水稻(Oryza sativa L.)作为世界上最重要的粮食作物之一和单子叶模式植物,对其花/穗发育的研究具有重要意义。通过深入了解水稻花/穗在整个生殖发育过程中的分子遗传机制,一方面,可以为改善水稻等禾本科作物的产量和品质提供理论依据;另一方面,也将丰富人们对整个开花植物花/穗发育分子调控机理的认识。本文报道了一个与水稻小穗发育相关的突变体multi-floret spikelet 2(mfs2),对其进行了表型分析、组织学和细胞学观察、目的基因的图位克隆及功能验证、及表达模式分析等研究,得出如下结论:1.mfs2突变体表型分析在mfs2突变体中,小穗和花器官的特征发育呈现严重的缺陷。包括:额外的外稃、内稃不同程度退化或呈外稃状;内外稃与浆片之间有额外的颖壳状器官发育;雄蕊表现出增多、减少或退化现象;部分雌蕊异常,呈双雌蕊或三柱头状。2.MFS2的精细定位突变性状受一对隐性核基因调控。利用SSR标记和In/Del标记进行基因定位,将MFS2基因最终定位在第4染色体RM17391和RM17349之间,遗传距离分别为0.020c M和0.001c M,物理距离约1.02Mb。3.MFS2基因的图位克隆在定位区间内,通过DNA和c DNA测序,发现一个编码MYB结构域蛋白的基因Os04g47890在突变体mfs2中第5个外显子内发生了一个碱基C的缺失,引起移码突变,使第213位氨基酸转化为终止密码子,导致蛋白质功能变异,初步确定Os04g47890为MFS2的候选基因。4.MFS2基因的功能验证构建MFS2基因的干涉载体,转化粳稻品种中花11愈伤组织,获得转基因植株,通过PCR检测和q PCR检测转基因植株。MFS2Ri植株部分小穗表现为外稃增多、内稃退化或呈外稃状,也发现了额外的颖壳状器官,与mfs2突变体表型相似,证明Os04g47890基因即为MFS2基因。5.MFS2基因的表达模式分析、系统进化分析和蛋白亚细胞定位利用q PCR对野生型植株不同时期不同组织进行表达模式分析。q PCR结果显示MFS2基因在根、茎、节、叶、叶耳、鞘、穗以及花器官中均有表达,尤其是在抽穗早期表达强烈;MFS2基因属于MYB家族MYB-1R(MYB-related gene)亚类;蛋白质定位结果显示MFS2蛋白定位在细胞核内。6.水稻小穗和花发育相关基因的表达分析利用q PCR分析水稻小穗和花发育相关基因在野生型和mfs2突变体间的表达情况。结果显示在mfs2突变体中,小穗发育基因FZP表达量显著升高,其他几个小穗发育基因SNB、Os IDS1、SHAT1和MFS2的表达量在花/花序发育不同阶段表达变化并不一致;花器官发育相关基因的表达在不同发育时期也表现出上调和下调不一致的情况,但总的来说这些基因的表达与mfs2突变体表型基本相符。