水稻護(hù)穎外稃化突變體lemma-like sterile lemma(lsl)的遺傳分析與基因定位.pdf

1、水稻（Oryza sativaL.）被視為重要的糧食作物，其自身的花/穗發(fā)育程度會直接影響到稻谷品質(zhì)以及谷物產(chǎn)量。水稻也是單子葉植物花器官發(fā)育分子水平生物學(xué)研究的模式植物，研究水稻花/穗的發(fā)育更加具有廣泛的影響。特別是水稻的小穗是一個典型的禾本科所特有的花序結(jié)構(gòu)，既是其進(jìn)行生殖生長的主要場所，也是決定水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀，深入研究小穗的發(fā)育過程，不但能夠有助于理解水稻花/穗發(fā)育的分子機(jī)制，豐富植物發(fā)育生物學(xué)知識，而且在提高水稻產(chǎn)量方面

2、都存在有極高的價值。
　　本研究通過采用EMS(Ethyl Methane Sulfonate)對水稻保持系西農(nóng)1B進(jìn)行化學(xué)誘變處理，在此突變體庫中獲得了一個水稻護(hù)穎外稃化突變體，并對該突變體暫命名為lemma-like sterile lemma（lsl）。該突變體的護(hù)穎伸長且變寬，表層細(xì)胞嚴(yán)重硅化，著生有大量毛刺，與外稃形態(tài)、結(jié)構(gòu)十分相似。本研究系統(tǒng)地對lsl突變體的形態(tài)學(xué)、組織細(xì)胞學(xué)等相關(guān)方面進(jìn)行了試驗(yàn)和研究，并利用分子標(biāo)記

3、技術(shù)對基因LSL進(jìn)行了分子定位。主要結(jié)果如下:
　　1.lsl突變體的表型鑒定
　　從EMS誘變庫中發(fā)現(xiàn)lsl護(hù)穎外稃化突變體。田間種植情況下，相比于野生型lsl突變體護(hù)穎發(fā)育出現(xiàn)異常，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析表明，lsl突變體護(hù)穎的長度極顯著大于野生型，護(hù)穎寬度也明顯超過野生型，形態(tài)特征與外稃相似。在出現(xiàn)護(hù)穎伸長變寬的現(xiàn)象的同時，理論上水稻千粒重應(yīng)該有所增加，不過根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，事實(shí)上lsl突變體的千粒重卻表現(xiàn)出顯著降低。由于

4、突變體自身的護(hù)穎重量達(dá)到千粒重的24.7％，是野生型千粒護(hù)穎重的6倍以上，突變體的千粒重與野生型相比表現(xiàn)極顯著降低，這表明受lsl突變已嚴(yán)重地影響水稻產(chǎn)量。
　　2.lsl突變體細(xì)胞學(xué)分析
　　為更進(jìn)一步揭示lsl突變體的護(hù)穎外稃化性狀，結(jié)合掃描電子顯微鏡進(jìn)行分析，對比發(fā)現(xiàn)野生型護(hù)穎表層細(xì)胞光滑、平整，毛刺較少且呈隨機(jī)分布;而突變體護(hù)穎表面細(xì)胞嚴(yán)重硅化，呈緊密排列的溝壑狀結(jié)構(gòu)，毛刺的大小和數(shù)目顯著超過野生型，這種結(jié)構(gòu)特征與同

5、時期內(nèi)外稃的表層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)一致。同時，通過石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)，野生型小穗的護(hù)穎主要由上下表層細(xì)胞和中間的薄壁細(xì)胞三層組成，且上表皮未硅化;而突變體小穗的護(hù)穎則由四層細(xì)胞層組成:包括硅化的上表皮表、厚壁細(xì)胞層、薄壁細(xì)胞層和膨大的下表皮細(xì)胞層。這種細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)與野生型和突變體的內(nèi)外稃一致，綜合這些表型結(jié)果表明lsl突變體護(hù)穎出現(xiàn)了向外稃的同源異型轉(zhuǎn)變。
　　3.lsl突變體的遺傳分析
　　lsl突變體與秈型恢復(fù)系水稻縉恢10號配制雜

6、交組合，其F1代所有護(hù)穎均表現(xiàn)正常而無伸長表型，F(xiàn)2群體單株間出現(xiàn)分離，表現(xiàn)伸長和正常護(hù)穎兩種情況，其中正常株1505株，伸長株株481株，經(jīng)x2測驗(yàn)，正常株與伸長株數(shù)符合3∶1的分離比例（x2=0.8868＜x20.05=3.84），表明該伸長性狀受1對隱性核基因控制。
　　4.LSL基因的分子定位
　　對采用BSA（Bulked Segregant Analysis）法，借助SSR標(biāo)記對親本進(jìn)行多態(tài)性篩選，將LSL定位在