yù)測網(wǎng)站（http://rice.plantbiology.msu.edu/ cgi-bin/gbrowse/rice/），發(fā)現(xiàn)該區(qū)間內(nèi)含有11個ORF（圖3-C）。對這11個ORF進行測序比對分析，發(fā)現(xiàn)突變體中基因第一外顯子上出現(xiàn)10 bp的缺失，導(dǎo)致蛋白的翻譯提前終止（圖3-D），因此預(yù)測就是基因。將完整的基因組序列克隆到雙元表達載體中并進行轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灒Y(jié)果表明兩個獨立的轉(zhuǎn)基因T2代陽性植株在分蘗期均能夠恢復(fù)到野生型的分蘗數(shù)和株高表型，而轉(zhuǎn)入空載體植株的分蘗數(shù)和株高與突變體相比沒有顯著差異（圖3）。綜上所述，就是控制突變體多分蘗性狀的基因，該基因編碼葉綠體ζ-胡蘿卜素異構(gòu)酶，參與類胡蘿卜素及其代謝物獨腳金內(nèi)酯和脫落酸的生物合成。

表4 水稻矮稈多分蘗突變體htd3的遺傳分析

A?HTD3的初定位；B?HTD3的精細定位；C?定位區(qū)間內(nèi)預(yù)測的ORF；D?候選基因LOC_Os12g21710的基因結(jié)構(gòu)及在野生型和htd3中的序列差異，黑色方框代表外顯子，白色方框代表UTR，黑色線條代表內(nèi)含子；E?野生型、htd3和互補轉(zhuǎn)基因T2代植株分蘗期表型，標尺為6 cm；F～G?野生型、htd3和互補轉(zhuǎn)基因T2代植株分蘗期的分蘗數(shù)(F)和株高(G)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)為平均值±標準差(n=5)。用新復(fù)極差法進行多重比較，相同小寫字母表示在0.05水平上無顯著差異。

Fig. 3. Map-based cloning ofand verification of complementary transgene.

2.4 獨腳金內(nèi)酯和脫落酸相關(guān)基因在突變體htd3中的表達水平發(fā)生改變

qRT-PCR的分析結(jié)果表明在水稻中呈組成型表達，在突變體的莖、葉、葉鞘和分蘗芽中的表達水平顯著高于野生型，在根和穗中的表達水平與野生型相比沒有顯著差異(圖4-A)。獨腳金內(nèi)酯合成相關(guān)基因和以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因和在中的表達水平極顯著上調(diào)，而獨腳金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因的表達水平極顯著下調(diào)(圖4-B)。前人的研究結(jié)果表明脫落酸通過抑制獨腳金內(nèi)酯的生物合成負向調(diào)控水稻分蘗的發(fā)育[26]。本研究中脫落酸相關(guān)的基因、、和在中的表達水平極顯著上調(diào)(圖4-C)。

2.5 HTD3的單倍型分析

為了研究水稻品種中的自然變異是否會影響分蘗數(shù)的變化，我們選擇了147份品種用來測序比對的序列差異。比對分析結(jié)果表明在的5′-UTR區(qū)分別存在9 bp的插入和6 bp的缺失，在第4外顯子上存在G2674A單堿基的替換?；谶@些自然變異我們將劃分為4個單倍型（圖5-A），根據(jù)Wang等[26]報道的147份水稻品種的分蘗和株高數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明的分蘗數(shù)最多，與在分蘗數(shù)上存在顯著差異，與和差異不顯著，這4個單倍體的株高沒有顯著差異（圖5-B～C）。

A?HTD3基因在野生型和突變體htd3各組織中相對表達水平；B～C?獨腳金內(nèi)酯(B)和ABA(C)相關(guān)基因在野生型和突變體htd3葉片中的相對表達水平。以相應(yīng)基因在野生型中的表達水平作為參考并設(shè)為1, 數(shù)據(jù)為平均值±標準差, 3次生物學重復(fù)；采用t測驗, *表示在0. 05水平上差異顯著, **表示在0. 01水平上差異顯著。

Fig. 4. Expression analysis ofand hormone related genes.

A?HTD3的基因結(jié)構(gòu)及147份水稻品種中HTD3的5'-UTR和編碼區(qū)上核苷酸多態(tài)性, 黑色方塊代表外顯子, 白色方框代表UTR, 黑色方框之間的黑色線條代表內(nèi)含子, Hap代表單倍型, 數(shù)字代表相對起始密碼子ATG的堿基位置；B?每種單倍型對應(yīng)的分蘗數(shù)和株高。用新復(fù)極差法進行多重比較, 相同小寫字母表示在0.05水平上無顯著差異。

Fig. 5. Analysis of thegene haplotypes.

