水稻穎殼異常發(fā)育突變體Oseg1和Oseg2的基因圖位克隆及基因功能分析.pdf

1、利用水稻小花各輪器官發(fā)育異常的突變體來研究單子葉植物花器官發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制是目前植物分子遺傳學(xué)的研究熱點(diǎn)。本研究將粳稻品種9522進(jìn)行γ射線誘變，從M2代突變體庫中篩到兩個(gè)穎殼發(fā)育異常的突變體，分別命名為Oseg1(Oryzasativaextraordinaryglume1)和Oseg2(Oryzasativaenlargedglume2)。在營養(yǎng)生長時(shí)期，這兩個(gè)突變體與野生型相比，沒有明顯發(fā)育異常。進(jìn)入生殖生長后，Oseg1花的退

2、化穎殼(rudimentaryglume)比野生型的退化穎殼明顯增長；護(hù)穎(emptyglume)和野生型相比也異常增長；雄蕊數(shù)目減少。Oseg2突變體的護(hù)穎也異常增長，一次枝梗形態(tài)彎曲，數(shù)量增多。利用電子顯微鏡對(duì)Oseg1和Oseg2的表型特征進(jìn)行了細(xì)致的分析，表明Oseg1和Oseg2的突變影響水稻小穗頂端分生組織正常發(fā)育，造成小穗原基發(fā)育異常。分別對(duì)這兩個(gè)突變體進(jìn)行的遺傳學(xué)分析結(jié)果表明這兩個(gè)性狀各受一對(duì)隱性基因控制。 為了

3、對(duì)OsEGl和OsEG2進(jìn)行基因定位，分別將Oseg1和Oseg2純合體與秈稻品種廣陸矮4號(hào)雜交，建立F2代群體，篩選F2代中的突變株，利用已公布的水稻RM系列SSR標(biāo)記及自行設(shè)計(jì)INDEL標(biāo)記，應(yīng)用圖位克隆技術(shù)，對(duì)Oseg1和Oseg2位點(diǎn)進(jìn)行遺傳定位。將OsEG1進(jìn)行了初定位和精細(xì)定位，最終將OsEG1定位在4號(hào)染色體上INDEL標(biāo)記OS407與WHM0466之間，遺傳距離分別為2.0cM和1.0cM，為進(jìn)一步克隆OsEG1基因和研

4、究水稻小穗器官發(fā)育的調(diào)控機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。 另外，將OsEG2精細(xì)定位在3號(hào)染色體上SSR標(biāo)記RM5813和INDEL標(biāo)記WHM0312之間，遺傳距離0.2cM，物理距離133Kb的區(qū)段范圍內(nèi)。對(duì)其中兩個(gè)可能與花發(fā)育相關(guān)的基因進(jìn)行測序，測序結(jié)果顯示其中一個(gè)MADS-box轉(zhuǎn)錄因子基因發(fā)生突變，命名此基因?yàn)镺sEG2。隨后，提取野生型和突變體mRNA，PCR擴(kuò)增mRNA全長后測序，證明Oseg2突變體中OsEG2基因內(nèi)含子剪切異常，

5、造成移碼突變。在此基礎(chǔ)上，又利用RNA干擾的方法，證明了水稻野生型的OsEG2基因沉默后可以產(chǎn)生Oseg2突變體的表型，證明確實(shí)由于OsEG2基因的突變產(chǎn)生Oseg2的表型。將OsEG2基因在野生型水稻中過量表達(dá)后，觀察到OsEG2過量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植株產(chǎn)生了新表型：一次枝梗數(shù)目減少，小穗外稃頂端長出刺狀器官。為研究OsEG2的表達(dá)特性，提取了野生型水稻植株的根、莖、葉、穗、幼苗的RNA，以ACTIN基因作參照，利用RT-PCR分析了Os