水稻雄蕊雌蕊化基因PS1和PS2的遗传分析和精细定位

摘要

本研究对水稻雄蕊雌蕊化pistilloid-stamen1(ps1)和ps2两份突变体进行了花器官的解剖结构观察，突变性状遗传分析和相关基因的分子标记定位研究，主要结果如下: 1.水稻雄蕊雌蕊化突变pistilloid-stamen1(ps1)。 1.1ps1花器官解剖结构观察。与正常水稻颖花结构相比，突变体颖花部分雄蕊转变为雌蕊或雌蕊-雄蕊嵌合体，外颖和内颖变窄变硬不能闭合，内颖弯曲呈月牙形，花药变形不能散粉。 1.2ps1突变性状的遗传分析。由于ps1突变株高度雌性不育，不得不靠杂合体保ps1位点。PS1ps1杂合体自交后代群体中野生型和突变体的分离比例大约是10：1，很难推导出有多少个基因控制水稻雄蕊雌蕊化突变体ps1的突变表型。根据孟得尔遗传规律，在PS1ps1杂合体自交后代群体中，野生型植株中纯合植株和杂合植株的比例即PS1PS1：PS1ps1如果为1∶2，同样可以推测出ps1突变体是由隐性单基因控制的。因此在进行遗传分析时，我们考察了PS1ps1杂合体自交后代中野生型植株不分离株系与分离株系的比例，这个比例是1∶2，由此推测ps1突变性状由隐性单基因控制，且连续三年不同地点不同季节都得到同样的结果，表明PS1基因不受时间和地点的影响。PS1ps1杂合体自交后代群体中ps1ps1突变纯合植株比例低的原因可能是隐性纯合单株种子的生活力较低，通过发芽实验证实在来自同一杂合体(PS1ps1)自交后代的37份植株种子中有24份的发芽率明显低于对照，这个比例也符合1∶2，佐证了遗传分析结果的正确性。 1.3ps1突变基因的分子标记定位。PS1基因定位群体来源于杂交组合PS1ps1杂合体(indica)×泸恢17(PS1PS1，indica)，基因定位采用标记为微卫星(simplesequencerepeats，SSR)分子标记。先用分子标记分析亲本泸恢17与ps1ps1突变植株之间的多态性分析，再用表现多态性的引物作连锁分析，与PS1位点连锁的引物用于分析定位群体中ps1ps1突变植株，作近一步验证。从目的基因初步定位F2分离群体中共获得97株ps1ps1突变植株，将PS1位点定位在第一染色体短臂末端，SSR分子标记RM1和RM6324在目的基因同一侧，分别距目的基因24.3和6.2cM，RM495、RM1282和RM6340则在另一侧，分别距目的基因8.3、5.2和3.1cM。精细定位群体来自PS1ps1杂合体×泸恢17的F3自交群体，共获得1，470株ps1ps1突变植株，目的基因被定位于RM6470和RM1141之间，分别距PS1位点0.10和0.03cM。 1.4PS1的侯选基因。精细定位范围RM6470和RM1141之间的物理距离为20kb，内含三个注解基因，分别编码反转座蛋白、假定蛋白和C2H2锌指结构蛋白。此类C2H2锌指结构蛋白在拟南芥中参与花器官发育，由此，确定该C2H2锌指基因为PS1的侯选基因。 2.水稻雄蕊雌蕊化突变体ps22.1ps2花器官解剖结构观察。与野生型颖花相比，ps2突变体有部分雄蕊转变为雌蕊或雌蕊-雄蕊嵌合体，或一子房三柱头，或一子房一柱头；外颖正常，而内颖变长，呈S型弯曲。雌雄蕊发育正常，能正常结实，成熟籽粒内颖比外颖长。 2.1ps2突变性状的遗传分析。以ps2突变体(ps2ps2，indica)为母本分别与4个水稻品种(PS2PS2，indica)配制杂交组合进行遗传分析，所有组合F1都没有ps2突变性状分离，表明该性状为隐性遗传，根据F2代表型及x2测验，结果表明正常株与突变株的比例符合3∶1，表明ps2突变体由隐性单基因控制。 2.2ps2突变基因的分子标记定位。先用ps2突变体/602的F2分离群体作定位群体，用微卫星标记将PS2基因定位在第一染色体长臂上，SSR标记RM1232和RM3614位于PS2基因的同一侧，分别距目的基因4.9和0.8cM，RM3602、RM5389和RM128位于PS2基因的另一侧，分别距目的基因16.1、8.6及0.8cM，引物RM1152距目的基因0.0cM。再用以上与PS2位点连锁标记分析ps2突变体/测64的F2分离定位群体，得到同样的定位结果。RM128在这个定位群体中没有发现交换株，距目的基因0.0cM。综合两个定位群体的结论，PS2基因可能在RM1152和RM128这个区间，这个推论需要精细定位进一步确定。

目录

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摘要

第1章文献综述

第2章引言

第3章材料和方法

第4章结果与分析

第5章讨论

资助

参考文献

致谢

附录A 学习期间科研活动

附录B 学习期间发表的论文