：水稻是世界上重要的粮食作物之一，也是研究单子叶植物发育的理想模式植物。研究水稻的发育调控机理具有非常重要的意义。与双子叶植物不同，颖壳是水稻的外轮花器官，而水稻花器官的发育直接影响着水稻的品质和产量，因此对于水稻花器官发育的研究至关重要。本研究利用一个9311花器官突变体，其突变表型为内外稃缩小，籽粒呈鹰嘴状，籽粒变小，发芽率降低，千粒重下降等。通过遗传分析结果表明该突变体的表型由隐性单基因控制。利用突变体与南粳35构建的次级分离群体，筛选极端个体对该性状进行定位，将该性状定位于第二染色体SSR标记RM3774与zxj-44之间，物理距离约为863kb。这为进一步对花器官相关基因克隆与功能分析提供了良好的基础。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Keywords 1
引言 1
1 材料与方法 3
1.1 材料 3
1.2 方法 3
1.2.1水稻花器官异常基因表型鉴定 3
1.2.2水稻花器官异常基因定位 3
1.2.2.1植物总DNA的提取（SDS法） 3
1.2.2.1.1溶液配制 3
1.2.2.1.2 DNA提取 3
1.2.2.1.3 DNA浓度及质量检测 4
1.2.2.2基因定位 4
1.2.2.2.1遗传分析与定位群体 4
1.2.2.2.2引物分析 4
1.2.2.2.3PCR反应 4
1.2.2.2.4PCR产物检测 4
1.2.2.2.5条带读取与数据分析 5
2 结果与分析 5
2.1 93111/南粳35的遗传分析及多肽性标记筛选 5
2.2 野生型9311与93111花器官突变体表型鉴定 5
2.3 花器官相关基因的初步定位 7
3讨论 11
致谢 11
参考文献 11
一个水稻花器官发育相关基因的挖掘和精细定位
引言
引言
水稻作为单子叶模式植物，其花器官发育直接参与并且影响着
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水稻的产量与品质特性。目前在水稻中发现很多与花器官发育相关的突变体，许多花器官发育相关基因被相继克隆和报道，研究水稻花器官相关突变体，有利于更进一步了解水稻花器官发育的调控机理，阐明水稻花发育的机理。
另外，水稻全基因组序列已经得到确认，分子标记技术也日渐成熟。通过分子标记技术分离突变基因，确定基因与水稻相关表型的连锁关系，已成为分离鉴定基因功能的有效手段。本研究通过EMS（ethyl methane sulfonate）诱变籼稻品种9311，获得一个能稳定遗传的花器官发育异常突变体93111，其表现为内外稃缩小，籽粒呈鹰嘴状。遗传分析表明，此性状由隐性单基因控制，将突变体与南粳35进行配组，得到F2分离群体，对该突变性状进行精细定位。对该突变基因的深入研究将有助于我们更好地理解花器官颖壳的发育过程，对提高水稻产量和品质具有重要意义。
20 世纪90年代初，Coen和Meyerowitz(1991)通过对两种双子叶模式植物拟南芥和金鱼草的花器官同源异型突变体的遗传学和分子生物学研究，提出了花发育过程中基因互作和花器官形态建成的“ABC”模型。
A类基因单独控制萼片的发育，在拟南芥中APETALA1(AP1)和APETA LA 2(AP2)属于A类功能基因；B类和C类基因共同决定雌雄蕊的形成，APETALA3(AP3)和PISTLATA（PI）属于B类功能基因；C类基因单独控制心皮的形成，AGAMOUS（AG）属于C类功能基因。A类基因和C类基因相互抑制，当C类基因丧失功能后，A类基因在花的整个发育时期表达，反之亦然 [1~4]。经典的“ABC”模型较好地解释了花同源异型基因的表达模式，阐明了很多花器官突变体的形成机制，因此被广泛接受。但随着研究的深入，出现了许多无法解释的问题。
