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水稻花器官发育控制基因POS的功能和表达分析

蔡美双  
【摘要】: 花器官发育的分子遗传机制是目前植物发育生物学的研究热点之一。水稻(Oryza sativa L.)作为单子叶的模式植物,同时也是世界上最重要的粮食作物之一,其产量和品质的形成与花器官发育直接相关。因此,阐明其花器官发育的分子遗传机制具有重要意义。pos(pistillody of stamen)是从籼稻品种明恢86幼胚组织培养后代中获得的一个雄蕊完全雌蕊化的突变体。利用图位克隆方法,本实验室已确定POS的侯选基因是一个编码C2H2 zinc-finger蛋白的转录因子,与拟南芥的JAG基因同源。在此基础上,本研究利用互补实验、RNAi干扰、过量表达以及GUS表达实验对POS的候选基因的功能和表达特征进行分析,主要研究结果如下: (1)利用构建好的POS基因互补实验载体转化突变杂合体植株(POSpos)的幼胚诱导的愈伤组织,获得了17株基因型为POSpos的转基因阳性植株(T0代),这些转基因植株的自交后代(T1代)中基因型为pospos的突变体植株的表型恢复了正常,证明POS基因就是候选的C2H2 zinc-finger蛋白基因。 (2)构建了POS基因启动子的GUS表达载体pPOS::GUS并转化明恢86,目前已得到5株转基因阳性植株。GUS染色结果显示,POS基因在根、叶、茎尖、节位和分蘖芽都有表达。进入生殖生长阶段后,POS基因在浆片、花丝和心皮有较弱的表达,在内外稃、花药和花柱上有较强的表达,而在花器官的3、4轮交界处的表达最强。 (3)构建了POS基因的RNAi干扰载体PTCK-POS并转化日本晴,获得3个转基因阳性植株。此外,还获得10个转化中花11和7个转化中花15的再生植株,由于这些植株还很弱小,未能鉴定是否为转基因阳性植株。 (4)利用构建好的POS基因的过量表达载体35S::POS转化明恢86的幼胚诱导的愈伤组织,并获得大量抗性愈伤。但在幼苗分化的过程中,愈伤组织在出现绿点后大多数均褐化,仅获得2个转基因阳性植株。这2个阳性植株的营养生长基本正常,但因目前还没有抽穗,未能观察到其花器官是否发生改变。


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