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为了研究水稻花粉发育的分子机理,我们通过<60>Co γ射线诱变粳稻品种9522,并从M<,2>代中筛选出一雄性不育突变体osms5(Oryza Sativa Male Sterile5)。遗传学分析表明osms5是由于一个单隐性基因突变造成的雄性核不育。osms5在营养生长期和野生型没有明显差异;在生殖生长时期,突变体可以形成正常的花粉母细胞期,并可以进行正常的减数分裂,形成四分体,但是到了小孢子早期,突变体绒毡层细胞质出现不正常地凝聚和过度空泡化,小孢子发育停滞,并开始降解,直到成熟花粉期小孢子只剩下外壳,无内含物。因此,osms5表现为淡黄色小花药,为完全雄性不育。
为了克隆OsMS5基因,我们以osms5与籼稻品种广陆矮4号杂交的F2代为基因定位群体进行图位克隆,利用InDel分子标记将OsMS5基因定位在2号染色体长臂靠近着丝粒2CM位置,并进一步精细定位在TH239和TH234两个分子标记之间,物理距离约为70Kb,位于OSJNBa0048K16(AP004864)这个BAC克隆上。通过序列分析发现这个BAC克隆上的第14号基因发生了突变。在该基因的编码区起始密码子后第280nt处的多了一个碱基A的插入,这个单碱基的插入突变造成移码,不能形成有功能的蛋白。
经预测OsMS5的5’端有一个22个氨基酸残基的分泌性的信号肽,在435-535氨基酸残基间有一个FAS1结构域,具有多个糖基化位点。所以OsMS5应该是一个蛋白聚糖或糖蛋白,作为一种信号分子或其受体参与胞外的信号传导,或作为一种黏附分子介导绒毡层到小孢子的营养物质传递。同时,染色质免疫共沉淀方法(ChIP)证明了OsMS5可能直接受转录因子TDR的调控。这些研究对于揭示水稻及其他植物花粉发育的分子机理具有重要意义。