【摘 要】
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水稻颖壳的发育直接影响其产量、品质及种子质量。本研究以超级稻品种隆两优华占的父本“华占”和母本“隆科638S”的颖壳突变体为试验材料,拟通过图位克隆和基因功能分析,研究水稻颖壳形态建成与发育的分子机理。利用Co60γ射线辐射处理“华占”和“隆科638S”后,在M2群体中获得内稃退化的华占突变体hzp和颖壳不闭合的隆科638S突变体ug1,并对突变体进行了形态特征观察和相关农艺性状分析。通过图位克隆
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水稻颖壳的发育直接影响其产量、品质及种子质量。本研究以超级稻品种隆两优华占的父本“华占”和母本“隆科638S”的颖壳突变体为试验材料,拟通过图位克隆和基因功能分析,研究水稻颖壳形态建成与发育的分子机理。利用Co60γ射线辐射处理“华占”和“隆科638S”后,在M2群体中获得内稃退化的华占突变体hzp和颖壳不闭合的隆科638S突变体ug1,并对突变体进行了形态特征观察和相关农艺性状分析。通过图位克隆的方法成功分离了内稃退化基因hzp,并对其功能进行了研究。对颖壳不闭合基因ug1进行了初步定位与候选基因预测。本文主要研究结果如下:1、内稃退化突变体hzp与野生型在营养生长阶段没有明显的表型差异。抽穗后,枝梗发育正常,但侧枝小穗完全退化,各分枝小穗顶端发育成内稃不同程度退化的小穗,穗粒数和千粒重显著下降,粒长增加。内稃退化的表型受温度影响,当hzp突变体在幼穗分化III-V期处在较低温度（日均温23.5℃）时,内稃发育恢复正常,能正常结实,粒长和千粒重显著大于野生型。2、利用hzp突变体与广亲和粳稻品种IRTA129杂交构建的F2遗传分离群体进行基因定位,将hzp基因定位于水稻第1号染色体Indel-2和RM11843两个标记之间的154 kb区间内,且与标记Indel-3共分离。通过基因注释和序列分析,获得了hzp的候选基因LOC＿Os01g61480。进一步通过遗传互补实验证明了基因的功能。3、hzp是lax1基因的一个新的等位突变,其在基因编码区的304位存在1 bp缺失,产生一个127个氨基酸的截短蛋白。突变型蛋白虽为截短蛋白,但保守的HLH结构域依旧存在,这或许是hzp突变体表型较为温和的原因。HZP基因具有较强的组织表达特异性,仅在幼穗一次枝梗、二次枝梗及小花分化期高表达。亚细胞定位实验验证HZP蛋白和突变型的蛋白均定位于细胞核中,暗示HZP基因可能在植物体内发挥转录因子功能,且突变表型不是由突变型蛋白细胞定位改变造成。4、水稻颖壳不闭合突变体ug1与野生型在营养生长阶段没有明显的表型差异。抽穗开花后,ug1的大部分颖花内外颖壳闭合不完全。由于灌浆过程中失去颖壳保护,籽粒瘦瘪。在海南自然低温条件下,与野生型相比,ug1植株显著变矮,穗长明显缩短。用ug1突变体与籼型不育系广占63S杂交构建遗传群体,用于遗传分析和定位。遗传分析表明该突变性状由隐性单基因控制,突变体基因定位到水稻第3号染色体的标记L3-19和RM14737之间,区间大小689 kb。
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