水稻颖花内稃突变体pd1的遗传分析及其基因定位

论文摘要

水稻作为人类最主要的食物来源之一,其颖花发育结果直接影响其产量和品质,因此,水稻花器官特别是与产量、品质密切相关的雌雄蕊和内外稃的相关基因研究就具有十分重要的现实意义。水稻的花器官从外至内包括了1片外稃、1片内稃、2枚浆片、6枚雄蕊以及1个雌蕊（1个子房和2个柱头）,此外,其基部还有2片退化的颖片以及2片护颖。与双子叶植物花器官发育研究相比,水稻等单子叶植物的相关研究还相对滞后,研究者们利用双子叶植物发育基因的保守序列对水稻的基因组文库以及cDNA文库进行筛选,获得了很多MADS-box基因,但由于缺乏与性状的联系,大多数基因的确切功能无法明确。利用花器突变体研究花发育相关基因更能直接地明确基因功能。在籼稻品种93-11的Y射线辐照诱变处理后代中,我们发现了1株内稃发育不完全的突变体材料pd1,突变体经多代不同环境自交种植,确认该突变性状能够稳定遗传。本研究对该突变体进行了花器官结构的解剖、观察,相关突变性状的遗传分析,相关基因的精细定位研究,以及候选基因预测,其主要结果如下：（1）花器官结构观察：突变体颖花的1个外稃、2枚浆片和1个雌蕊等均发育正常。但1个内稃发育不良,呈现短小的类叶片状,致使整个小花弯曲；雄蕊数目减少为4枚；花粉育性、结实率和千粒重明显下降。（2）水稻颖花内稃突变体的遗传分析：在抽穗期,对突变体pdl与苏御糯杂交的F1代和F2代植株进行观察、调查。结果表明,F1代植株的小花发育正常,表明该性状为隐性性状。对F2代性状调查结果进行χ2测验（χ2c<χ20.05=3.84）,正常株数目与内稃发育突变株数目的比例符合3：1分离比,表明了该突变性状是受1对隐性基因控制的。（3）突变体相关基因的精细定位：利用图位克隆方法,以突变体pd1与苏御糯构建的F2代以及pd1与日本晴、热研构建的F2代、F3代作为定位群体,运用SSR标记将PD1基因定位于第1染色体着丝粒下方的RM11239-RM11245之间约69Kb物理区间。（4）PD1候选基因预测：检索水稻基因组序列,目标区间共有10个开放阅读框（ORF）,其中6个预测基因具有表达信息。LOCOs01g40120为LYAR-type C2HC zinc finger结构的基因,仅在花中表达,最终确定LOCOs01g40120作为候选基因的首选将作进一步功能研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩略表
• 第一章 绪论
• 1.1 植物花发育调控的主要模型
• 1.1.1 ABC模型
• 1.1.2 ABCD模型
• 1.1.3 ABCDE模型
• 1.1.4 "四因子"模型
• 1.2 调控花器官发育的转录因子
• 1.2.1 A类功能基因
• 1.2.2 B类功能基因
• 1.2.3 C/D类功能基因
• 1.2.4 E类功能基因
• 1.3 水稻颖花发育的研究
• 1.3.1 单子叶植物与双子叶植物花器官的区别
• 1.3.2 水稻颖花突变体的研究进展
• 1.3.3 水稻颖花突变体相关基因的定位情况
• 第二章 水稻颖花内稃突变体的鉴定、遗传分析及基因的精细定位
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 定位群体
• 2.2.3 常用分子生物学试剂
• 2.2.4 实验方法
• 2.2.4.1 内稃发育突变体的遗传分析
• 2.2.4.2 形态解剖学观察
• 2.2.4.3 结实率统计
• 2.2.4.4 千粒重统计
• 2.2.4.5 活性花粉数目统计
• 2.2.4.6 水稻基因组DNA的提取
• 2.2.4.7 PCR及其产物的检测
• 2.2.4.8 用于初定位的混池构建
• 2.2.4.9 数据分析
• 2.2.4.10 精细定位与交换株后代验证
• 2.2.4.11 覆盖目的基因的遗传图谱、物理图谱的构建与基因预测
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 水稻颖花内稃突变体pd1的形态特征
• 2.3.2 水稻颖花内稃突变体的遗传分析
• 2.3.3 水稻颖花内稃突变体的相关基因PD1的精细定位
• 2.3.3.1 PD1基因的初步定位
• 2.3.3.2 利用新发展的SSR标记精细定位PD1基因
• 2.3.3.3 基因预测
• 2.4 讨论
• 第三章 结论
• 参考文献
• 致谢