水稻低纖維突變體LCM527-1的性狀鑒定、理化性質(zhì)研究及基因定位.pdf

1、本實驗以60Co-γ輻照誘變獲得低纖維突變體LCM527-1(Low CelluloseMutant)及其野生型527為供試材料，在遺傳生長相似背景下，對比研究突變體LCM527-1生物學(xué)性狀特征、理化發(fā)育性質(zhì)及細(xì)胞學(xué)結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合分子、生化、細(xì)胞等各方面實驗結(jié)果綜合闡述低纖維變異性狀產(chǎn)生原因，探討水稻抗倒伏機制。主要結(jié)果如下:
　　1.考察低纖維突變體LCM527-1及其野生型植株527的性狀表現(xiàn)、生長發(fā)育動態(tài)、主要農(nóng)藝性狀、稻

2、米品質(zhì)、抗折斷力和抗倒伏等特性，結(jié)果顯示:突變體LCM527-1表現(xiàn)出較弱的生長勢，植株變矮;莖、葉、鞘、枝梗均脆，抗折力降低，抗倒伏指數(shù)減弱，植株易折易斷。農(nóng)藝性狀考察發(fā)現(xiàn)株高、穗數(shù)/株、穗長、劍葉長、總粒數(shù)/穗、實粒數(shù)/穗和結(jié)實率等均顯著降低或減少，而千粒重和著粒密度則無顯著差異，稻米品質(zhì)方面方面亦無明顯不同。推測低纖維突變基因不僅影響了水稻的機械強度，對水稻的營養(yǎng)生長和生殖生長也具有負(fù)面作用。
　　2.研究分析突變體LCM5

3、27-1和野生型植株生理生化指標(biāo)測定發(fā)現(xiàn)，LCM527-1莖、葉中胞壁主要組分纖維素從幼苗期至灌漿期，分別顯著低于對照組，雖然隨著水稻生長發(fā)育的推進(jìn)，纖維素含量不斷積累增多，但在LCM527-1中存有的纖維素并不足以維持莖稈、葉片的機械強度和韌度，水稻仍然表現(xiàn)出抗倒性能弱，易于折斷的特征。半纖維素與木質(zhì)素的含量變化與纖維素變化趨勢相反，以較為平均幅度遞增，但對于細(xì)胞壁的改善以及突變性狀的扭轉(zhuǎn)并不明顯。礦質(zhì)元素測定結(jié)果顯示Ca、K、Mn、

4、Na、Si、Zn等元素均顯著低于正常對照，其中Ca、K、Si三種莖稈增粗元素亦顯著降低，水稻的礦質(zhì)化修飾減弱，莖稈強度降低。細(xì)胞壁組分和礦質(zhì)元素的改變影響了細(xì)胞正常結(jié)構(gòu)的組裝和相關(guān)的生理功能修飾，影響了細(xì)胞功能的發(fā)揮，從而表現(xiàn)出外在形態(tài)的異常。
　　3.光鏡、透射電鏡(TEM)觀察LCM527-1與野生型水稻莖、葉細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn):光鏡下，突變體LCM527-1基本形態(tài)結(jié)構(gòu)保持不變，而表皮下厚壁組織細(xì)胞的厚度，特別是葉片維管

5、束上、下表面，以及葉鞘維管束外表面明顯變薄。TEM觀察結(jié)果進(jìn)一步確認(rèn)光鏡下結(jié)論，LCM527-1的厚壁細(xì)胞層數(shù)減少，厚度變薄胞腔變大;相反，對照組527細(xì)胞壁較厚，胞腔較小，結(jié)構(gòu)致密。細(xì)胞作為生命活動的基本單位，而細(xì)胞壁具有維持細(xì)胞形態(tài)、保持細(xì)胞的作用，當(dāng)胞壁結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，勢必影響細(xì)胞維持一定形態(tài)的機械力度，從而減弱對外界壓力的承受，導(dǎo)致抗倒性的降低。
　　4.為研究低纖維突變體的分子遺傳規(guī)律，以突變體LCM527-1為母本，以

6、527、浙7954、9311和明恢63為父本，配制4個雜交組合，種植和記載F1代植株及莖葉部特性，并收取F1植株所結(jié)種子，次年，再種植和考察F2代植株和莖桿突變性狀的分離狀況，結(jié)果顯示正常植株:突變體植株均符合3∶1的分離規(guī)律，表明該突變性狀由單基因隱性遺傳控制。選用LCM527-1與浙7954雜交組合，將其F2代的485個單株作為研究和定位突變基因的定位群體，根據(jù)水稻基因組序列設(shè)計微衛(wèi)星引物標(biāo)記并進(jìn)行連鎖分析，初步將lcm527-1基