水稻异状颖壳、多雌蕊突变体的遗传分析与精细定位

• 作 者: 王希挺
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 水稻 异状颖壳 多雌蕊 OsJAG 突变体 图位克隆

水稻(Oryza sativa L.)是重要的粮食作物之一,提高水稻产量和品质对解决未来全球粮食问题具有十分重要的意义。开花过程直接控制作物生育期的早晚,关系到作物的产量与品质,因此,研究水稻花发育过程的相关机理对农业生产具有重要意义。本实验室在水稻同源四倍体花药培养后代中鉴定了一个异状颖壳、多雌蕊突变体,本研究以该突变体为主要研究材料,试图通过图位克隆的方法得到该基因,并对其功能进行了预测。主要研究结果如下:1.在穗部发育早期(花粉母细胞形成期),突变体与野生型小花的外部形态没有明显区别。抽穗后的突变体小花与野生型相比,内/外颖没有闭合,张开呈鹰眼状;雄蕊数目减少,雌蕊数目增多。扫描电子显微镜观察结果显示,突变体的内颖过度伸长,外颖向内颖弯曲,两者无法闭合,雄蕊和雌蕊露在颖壳外。遗传分析表明,该突变性状是由一对隐性基因控制的。2.将异状颖壳、多雌蕊突变体与正常粳稻品种ITA182杂交的F2代中具有突变体表型的单株组成定位群体,利用SSR标记和InDel标记将目标基因定位在第1染色体短臂上的InDel标记I 1053和SSR标记RM6470之间约42 kb的区间内,并且与InDel标记I 1009和I 1055共分离。该区间包含了4个完整基因,其中的OsJAG与拟南芥中参与侧生器官发育的AtJAG是同源基因,分别编码一个具有C2H2型锌指结构域的转录因子。3.测序结果表明,该突变体以及F2突变单株的OsJAG基因序列在第二个外显子上都有一个编码半胱氨酸的密码子UGC到终止密码子UGA的点突变,结构分析表明,翻译的提前终止导致C2H2型锌指结构域丢失,转录因子失去活性。因此,确定OsJAG为异状颖壳、多雌蕊基因的候选基因。