在对矮牵牛中影响胚珠发育的突变体的研究中，分离鉴定了控制胚珠发育的D类基因FBP7和FBP11，这个发现使人们认识到还存在着有与C类基因功能部分重叠的D类基因 [5] 。“ABC”模型被完善成为“ABCD”模型。SEP1、SEP2、SEP3和SEP4基因的分离，使“ABCD”模型扩展为“ABCDE”模型[6]，SEP1、SEP2和SEP3三突变体的心皮、雄蕊和花瓣全都转化为萼片，SEP四突变体的四轮花器官都转变成叶状结构，与缺少ABC功能的三突变体表型类似。
水稻是单子叶植物，水稻的颖花又称小花，是花序的基本单位，由一对内外稃、1对浆片、6枚雄蕊和一枚雌蕊组成，其结构有别于双子叶模式的植物，但“ABCDE”模型在水稻中也是基本适用的。OsMADS14、OsMADS15 和 OsMADS18 是水稻中的 A类基因[7]，是拟南芥AP1亚群的成员，于小花发育后期在内外稃和浆片中表达。B类基因包括OsMADS2、OsMADS4、OsMADS16[12]，主要与浆片和雄蕊的形态建成有关，是PI、GLO的同系物。C类基因包括RAG、OsMADS3 和 OsMADS58，与AG同源，主要与雄蕊和心皮的发育有关[8]。OsMADS13 和 OsMADS21属于D类基因，同源性不高，特异性地在胚珠原基和心皮壁内层细胞中表达。E类基因包括OsMADS1、OsMADS5、OsMADS7、OsMADS8 和 OsMADS3490[8]均属于MADSbox家族。
内稃和外稃作为禾本科特有的花器官，包被着内部花器官浆片、雄蕊和心皮。有观点认为，内外稃是进化的外部花被。还有观点认为，内外稃在穗轴上的位置暗示内稃和外稃具有不同的特征，外稃作为苞片，内稃作为先出叶。外稃从上表层到下表层的结构依次为硅细胞层、纤维组织、海绵厚壁组织和未硅化细胞层[9]。内稃是由两片先出叶发育而成，发育成熟的内稃由主体区和边缘区组成，内稃的主体区结构与外稃的结构基本相同，内稃依赖此结构与外稃边缘的钩状结构连接在一起，构成一个闭合的整体[10]。
目前已经发现并且报道了很多关于颖壳发育的突变体。Slp1突变体表现矮小、短叶、短花序、内外稃严重退化，完全不育[11]。pdl突变体表现为内稃扭曲并呈现外稃化特征，浆片数目增加且呈现稃状特征，雄蕊数目减少至1～4个，部分雄蕊的花丝呈现浆片化特征。ahl突变体内外稃变小并发生严重扭曲，浆片顶端伸长。内外稃异常导致灌浆后米粒变小、畸形，千粒重下降[12]。Frol(t)内、外稃片扭曲变形抱合，小穗外形酷似辣椒，但小穗始终闭合不开花，副颖多数退化，浆片转变成薄叶状，雄蕊花丝膨大扭曲，花药表面扭曲变形，无花粉，雄蕊个数2～6枚，部分雄蕊转化为叶状，顶部有类似柱头的雌蕊状器官，子房发育正常，但是多数花柱融合，柱头簇生，3～4个[13]。Srgl突变体内外稃裂开，生育期提前，株高变矮，颖花退化严重。ophl突变体颖壳不闭合，种子成熟后形成类似杂交种的尖头状畸形，结实率明显下降[14]。ohsl(t)突变体颖花开裂，内外稃片变细，内稃微弯向外稃，有雌雄蕊分化，但雌雄蕊较野生型的小[15]。osth 突变体主要表现为颖壳扭曲变形，籽粒充实受到影响，千粒重大幅下降，对产量造成直接影响[16]。dp2内颖发育不良，致使整个小花呈弯曲状。SRS内外稃变软、变长，两稃片不抱合，浆片呈稃片状。在外稃基部又着生一朵小花，该小花有 3 枚雄蕊和 1 枚雌蕊[17]。apl突变体小花的内稃膨大，浆片伸长或转换成稃状结构，雄蕊数目减少，表明apl基因可能参与调控水稻内稃、浆片和雄蕊等多轮花器官属性的建成，DLR突变体叶片无中脉，颖花内稃比外稃长，内外稃不抱合，雌蕊同源转化成雄蕊，浆片呈稃片状[18]。npa1无内稃，其内除正常的浆片、雄蕊和雌蕊外还有两个类似颖片状的结构[19]。

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