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水稻既是重要的粮食作物,又是单子叶类群中的模式植物,其花的正常发育和适时散粉是保证结实率的关键因素,因此研究水稻花发育的机制对提高其粮食产量有重要意义,同时也有助于理解单子叶植物花发育的机理。 本文的研究对象是一个水稻的闭花突变体(closed floretcf1),它是大田自然突变体,背景为粳稻。cf1突变体在营养生长阶段与野生型植株完全相同,而且它们基本同时抽穗,但cfl的颖花不开放,且花丝不伸长,花药不能开裂。杂交实验证明cfl的雌蕊可育。cf1花粉碘-碘化钾溶液染色结果与野生型的成熟花粉相同,但将cf1的花粉散落到野生型成熟柱头上,不能诱导结实。这些结果证明cfl是雄性不育的突变体。通过图位克隆将突变基因CF1定位于四号染色体中部的100 kb区域内。扩增该区域内编码基因的外显子并测序,发现Os04g39980第一个外显子末尾有8个碱基缺失,这种缺失会导致该基因产生移码突变。Western blot实验结果显示突变体cfl植株内检测不到Os04g39980编码的蛋白。将5.7 kb的野生型Os04g39980全长基因片段转入突变体植株可完全恢复突变体的表型,证明Os04g39980是导致突变体表型的基因CF1。CF1基因编码的蛋白由300个氨基酸组成,属于2OG-Fe(Ⅱ)加氧酶超家族。该基因被预测为赤霉素20-氧化酶基因6(GA20ox6)。将其与可搜到的GA20ox基因和GA20ox-Like基因进行比对并构建进化树,结果表明,经典的GA20ox基因OsGA20ox1-4和AtGA20ox1-5聚为一枝,CF1基因属于另外一枝。因此其功能可能与GA20ox已发生分化。在水稻的不同组织中,CF1基因在刚抽出剑叶的穗子中表达最高。GUS组织化学染色分析其在小花中的表达模式,表明它在成熟小花的雄蕊和小穗轴中表达较高。外源施加GA部分恢复突变体cf1的表型。对野生型和突变体cf1小花内的GA含量进行测定,发现在抽出剑叶一天的小花中,cf1的GA4含量比野生型低,说明突变体cfl小花的GA代谢途径中出现问题。基于以上实验结果,我们推测CF1基因可能通过影响小花的GA代谢,控制水稻的颖花开放和雄蕊晚期发育。