水稻雄性不育突變體td1的細胞學研究及基因定位.pdf

1、　　世界上大約有一半的人口以稻米為主食,如何提高稻米的產(chǎn)量一直以來是關(guān)于水稻研究的熱點。雜交水稻的推廣和應(yīng)用,極大的促進了稻米產(chǎn)量的提高,為糧食的增產(chǎn)做出了巨大的貢獻。在雜交水稻的生產(chǎn)應(yīng)用上,利用雄性不育材料具有明顯優(yōu)勢,能減少勞動力消耗,降低種子成本,可以提高種子純度。同時,水稻雄性不育材料也是研究植物發(fā)育和形態(tài)建成的良好材料。因此對水稻雄性不育的研究不僅具有生產(chǎn)上的利用價值,而且還具有重要的理論意義。
　　本論文以水稻雄性不

2、育突變體tapetum degeneration1(td1)為研究材料,通過表型分析、細胞學觀察、遺傳分析和基因定位等方面的研究,揭示了td1基因在水稻小孢子發(fā)育過程中的作用,主要研究結(jié)果如下：
　　(1)td1是水稻品種臺北309自然情況下突變的水稻雄性不育突變體,與野生型比較,td1突變體植株矮化,小花花絲細長、花藥萎縮,呈白色或者淡黃色,沒有散粉現(xiàn)象,套袋自交結(jié)實率為零；碘染實驗表明,td1藥腔內(nèi)沒有花粉粒,屬于典型的“無

3、花粉型不育”類型。
　　(2)對td1突變體各時期花藥的石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)：td1突變體可以產(chǎn)生正常四分體小孢子,但在小孢子形成期,絨氈層細胞延遲降解,致使小孢子從四分體中釋放出來以后不能進一步發(fā)育,最終破裂消亡,藥腔內(nèi)充滿了小孢子破裂后的碎片,花粉囊內(nèi)無花粉粒,導(dǎo)致雄性不育。這一結(jié)果表明, TD1基因可能在絨氈層的降解和小孢子的發(fā)育后期中起到作用。
　　(3)以td1突變體作為母本,與水稻品種培矮64進行雜交獲得F1代,

4、F1植株表現(xiàn)為可育性狀,由F1代自交獲得F2群體。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,F2代植株出現(xiàn)性狀分離,可育植株與不育植株的分離比例接近3：1,說明突變性狀是由一個隱形核基因控制的。
　　(4)選擇td1/培矮64雜交所得的F2群體作為基因定位的材料,群體單株總數(shù)為3200株,其中雄性不育單株為768株。通過引物多態(tài)性分析,找出與突變表型表現(xiàn)連鎖的分子標記。最終將基因定位在第4染色體標記H8314和H8490之間,兩標記間遺傳距離為2.5cM,

5、同時,區(qū)間內(nèi)的標記P17410和H8473同TD1基因表現(xiàn)共分離。
　　(5)為了確定td1基因的范圍,我們對目的基因進行精細定位。通過自行設(shè)計SSR和InDel標記將TD1定位將td1定位在標記P1606和P1604之間,根據(jù)公布的日本晴基因組數(shù)據(jù),這兩個標記分別位于兩個相鄰的跨疊的BAC克隆上,物理距離為24kb,通過數(shù)據(jù)庫比對分析,在該定位區(qū)間沒有已知的控制水稻雄性不育的基因,因此TD1是一個新的水稻雄性不育控制基因。 <