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《四川农业大学》 2001年
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两份水稻花器官突变体的解剖结构观察、性状遗传分析及相关基因的分子标记定位

罗琼  
【摘要】: 水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶植 物发育分子生物学研究的理想模式植物。由于在水稻中发现的花器官突变体很少, 目前对水稻花发育的研究主要是利用双子叶植物MADS-box基因的保守序列设计 引物,在水稻基因组文库或cDNA文库中筛选与双子叶植物花器官发育相对应的 MADS盒基因,然而大多数基因的确切功能因缺乏与性状的连接点而无法确定。显 然,没有花器官异常发育的突变体是难以开展此项研究的;而且,利用突变体研 究基因的表达与功能也是当前功能基因组学的发展方向。 水稻花器官的结构明显不同于双子叶植物。虽然水稻具有双子叶植物的雄 蕊和心皮结构,水稻的浆片是双子叶植物花瓣的同源器官也得到许多实验结果 的证实,然而,水稻的外稃和内稃的关系、它们与双子叶植物和其他单子叶植 物的花萼器官之间的对应关系仍然是一个争论的问题。 我们从水稻育种材料SARⅢ—93—369和W—255的后代中分别发现一份无内 稃突变体和一份叶片和雌蕊发育异常突变体。本研究对两份突变体进行了花器官 的解剖结构观察,突变性状遗传分析和相关基因的分子标记定位研究,主要结果 如下: 一.npa-1突变体的研究 1.花器官解剖结构观察:与正常水稻颖花结构相比,突变体颖花的颖片、 外稃、浆片、雄蕊和雌蕊都正常,但突变体缺少正常颖花所具有的内稃,在外 稃与雄蕊之间增加了两个正常水稻颖花所没有的类似颖片状的结构。根据这些 观察结果得出了以下几点推论:(1)水稻的外稃和内稃是不同的器官;(2)水稻的 内稃可能是与双子叶植物花萼一致的器官;(3)无内稃突变可能属于A组功能基 因突变。 2.突变性状的遗传分析:以水稻无内稃突变体为父本,生47、N625和CDR22 为母本配制杂交组合进行性状遗传分析。所有组合F1代株系均表现为正常亲本 的表型,根据F2代表型及X~2测验结果表明,正常株与突变株的比例符合1对基 因控制的分离比3:1,即该突变性状是受一对隐性基因控制的。 3.突变基因的分子标记定位:选用突变体为父本,生47为母本杂交的F2 群体作定位群体,利用SSLP标记和RFLP标记将与突变性状相关的基因定位在 第6染色体短臂上,RFLP标记RZ450和C498之间,距RZ450 2.4cM。鉴于国内 外未见相关基因的定位报道,暂定名为水稻无内稻突变体(Rice non巾alea mutant人 简称nPaJ 二.dl(t)突变体的研究 1.dl(t)突变体的植株形态和花器官解剖结构特征:趴t)突变体和Naaasawa 等 (199)报道的四个水稻 dl突变体,dl刁、dl1、dl-sopl和 dl0,都表现叶 片无中脉,雌蕊的正常发育受到影响。但在不同的突变体中雌蕊发育受到的影 响却存在差异,这暗示这些突变性状可能是由同一基因家族的不同成员突变所 致。除了共同的表型,dl()突变体还表现出不同于其他几个突变体的典型特征: 内秆比外抒长且内外释不闭合;雄蕊的花丝细长;有约2%的小花雌蕊完全转 化为雄蕊,约 98%的小花形成雄蕊/雌蕊中间器官。根据这些研究结果我们推 测:(1)dl基因可能属于一个多基因家族;②dl基因可能是拟南芥.-vr的同 源基因;(3)在进化过程中水稻的SUP同源基因除了调控花器官的正常发育外 还获得了控制叶片中脉形成的新功能。 2.突变性状的遗传分析:用dl*)突变体作父本,02428、N625、中丹2号 和 CDR22为母本配制杂交组合进行性状遗传分析。所有组合 FI代株系均表现为 正常亲本的表型,根据FZ代表型及X‘测验结果表明,正常株与突变株的比例符 合1对基因控制的分离比3:1,即该突变性状是受一对隐性基因控制的。 3.突变基因的分子标记定位:选用突变体为父本,N625为母本杂交的FZ 群体作定位群体,利用 SSLP标记和 RFLP标记将dlN基因定位在第 3染色体短 臂上 R3 56与 R3 26之间,与 R3 56相距 2.SCM。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:S511.01

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