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两个水稻花器官突变体的遗传分析

薛大伟  
【摘要】:水稻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。水稻花器官的结构明显不同于双子叶植物,正常水稻的小花从外到内依次由1个外颖、1个内颖、2个浆片、6个雄蕊和1个雌蕊组成。植物花发育突变体的获得和研究,在揭示花发育相关基因的作用及其相互关系,探明植物生殖发育,特别是花发育的奥秘中起了十分重要的作用。水稻作为粮食作物的代表,研究其生殖发育机制具有重要的理论意义和应用价值。 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。水稻花器官的发育结果直接影响稻谷产量。因此,利用水稻颖花突变体研究单子叶植物花器官发育的分子调控机制是目前植物分子遗传学的研究热点。 我们从突变体库中分别发现3份多颖突变体和1份凹陷内颖突变体。本研究对这两种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精细定位研究,主要结果如下: 1.多颖突变体eg1的研究 (1)3份突变体的等位性实验:对3份多颖突变体进行正反交,并对F1植株进行表型鉴定。结果表明这3个突变体是等位的,相应的突变体分别命名为eg1-1、eg1-2和eg1-3。 (2)突变性状的遗传分析:以水稻eg1-1为父本,日本晴和浙辐802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,说明突变体性状是受隐性基因控制。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1对隐性基因控制的。 (3)花器官解剖结构观察:与正常水稻颖花结构相比,3个突变体大部分小花表现为多出一个颖壳,同时还会表现为雄蕊和雌蕊数目的改变、浆片转变为类似颖壳的结构,但是有一小部分小花是正常的。eg1-1、eg1-2和eg1-3的突变表型的严重程度不同,eg1-2所有检测的小花均多出一个颖壳,浆片和雌雄蕊基本无变化或变化很小;eg1-3表型与eg1-2类似;但是eg1-1突变体的小花除


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