·常规信息
基因(座)名称半矮秆基因
dee-geo-woo-gen dwarf
基因符号sd1; OsGA20ox2; qSD1-2
所在染色体1 (已克隆)
供体材料Calrose;Deo-geo-woo-gen;Reimei;Calrose76;Jikkoku

sd1 控制水稻的株高,该位点的突变导致水稻不同程度的矮化。截至目前至少已经发现sd-1 位点上5个不同等位基因,分别是来自野生型的等位基因、来自Deo-geo-woo-gen及其衍生种的sd1-d、来自Reimeisd1-r、来自Calrose76sd1-c、来自Jikkokusd1-j

sd-1 定位在水稻第1 染色体上,对应于日本晴测序图谱的位置(5'-3')在38381423 - 38384165 区间(Rice Genome Annotation Project)。

sd1参与赤霉素的生物合成,编码由389个氨基酸组成的GA20氧化酶(GA20ox)。GA20ox是赤霉素合成途径中的关键酶,催化GA53转换为GA20。

2002年,3个研究小组先后发表了图位克隆水稻“绿色革命”基因sd-1的论文。sd-1是由3个外显子和2个内含子组成的开放阅读框(open reading frame, ORF),编码由389个氨基酸组成的GA20氧化酶。尽管克隆的是同一基因,但可能由于方法与材料的差别,各外显子和内含子包含的碱基对数目略有不同。

Monna等的研究报道表明:日本晴、Sasanishiki和Calrose等正常野生型水稻的3个外显子大小分别是558、318和291bp,2个内含子分别为105和1471bp;DGWG型半矮秆种IR24、Habataki和Milyang 23从外显子1中部起有383bp的缺失,包括外显子1和2的278bp序列及105bp的内含子;Calrose76为外显子2中编码第265位氨基酸的CTC突变为TTC,导致Leu(亮氨酸)突变为Phe(苯丙氨酸)。

Sasaki等报道认为先前发现的编码GA20氧化酶基因(GA20ox-1)与sd-1无关,而他们新发现的GA20ox-2sd-1紧密连锁。比较了四个矮秆品种与野生型在sd-1位点上的序列差异,发现野生型水稻sd1等位基因的3个外显子大小分别为557、321和291bp,2个内含子分别为103和1472bp(右图);矮秆品种Deo-geo-woo-gen及其衍生种在该位点缺失383bp,包含103bp的内含子1;矮秆品种Jikkoku中编码第94氨基酸的GGG变为GTG,导致甘氨酸变为缬氨酸;矮秆品种"Calrose 76"中编码第266氨基酸的CTC突变为TTC,导致Leu(亮氨酸)突变为Phe(苯丙氨酸);矮秆品种Remei中编码第349氨基酸的GAC变为CAC,导致天冬氨酸变为组氨酸。GA20ox-2在叶片、茎秆、未开放的花中表达强烈,而GA20ox-1基因则是在未开放的花中表达,揭示了sd-1水稻株高降低,而产量不受影响的原因。

Spielmeyer等的报道认为野生型水稻sd1等位基因的3个外显子大小分别为557、322和291bp;DGWG型籼稻半矮秆品种Doongar在GA20ox2编码区(外显子1和2)缺失了280bp;矮秆品种"Calrose 76"中亦是编码第266氨基酸的CTC突变为TTC,导致Leu(亮氨酸)突变为Phe(苯丙氨酸)。

qSD1-2调控水稻胚乳强制休眠和株高(Ye et al. 2015)。

【相关登录号】
基因及产物ID号:AB633625BAK39048, AB633592BAK39015, AF465255AAL87949, AF465256AAL87950,
cDNAs及其产物:AB077025BAB89356, AY114310AAM56041, U50333AAB48239
参考基因组位点:Os01g0883800(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os01g66100(本地MSU-RGAP
参考基因组产物:NM_001051549NP_001045014
uniprot库登录号:Q8RVF5, Q8S492, B6F2D9, Q0JH50
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·ONTOLOGY及相关基因
表型特征茎秆长度(TO:0000576), 赤霉素(GA)敏感性(TO:0000166), 种子休眠性(TO:0000253)
分子功能GA20氧化酶活性(GO:0045544)
生物进程细胞伸长(GO:0009826), 赤霉素生物合成(GO:0009686), 种子萌发(GO:0009845), 种子休眠(GO:0010162)
形态构造茎秆(PO:0009047), 分蘖期(GRO:0007049), 拔节期(GRO:0007048)
·参考文献
1Heng Ye;Jiuhuan Feng;Lihua Zhang;Jinfeng Zhang;Muhamad S. Mispan;Zhuanqin Cao;Donn H. Beighley;Jianchang Yang;Xing-You Gu
  Map-Based Cloning of Seed Dormancy1-2 Identified a Gibberellin Synthesis Gene Regulating the Development of Endosperm-Imposed Dormancy in Rice
  Plant Physiology, 2015, 169(3): 2152-2165
2MADOKA AYANO;TAKAHIRO KANI;MIKIKO KOJIMA;HITOSHI SAKAKIBARA;TAKUYA KITAOKA;TAKESHI KUROHA;ROSALYN B. ANGELES-SHIM;HIDEMI KITANO;KEISUKE NAGAI;MOTOYUKI ASHIKARI
  Gibberellin biosynthesis and signal transduction is essential for internode elongation in deepwater rice
  Plant, Cell & Environment, 2014, 37(10): 2313-2324
3Wolfgang Spielmeyer;Marc H. Ellis;and Peter M. Chandler
  Semidwarf (sd-1), "green revolution" rice, contains a defective gibberellin 20-oxidase gene
  Proceedings of the National Academy of Sciences, 2002, 99(13): 9043-9048
4Lisa Monna; Noriyuki Kitazawa; Rika Yoshino; Junko Suzuki; Haruka Masuda; Yumiko Maehara; Masao Tanji; Mizuho Sato; Shinobu Nasu and Yuzo Minobe
  Positional Cloning of Rice Semidwarfing Gene, sd-1: Rice "Green Revolution Gene" Encodes a Mutant Enzyme Involved in Gibberellin Synthesis
  DNA Research, 2002, 9(1): 11-17
5A. Sasaki; M. Ashikari;M. Ueguchi-Tanaka; H. Itoh;A. Nishimura; D. Swapan; K. Ishiyama;T. Saito; M. Kobayashi; G. S. KhushH. Kitano||; M. Matsuoka*
  A mutant gibberellin-synthesis gene in rice
  Nature, 2002, 416(): 701-702
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