3 討論

本研究以多分蘗突變體為研究材料，圖位克隆的結(jié)果表明是基因的等位基因，它們突變以后分蘗增多，株高變矮，但是由于突變方式的不同表型上也存在一定差異。突變會大幅度增加高位分蘗的數(shù)量，同時株高也明顯變矮，利用CRISPR/Cas9技術(shù)在日本晴背景中敲除，轉(zhuǎn)基因純合后代第1外顯子上單堿基的插入或2 bp的缺失都會導(dǎo)致突變體的分蘗數(shù)增加2～3倍，株高降低35%[27]。第2內(nèi)含子和第3外顯子連接處10 bp的缺失導(dǎo)致突變體的分蘗數(shù)增多，株高降低20%[28]。本研究中第1外顯子上10 bp的缺失導(dǎo)致突變體的分蘗數(shù)增加至野生型的2.5倍，且增加的是基部分蘗，株高降低15%。另外，突變在顯著增加有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)的同時不會降低千粒重和結(jié)實率。不同品種中第4外顯子上G2674A單堿基的替換可顯著增加分蘗數(shù)，該結(jié)果與之前報道一致[28]。

分蘗由分蘗芽發(fā)育而成。獨腳金內(nèi)酯主要合成于根部，由類胡蘿卜素代謝產(chǎn)生，從形態(tài)學下端向形態(tài)學上端運輸，在抑制分蘗芽伸長生長過程中起著非常關(guān)鍵的作用[29]。、和、分別參與獨腳金內(nèi)酯的生物合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，都是分蘗芽生長的負向調(diào)控基因。在本研究中的表達水平在突變體中極顯著上調(diào)，這與前人的研究結(jié)果一致[27-28]。此外，、和在葉片中的表達水平也都極顯著上調(diào)，而、、和在根中的表達水平與野生型相當[27]，和在莖基部中的表達水平下調(diào)[28]。我們推測這種同一個基因表達水平的差異可能是由于qRT-PCR的過程中模板選擇部位的不同造成的。脫落酸作為第二信使受IAA的誘導(dǎo)，在抑制側(cè)芽的生長和衰老過程中起著調(diào)控作用[30-31]。外源脫落酸不能完全抑制分蘗的生長，所以推測脫落酸不是控制分蘗芽生長的主要因素，而是受到其他激素的誘導(dǎo)而產(chǎn)生作用[32]。研究發(fā)現(xiàn)獨腳金內(nèi)酯和脫落酸之間存在相互調(diào)控的關(guān)系：獨腳金內(nèi)酯信號途徑能夠上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子編碼基因的表達，進而提高脫落酸合成關(guān)鍵基因的表達水平，因此可以促進莖稈基部脫落酸的合成，推測這是獨腳金內(nèi)酯抑制側(cè)芽伸長的重要機制[33-34]；本研究中在中的表達水平極顯著上調(diào)，我們推測莖稈基部中脫落酸的含量可能會增加，從而抑制高節(jié)位水稻分蘗的形成，因此在突變體中增加的都是基部分蘗而不是高位分蘗。另外，脫落酸含量的增加會抑制獨腳金內(nèi)酯合成，結(jié)合在/突變體中獨腳金內(nèi)酯的合成都發(fā)生缺陷的結(jié)果，我們推測在突變體中獨腳金內(nèi)酯的含量也會減少，從而減緩獨腳金內(nèi)酯對分蘗芽的抑制作用，促進分蘗的適度增加。綜上，本研究結(jié)果和前人的報道共同表明基因在育種上具有潛在的利用價值，可以為構(gòu)建理想株型水稻，提高糧食產(chǎn)量提供理論基礎(chǔ)和基因資源。

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Cloning and Functional Analysis of Rice Tillering Regulatory Gene

WU Xianmei1, #, LI Sanfeng1, #, HU Ping1, HE Rui1, JIAO Ran2, MAO Yijian1, LU Caolin1, HU Juan2, LIN Han2, WU Rongliang1, ZHU Xudong1, RAO Yuchun2, *, WANG Yuexing1, *

(1China National Center for Rice Improvement / State Key Laboratory of Rice Biology, China National Rice Research Institute, Hangzhou 310006, China;2College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China;#These authors contributed equally to this work;*Corresponding author, E-mail: wangyuexing@caas.cn, ryc@zjnu.cn)

【】Cloning of rice tiller-related genes lays a theoretical basis and provides beneficial genetic resources for constructing ideal plant-type rice and increasing grain yield.【】We compared phenotypes and main agronomic traits between the mutant() and its wild type under conventional field planting conditions, used map-based cloning method to clone candidate genes, analyzed the expression levels of, SL and ABA-related genes by fluorescence quantitative real-time PCR. Sequencing comparison was performed to analyze the natural variation ofin 147 germplasm resources.【】Compared with the wild type, the axillay bud of the mutantgrow faster, the number of tillers and effective panicles were significantly increased, the plant height, the number of primary rachis branches and grains per panicle were significantly decreased, and the seed setting rate and 1000-grain weight were not significantly changed. Genetic analysis indicated that the high-tillering trait ofwas controlled by single recessive nuclear gene, which was mapped to a 63.5 kb region between the marker CM8 and CM10 on chromosome 12, and the complementary transgenic experiment proved thatwas the gene controlling the high-tillering phenotype.is constitutively expressed in wild-type and mutant, and the mutation of this gene could up-regulate the expression level of some stratolactones and ABA-related genes.The natural variation of G2674A in thecoding region in rice varieties significantly increase the number of tillers.【】is a new allele of the recently reportedgene. Themutation leads to the phenotype of moderate increase in tillers and slightly shorter plant height in rice, which has great application potential in cultivating ideal plant type rice and high-yield breeding.

rice; high-tillering; gene cloning; biological function

10.16819/j.1001-7216.2021. 210205

2021-02-16；

2021-03-23。

浙江省自然科學杰出青年基金資助項目(LR20C130001); 國家自然科學基金面上資助項目 (31971921); 浙江省萬人計劃青年拔尖人才資助項目(ZJWR0108023)。