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三个水稻生殖发育突变体的形态学观察、遗传分析及有关基因的分子标记定位研究

段远霖

  植物生殖发育突变体的获得和研究,在揭示生殖发育过程中基因的作用及其相互关系,探明植物的生殖发育,特别是花发育的奥密起了十分重要的作用。研究水稻生殖发育机制具有重要的理论意义和实际应用价值。本课题组从台湾粳/圭630杂交F1花药培养后代DH群体中发现了lhd和dro两种类型的突变体。从V20B/花1B杂交后代分中发现了fzp突变体,其相应基因拟名为lhd(t)(leafy head)、fzp(t) (frizzle panicle)和dro(degeneratedreproductive organs)。本研究从形态和解剖学特征、遗传学以及分子标记基因定位三个方面对lhd、fzp和dro进行研究,为今后深入研究,如基因表达和克隆等奠定基础。主要的研究结果如下:lhd表现为植株明显矮化,出叶速度快,叶片细小丛生。在正常植株穗分化时,突变植株的茎端产生多个营养芽,使得lhd植株始终停留在营养生长阶段。解剖观察发现,在营养生长期lhd茎端生长锥比正常植株略小;lhd茎端生长锥由穗原基转变为异位芽的过程可明显分为四个时期:异位芽原始体分化前期、第一枝芽分化期、第二次枝芽分化期和叶芽分化期,它们分别相当于水稻正常穗分化过程中的苞原基分化期、第一次枝梗原基分化期、第二次枝梗原基分化期和颖花原基分化期。说明lhd(t)为控制花序分化的关键(开关)基因,但该基因从营养生长早期就对植株生长产生影响,即该基因的表达远早于花序分化期。fzp植株除分蘖数明显减少,其株叶形态与正常植株无明显差别,突变主要表现在穗部。在正常植株花序分化为小花的部位,fzp植株花序相应部位长成次一级枝梗。解剖镜观察发现,fzp植株的一、二次枝梗的发育不受影响,但颖花分化的分生组织发生退化,不断形成高一级的枝梗,使有限生长型的花分生组织变成无限生长型的花序分生组织。据此推知,fzp(t)为控制花芽分化的关键基因,但它可能在分蘖期就已开始表达(影响分蘖发育)。dro植株的株叶形态与正常植株相同,抽穗前无法区别。但其颖花外形比正常颖花明显膨大,雄蕊、雌蕊完全退化,内外稃大量增生,形成多重颖壳状结构。解剖观察发现,在颖花原基分化的早期,正常颖花和突变颖花尚福建农林大学博士学位论文不能明显区分。在雌雄蕊原基分化时,两者生长点的形态开始明显变化,正常颖花的生长点略呈圆弧形,而突变的颖花呈现多种形状。此后,正常植株雌雄蕊原基继续分化形成雄蕊和雌蕊,而大部分突变颖花在雌雄蕊分化的地方不断分化出内l外释原基而形成多重颖壳。可以椎知,ho为控制花器官分化的关键基因,可能在花器官分化的早期才开始表达。对a、仰和加杂合体自交分离群体的遗传分析表明,这三种突变类型各受一对隐性基因控制,且突变性状都能稳定遗传和表达。M fi入fpftj和dro与不同类型的品种杂交,FZ中正常植株与突变植株也表现为3:l的分离。但在亲缘关系较远的杂交FZ中,部分突变植株表现为“中间类型1 即突变性状表现不完全,这可能是冗余基因作用的结果。双突变遗传分析表明,dft;对仰ftj和dro,及仰ftj对dro都具有隐性上位效应。说明 d fi入 fzpfi人 dro三个基因相互独立。在控制发育的时间顺序上,即水稻花序、花芽和花器官发育过程中,前一个阶段对后一个阶段的发育具有上位效应。以 a、fp分别与明恢 77,dro与京花 8号杂交组合 FZ为遗传群体,采用微卫星标记技术,应用 BSA分析方法,分别对 M、fp和 dro进行分子标记基因定位。发现第10染色体上的a忧%旧、E此%进、Rffp4、删刀和a吠拈扭与lhd连锁,且它们均在lhd的一侧,与lhd的遗传距离分别为16.9。M、18.7。M、22.6。M、26.4删和 47.6。M。对于fzP分析,位干第7染色体上的RfU 72、RfQ48.RIUS和RI.rsHu与仰连锁。其中抑W72和RfQ48位于fp的一侧,川w尸和a吠拈V位于仰的另一侧。A!IU 72和a优%田与加的遗传距离分别为3.ZCM和 6.4CM,RIUS和RIQ34与加的遗传距离为 23.ICM和 25.3m。共用314对SSR引物对dro与京花8号进行多态性筛选,其中有140对引物在两亲本间表现出多态性,多态性比例为44.6%。但未找到与dro连锁的标记,对dro的基因定位仍在进行中。……   
[关键词]:水稻;花发育lhd;fp;dro形态;遗传;定位
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:福建农林大学2001年