长穗颈eui基因促进温敏核不育水稻最上节间伸长机理的研究

摘要

长选3S是从温敏核不育系培矮64S后代中选育出的具有长穗颈(eui)基因的温敏核不育水稻，eui基因具有促进水稻最上节间快速伸长的特点，可以应用于消除杂交水稻雄性不育系包颈现象，在杂交水稻制种中具有重要应用价值。本文对eui基因的遗传规律，eui基因促进最上节间伸长的细胞和生理机理，以及最上节间伸长期全基因组水平的表达进行了研究，主要结果如下： 1、具长穗颈性状的温敏核不育水稻长选3S与常规稻杂交，其F1最上节间长度正常，其F2群体的正常株与长穗颈株的分离比为3:1。表明eui基因为一对隐性基因。eui因与花粉育性基因是独立遗传的。 2、最上节间伸长的动态规律研究结果表明，最上节间伸长的时期为始花前6 d至始花当天。始花前1～3 d为节间快速伸长期，此时期主要由节间中下部细胞大幅度伸长所致。eui基因促进最上节间伸长的细胞学机制是促进细胞数量和细胞长度的增加，其中以细胞长度增加为主。 3、对eui基因表达条件研究表明，eui基因的表达与花粉母细胞形成至减数分裂期的温度呈显著负相关，与温敏核不育水稻的花粉可育性显著正相关。可育性影响最上节间伸长的本质是花粉发育促进内源赤霉素(GA1、GA3、GA4)含量的提高，高内源赤霉素(GA1、GA3、GA4)含量促进最上节间伸长。但比较突变体长选3S和野生型培矮64S不同育性条件下内源赤霉素(GA1、GA3、GA4)含量表明，两者之间激素含量没有显著差别。表明eui基因不促进内源赤霉素(GA1、GA3、GA4)合成。外源赤霉素处理结果表明，长选3S比野生型培矮64S对外源赤霉素敏感，因此推测，eui可能是一类对激素敏感的突变基因。 4、水稻基因芯片表达差异分析结果表明，发现长穗颈eui基因表达的有545个差异表达转录本，其中上调表达的转录本362个，下调表达的转录本183个。生物信息分析发现，这些差异表达的转录本包括信号传导相关基因、膜及运输基因、细胞生长与凋亡相关基因、复制与修复相关基因、碳代谢相关基因，次生代谢物合成相关基因和其它功能未知基因。在上调的转录本中，信号传导相关基因表达较多的是双组分体系相关基因、钙信号通道和碳代谢相关基因，次生代谢物合成相关基因以及赤霉素代谢相关的基因表达。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1长穗颈eui基因的研究进展

1.1.1长穗颈eui基因的发现

1.1.2长穗颈eui基因的遗传

1.1.3长穗颈eui基因的生理机理

1.1.4长穗颈eui基因的定位和基因克隆

1.2水稻节间伸长生长的机理研究

1.2.1水稻节间伸长与植物激素的关系

1.2.2赤霉素GA促进水稻节间伸长的机理

1.2.3生长素促进水稻节间伸长的机理

1.3研究的目的与主要内容

第二章长选3S遗传特性研究

2.1材料与方法

2.1.1材料

2.1.2方法

2.2结果与分析

2.2.1长选3S长穗颈性状显隐性分析

2.2.2杂交F2群体和回交群体长穗颈性状分离特点

2.2.3长选3S/9311的F2群体长穗颈不育株的分离频率

2.3讨论

第三章长选3S最上节间伸长的动态和细胞学研究

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2材料栽培

3.1.3最上节间伸长动态的测量

3.1.4最上节间细胞切片制备与观察

3.2结果与分析

3.2.1最上节间细胞数目和细胞平均长度的比较

3.2.2最上节间细胞长度变化的比较

3.2.3长选3S最上节间伸长的动态规律

3.2.4不同伸长时期最上节间内层薄壁细胞的数量和平均长度变化

3.2.5最上节间不同伸长时期内层薄壁细胞长度的动态变化

3.3讨论

第四章温度等因素对长选3S最上节间伸长的影响

4.1材料与方法

4.1.1材料

4.1.2温度处理

4.1.3穗颈伸出长度和最上节间长度的测定

4.1.4花粉育性观察

4.1.5最上节间和幼穗的内源激素测定

4.2结果与分析

4.2.1自然条件下温度与穗颈伸出度和最上节间长度的关系

4.2.2人工温度对穗颈伸出度和最上节间长度的影响

4.2.3花粉育性对最上节间伸长的影响

4.2.4内源激素对最上节间伸长的影响

4.3讨论

第五章外源植物生长物质对长选3S最上节间伸长的影响

5.1材料与方法

5.1.1材料

5.1.2苗期GA3处理

5.1.3外源植物生长物质处理

5.1.4剪穗处理

5.2结果与分析

5.2.1 GA3对水稻幼苗的影响

5.2.2 GA3对最上节间伸长的影响

5.2.3多效唑对最上节间伸长的影响

5.2.4剪幼穗对隐性长穗颈最上节间伸长的影响

5.2.5留穗的颖花数量对最上节间伸长的影响

5.3讨论

第六章长选3S最上节间伸长期差异表达基因的研究

6.1材料与方法

6.1.1材料

6.1.2总RNA抽提

6.1.3基因表达谱芯片

6.1.4探针标记及芯片杂交

6.1.5芯片分析

6.1.6生物信息学分析

6.1.7半定量RT-PCR检测

6.2结果与分析

6.2.1基因差异表达分析

6.2.2基因功能分析

6.3讨论

第七章主要创新点和进一步研究设想

参考文献

附录

致谢