水稻开颖半不育突变体的观察、遗传分析和基因定位

摘要：

[目的]通过对一份航天诱变水稻(Oryza sativa L.)开颖半不育突变体ohss(open-hull semi-sterility)进行形态特性调查、遗传分析和基因定位,筛选候选基因,为下一步基因克隆和功能分析奠定基础.[方法]以籼稻品种航恢七号为材料,通过"神舟八号"飞船搭载,诱变获得一份水稻开颖半不育突变体ohss.对其进行形态特征解剖观察,分析颖花器官发育突变特点.调查突变体和野生型的花粉可育率、自然结实率和套袋自交结实率,对其育性进行鉴定.随机选取5个成熟单株,考察穗部谷粒相关性状并进行统计分析.通过覆盖全基因组的SSR分子标记检测,解析空间诱变的分子变异效应.以航恢七号、Francis和02428与突变体ohss配制杂交组合,观察F1和F2植株的花器官表型,进行x2测验,对突变性状进行遗传分析.以02428/ohss的F2分离群体作为目标基因定位群体,同时利用SSR标记以及新开发的多个InDel分子标记开展基因定位研究.利用RAP水稻基因组注释数据库对定位区间的候选基因进行预测,通过序列比对和基因表达分析筛选候选基因.[结果]开颖半不育花器官突变体ohss与野生型相比,抽穗期穗部明显包茎,颖花发育出现异常,内外稃片瘪弱、扭曲变形且开裂不抱合,颖花内部发育类似内稃状的器官,部分颖花没有内稃的分化.ohss发育异常颖花中可育花粉率58.74％,导致单株结实率、穗重、穗实粒数与野生型相比极显著降低.全基因组SSR标记检测表明突变体ohss总变异频率为0.0336,除了第7、12染色体未检测到突变位点,其他染色体上检测到突变频率范围为0.0143-0.0889.遗传分析结果显示ohss的开颖半不育表型受单隐性核基因ohss (t)控制,并将ohss(t)定位在水稻第3染色体上2个InDel标记InDel6043和InDel6070之间约27.6 kb的物理距离内.该区域有3个预测注释基因,序列比对和表达分析表明突变体ohss的OsMADS1编码区及启动子序列未发生突变,但是表达模式发生强烈改变.[结论]开颖半不育的花器官发育突变体ohss受单隐性核基因ohss (t)控制,ohss (t)定位在水稻第3染色体上InDel6043和InDel6070标记之间约27.6 kb的物理距离内,其OsMADS1的编码序列及5'UTR区未发生碱基突变但表达受到强烈抑制.

关键词：水稻、航天诱变、花器官发育、遗传分析、基因定位

所属期刊栏目：49

分类号：S513;S641.2;S828.2

资助基金：国家自然科学基金;国家高技术研究发展计划（863计划）;广州市对外科技合作项目;引进国际先进农业科学技术计划计划;现代农业产业技术体系建设专项

在线出版日期：2016-06-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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