水稻穎殼退化突變體degenerated hull 3(dh3)的表型分析與基因定位.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，花器官發(fā)育直接影響著籽粒的產(chǎn)量和品質(zhì)，其相關(guān)的分子遺傳機(jī)制一直以來(lái)都是研究者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。水稻小花的最外一輪為穎殼，包括內(nèi)稃和外稃。早期穎殼可以通過光合作用為內(nèi)輪花器官的發(fā)育提供光合產(chǎn)物；后期種子成熟后，穎殼可以包裹種子以避免病菌和昆蟲的侵害；同時(shí)穎殼的形狀和大小也是種子的形狀和大小的決定因素之一。因此，水稻穎殼的發(fā)育對(duì)產(chǎn)量以及品質(zhì)的形成非常重要。本文研究了一個(gè)水稻穎殼退化突變體，來(lái)源于恢復(fù)系縉恢10

2、號(hào)的甲基磺酸乙酯（ethyl methyl sulfonate，EMS）誘變?nèi)后w。突變體表現(xiàn)為內(nèi)外稃退化變窄，且不能正常閉合，故將其命名為degenerated hull3（dh3）。遺傳分析表明該性狀受1對(duì)隱性基因控制。通過BSA法，最終將DH3基因精細(xì)定位在第12染色體。本研究的結(jié)果為DH3基因的圖位克隆與功能分析打下基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)早期小花進(jìn)行掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，dh3突變體穎殼原基發(fā)育異常，

3、外稃原基邊緣發(fā)育緩慢，內(nèi)稃原基整體發(fā)育相對(duì)遲緩，而其他內(nèi)輪花器官未見明顯異常。對(duì)開花期小花進(jìn)行觀察，將 dh3突變體分為較弱、較重、嚴(yán)重三種類型。較弱突變體外稃頂端芒伸長(zhǎng)，且內(nèi)外稃不能閉合，內(nèi)輪花器官部分裸露；較重突變體外稃上半部分呈現(xiàn)芒狀，內(nèi)外稃均變窄，內(nèi)輪花器官部分裸露；嚴(yán)重突變體的外稃完全呈現(xiàn)芒狀，內(nèi)稃變窄，內(nèi)輪花器官完全裸露。⑵對(duì)開花期小花進(jìn)行石蠟切片觀察。在表型較弱的小花中，外稃兩邊鉤合結(jié)構(gòu)有輕微退化，外稃維管束數(shù)量減少，不與

4、內(nèi)稃鉤合，內(nèi)外稃內(nèi)表面泡狀細(xì)胞均明顯減少，漿片形態(tài)保持良好，內(nèi)輪花器官未見明顯異常；表型較重的小花中，外稃邊緣鉤合結(jié)構(gòu)嚴(yán)重退化，維管束數(shù)量減少，內(nèi)外稃內(nèi)表面泡狀細(xì)胞只有少量殘存，漿片與內(nèi)稃發(fā)生融合，其他內(nèi)輪花器官未見明顯異常；表型嚴(yán)重的小花中，外稃僅剩下一個(gè)維管束結(jié)構(gòu)和周圍硅化細(xì)胞，內(nèi)稃內(nèi)表面泡狀細(xì)胞缺失，且邊緣與漿片完全融合。雄蕊和雌蕊無(wú)明顯異常。⑶用西農(nóng)1A與dh3雜交，F(xiàn)1群體表型正常，F(xiàn)2群體發(fā)生明顯的dh3突變表型分離。F2群

5、體總數(shù)1168，其中正常植株812株，突變植株356株，經(jīng)過卡平方檢測(cè)，分離比例符合3∶1（χ2=1.17<χ20.05=3.84）。結(jié)果表明dh3突變性狀受1對(duì)單隱性基因控制。⑷通過BSA法，將DH3基因初步定位在第12染色體SSR標(biāo)記RM247和RM7102之間。在這兩個(gè)標(biāo)記之間進(jìn)一步篩選出7對(duì)差異標(biāo)記。用這些標(biāo)記篩選全部356株突變體，最終將DH3基因定位在RM27706和RM27709之間，物理距離44.72Kb。⑸在定位區(qū)間內(nèi)