水稻矮化并花發(fā)育異常突變體dwarf and deformed flower 2(ddf2)的基因定位與候選基因分析.pdf

1、水稻是重要的糧食作物之一，其營養(yǎng)器官和花器官雖然不是最終的產(chǎn)量器官，但它們的發(fā)育對于籽粒的產(chǎn)量與品質(zhì)形成都具有重要的影響。因此，闡明這些器官發(fā)育關(guān)鍵調(diào)控基因的功能對水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)育種有著重要的意義。
　　本文報道了一個矮化并花發(fā)育異常突變體dwarf and deform ed flower2(ddf2)，來源于水稻秈型恢復(fù)系602的組織培養(yǎng)后代。本研究在抽穗期，以野生型為對照，對ddf2株高、主穗長、節(jié)間和功能葉的長寬等性狀進行

2、統(tǒng)計分析;同時利用冷凍切片等技術(shù)對莖、葉和花器官進行了詳細的形態(tài)和組織學分析。分別以西農(nóng)1A和中花11為母本，以DDF2/ddf2雜合株系為父本構(gòu)建2個F2群體進行遺傳分析和基因定位，并對候選基因進行了實時熒光定量PCR(Real Time qPCR)分析。主要研究結(jié)果如下:
　　1.ddf2的表型鑒定
　　相較于野生型，ddf2突變體在拔節(jié)期時就表現(xiàn)出明顯的矮化性狀，葉片短且窄，隨生育期推移，性狀越明顯。抽穗期，ddf2突

3、變體的株高僅為野生型的57.71％。倒1節(jié)至倒5節(jié)節(jié)間長度均有不同程度的縮短;同時突變體倒1節(jié)至倒5節(jié)的節(jié)間莖粗相對于野生型也呈極顯著降低。突變體倒1葉至倒3葉的葉長和葉寬均呈極顯著的降低。另外，突變體主穗長15.55 cm，相對于野生型也有極顯著的降低。這些結(jié)果都表明ddf2突變體莖葉尺寸變小。
　　2.葉片與莖稈的組織學分析
　　組織細胞學分析發(fā)現(xiàn)，在突變體大葉脈數(shù)目和相鄰2個大葉脈之間的小葉脈數(shù)都沒有明顯的變化，但相鄰

4、2個大葉脈之間的寬度明顯減小，進一步比較兩個小葉脈之間的葉肉細胞發(fā)現(xiàn)在突變體中細胞數(shù)目和尺寸均顯著降低;突變體莖稈維管束的數(shù)目與野生型相比沒有明顯的變化，但統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)兩個大維管束之間基本組織細胞的數(shù)量和細胞的大小都顯著小于野生型，這表明ddf2突變體莖、葉細胞分裂和膨脹都受到了抑制。
　　3.花器官形態(tài)分析
　　與野生型相比，ddf2突變體的花器官特征發(fā)育受到了嚴重干擾:第一輪外稃頂部彎曲、內(nèi)稃不同程度退化，第三輪雄蕊器官嚴重

5、退化，部分甚至轉(zhuǎn)化為雌蕊狀器官;另外，部分ddf2小穗的護穎過度發(fā)育，轉(zhuǎn)變成稃片狀，一些小穗還表現(xiàn)分生組織確定性的丟失，發(fā)育出2個以上的小花。
　　4.突變體ddf2的遺傳分析
　　由于ddf2突變體無法正常結(jié)實，突變體種質(zhì)以雜合株系DDF2/ddf2形式保存。由ddf2雜合體分別與西農(nóng)1A、中花11雜交。2個母本的F1表型均正常，F(xiàn)2群體出現(xiàn)了明顯的ddf2性狀分離，其中，以西農(nóng)1A為母本的群體正常植株3213株，突變植株

6、1039株，分離比為3.092∶1，以中花11為母本的群體正常植株3171株，突變植株1024株，分離比為3.097∶1，經(jīng)卡平方檢驗，2個群體均符合3∶1的分離比，表明ddf2突變是受一對隱性核基因控制。
　　5.突變體ddf2的精細定位與候選基因分析
　　利用中花11/ddf2的1024株F2代分離群體，最終將DDF2基因精細定位在第11染色體短臂近著絲粒位置處，位于Insertion/Deletion(In/Del)標