水稻雄蕊雌蕊化基因PS1和PS2的遺傳分析和精細(xì)定位.pdf

1、本研究對(duì)水稻雄蕊雌蕊化pistilloid-stamen1(ps1)和ps2兩份突變體進(jìn)行了花器官的解剖結(jié)構(gòu)觀察，突變性狀遺傳分析和相關(guān)基因的分子標(biāo)記定位研究，主要結(jié)果如下: 1.水稻雄蕊雌蕊化突變pistilloid-stamen1(ps1)。 1.1ps1花器官解剖結(jié)構(gòu)觀察。與正常水稻穎花結(jié)構(gòu)相比，突變體穎花部分雄蕊轉(zhuǎn)變?yōu)榇迫锘虼迫?雄蕊嵌合體，外穎和內(nèi)穎變窄變硬不能閉合，內(nèi)穎彎曲呈月牙形，花藥變形不能散粉。

2、 1.2ps1突變性狀的遺傳分析。由于ps1突變株高度雌性不育，不得不靠雜合體保ps1位點(diǎn)。PS1ps1雜合體自交后代群體中野生型和突變體的分離比例大約是10：1，很難推導(dǎo)出有多少個(gè)基因控制水稻雄蕊雌蕊化突變體ps1的突變表型。根據(jù)孟得爾遺傳規(guī)律，在PS1ps1雜合體自交后代群體中，野生型植株中純合植株和雜合植株的比例即PS1PS1：PS1ps1如果為1∶2，同樣可以推測(cè)出ps1突變體是由隱性單基因控制的。因此在進(jìn)行遺傳分析時(shí)，我們考察

3、了PS1ps1雜合體自交后代中野生型植株不分離株系與分離株系的比例，這個(gè)比例是1∶2，由此推測(cè)ps1突變性狀由隱性單基因控制，且連續(xù)三年不同地點(diǎn)不同季節(jié)都得到同樣的結(jié)果，表明PS1基因不受時(shí)間和地點(diǎn)的影響。PS1ps1雜合體自交后代群體中ps1ps1突變純合植株比例低的原因可能是隱性純合單株種子的生活力較低，通過(guò)發(fā)芽實(shí)驗(yàn)證實(shí)在來(lái)自同一雜合體(PS1ps1)自交后代的37份植株種子中有24份的發(fā)芽率明顯低于對(duì)照，這個(gè)比例也符合1∶2，佐證

4、了遺傳分析結(jié)果的正確性。 1.3ps1突變基因的分子標(biāo)記定位。PS1基因定位群體來(lái)源于雜交組合PS1ps1雜合體(indica)×瀘恢17(PS1PS1，indica)，基因定位采用標(biāo)記為微衛(wèi)星(simplesequencerepeats，SSR)分子標(biāo)記。先用分子標(biāo)記分析親本瀘恢17與ps1ps1突變植株之間的多態(tài)性分析，再用表現(xiàn)多態(tài)性的引物作連鎖分析，與PS1位點(diǎn)連鎖的引物用于分析定位群體中ps1ps1突變植株，作近一步驗(yàn)證

5、。從目的基因初步定位F2分離群體中共獲得97株ps1ps1突變植株，將PS1位點(diǎn)定位在第一染色體短臂末端，SSR分子標(biāo)記RM1和RM6324在目的基因同一側(cè)，分別距目的基因24.3和6.2cM，RM495、RM1282和RM6340則在另一側(cè)，分別距目的基因8.3、5.2和3.1cM。精細(xì)定位群體來(lái)自PS1ps1雜合體×瀘恢17的F3自交群體，共獲得1，470株ps1ps1突變植株，目的基因被定位于RM6470和RM1141之間，分別距

6、PS1位點(diǎn)0.10和0.03cM。 1.4PS1的侯選基因。精細(xì)定位范圍RM6470和RM1141之間的物理距離為20kb，內(nèi)含三個(gè)注解基因，分別編碼反轉(zhuǎn)座蛋白、假定蛋白和C2H2鋅指結(jié)構(gòu)蛋白。此類C2H2鋅指結(jié)構(gòu)蛋白在擬南芥中參與花器官發(fā)育，由此，確定該C2H2鋅指基因?yàn)镻S1的侯選基因。 2.水稻雄蕊雌蕊化突變體ps22.1ps2花器官解剖結(jié)構(gòu)觀察。與野生型穎花相比，ps2突變體有部分雄蕊轉(zhuǎn)變?yōu)榇迫锘虼迫?雄蕊嵌合體

7、，或一子房三柱頭，或一子房一柱頭；外穎正常，而內(nèi)穎變長(zhǎng)，呈S型彎曲。雌雄蕊發(fā)育正常，能正常結(jié)實(shí)，成熟籽粒內(nèi)穎比外穎長(zhǎng)。 2.1ps2突變性狀的遺傳分析。以ps2突變體(ps2ps2，indica)為母本分別與4個(gè)水稻品種(PS2PS2，indica)配制雜交組合進(jìn)行遺傳分析，所有組合F1都沒(méi)有ps2突變性狀分離，表明該性狀為隱性遺傳，根據(jù)F2代表型及x2測(cè)驗(yàn)，結(jié)果表明正常株與突變株的比例符合3∶1，表明ps2突變體由隱性單基因控

8、制。 2.2ps2突變基因的分子標(biāo)記定位。先用ps2突變體/602的F2分離群體作定位群體，用微衛(wèi)星標(biāo)記將PS2基因定位在第一染色體長(zhǎng)臂上，SSR標(biāo)記RM1232和RM3614位于PS2基因的同一側(cè)，分別距目的基因4.9和0.8cM，RM3602、RM5389和RM128位于PS2基因的另一側(cè)，分別距目的基因16.1、8.6及0.8cM，引物RM1152距目的基因0.0cM。再用以上與PS2位點(diǎn)連鎖標(biāo)記分析ps2突變體/測(cè)64的