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  • ·常規信息  最近更新:2020年10月20日 6:42:00
    基因(座)名稱半矮稈基因
    dee-geo-woo-gen dwarf
    基因符號sd1; OsGA20ox2; qSD1-2
    所在染色體1 (已克隆)

    sd1 控制水稻的株高,該位點的突變導致水稻不同程度的矮化。截至目前至少已經發現sd-1 位點上5個不同等位基因,分別是來自野生型的等位基因、來自Deo-geo-woo-gen及其衍生種的sd1-d、來自Reimeisd1-r、來自Calrose76sd1-c、來自Jikkokusd1-j

    sd-1 定位在水稻第1 染色體上,對應于日本晴測序圖譜的位置(5'-3')在38381423 - 38384165 區間(Rice Genome Annotation Project)。

    sd1參與赤霉素的生物合成,編碼由389個氨基酸組成的GA20氧化酶(GA20ox)。GA20ox是赤霉素合成途徑中的關鍵酶,催化GA53轉換為GA20。

    2002年,3個研究小組先后發表了圖位克隆水稻“綠色革命”基因sd-1的論文。sd-1是由3個外顯子和2個內含子組成的開放閱讀框(open reading frame, ORF),編碼由389個氨基酸組成的GA20氧化酶。盡管克隆的是同一基因,但可能由于方法與材料的差別,各外顯子和內含子包含的堿基對數目略有不同。

    Monna等的研究報道表明:日本晴、Sasanishiki和Calrose等正常野生型水稻的3個外顯子大小分別是558、318和291bp,2個內含子分別為105和1471bp;DGWG型半矮稈種IR24、Habataki和Milyang 23從外顯子1中部起有383bp的缺失,包括外顯子1和2的278bp序列及105bp的內含子;Calrose76為外顯子2中編碼第265位氨基酸的CTC突變為TTC,導致Leu(亮氨酸)突變為Phe(苯丙氨酸)。

    Sasaki等報道認為先前發現的編碼GA20氧化酶基因(GA20ox-1)與sd-1無關,而他們新發現的GA20ox-2sd-1緊密連鎖。比較了四個矮稈品種與野生型在sd-1位點上的序列差異,發現野生型水稻sd1等位基因的3個外顯子大小分別為557、321和291bp,2個內含子分別為103和1472bp(右圖);矮稈品種Deo-geo-woo-gen及其衍生種在該位點缺失383bp,包含103bp的內含子1;矮稈品種Jikkoku中編碼第94氨基酸的GGG變為GTG,導致甘氨酸變為纈氨酸;矮稈品種"Calrose 76"中編碼第266氨基酸的CTC突變為TTC,導致Leu(亮氨酸)突變為Phe(苯丙氨酸);矮稈品種Remei中編碼第349氨基酸的GAC變為CAC,導致天冬氨酸變為組氨酸。GA20ox-2在葉片、莖稈、未開放的花中表達強烈,而GA20ox-1基因則是在未開放的花中表達,揭示了sd-1水稻株高降低,而產量不受影響的原因。

    Spielmeyer等的報道認為野生型水稻sd1等位基因的3個外顯子大小分別為557、322和291bp;DGWG型秈稻半矮稈品種Doongar在GA20ox2編碼區(外顯子1和2)缺失了280bp;矮稈品種"Calrose 76"中亦是編碼第266氨基酸的CTC突變為TTC,導致Leu(亮氨酸)突變為Phe(苯丙氨酸)。

    qSD1-2調控水稻胚乳強制休眠和株高(Ye et al. 2015)。

    【相關登錄號】
    基因及產物ID號:AB633625BAK39048, AB633592BAK39015, AF465255AAL87949, AF465256AAL87950,
    cDNAs及其產物:AB077025BAB89356, AY114310AAM56041, U50333AAB48239
    參考基因組位點:Os01g0883800(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os01g66100(本地MSU-RGAP←→ LOC4325003(NCBI)
    參考基因組產物:XM_015772235XP_015627721
    uniprot庫登錄號:Q0JH50, B6F2D9
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    ·ONTOLOGY及相關基因
    表型特征莖稈長度(TO:0000576), 赤霉素敏感性(TO:0000166), 種子休眠性(TO:0000253), 耐淹性(TO:0000524)
    分子功能GA20氧化酶活性(GO:0045544)
    生物進程細胞伸長(GO:0009826), 赤霉素生物合成(GO:0009686), 種子萌發(GO:0009845), 節間發育(GO:0080006), 種子休眠(GO:0010162)
    形態構造莖稈(PO:0009047), 分蘗期(GRO:0007049), 拔節期(GRO:0007048)
    ·參考文獻
    1Takeshi Kuroha;Keisuke Nagai;Rico Gamuyao;Diane R. Wang;Tomoyuki Furuta;Masanari Nakamori;Takuya Kitaoka;Keita Adachi;Anzu Minami;Yoshinao Mori;Kiyoshi Mashiguchi;Yoshiya Seto;Shinjiro Yamaguchi;Mikiko Kojima;Hitoshi Sakakibara;Jianzhong Wu;Kaworu Ebana;Nobutaka Mitsuda;Masaru Ohme-Takagi;Shuichi Yanagisawa;Masanori Yamasaki;Ryusuke Yokoyama;Kazuhiko Nishitani;Toshihiro Mochizuki;Gen Tamiya;Susan R. McCouch;Motoyuki Ashikari
      Ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding
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      Gibberellin biosynthesis and signal transduction is essential for internode elongation in deepwater rice
      Plant, Cell & Environment, 2014, 37(10): 2313-2324
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      Positional Cloning of Rice Semidwarfing Gene, sd-1: Rice "Green Revolution Gene" Encodes a Mutant Enzyme Involved in Gibberellin Synthesis
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      A mutant gibberellin-synthesis gene in rice
      Nature, 2002, 416(): 701-702
    中國農業科學院作物科學研究所 | 中國水稻研究所
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