【摘 要】
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自对杂交水稻利用以来,发挥了巨大潜力,水稻产量方面获得了明显的提高。雄性不育系是杂交稻的重要物质基础,其雄性不育机理的研究备受重视。水稻核不育基因PTC1是花药发育过程中最重要的调控因子之一,但其分子调控网络尚不清楚。PTC1在拟南芥中的同源基因MS1已有较为广泛的研究,且鉴于拟南芥作为模式植物的诸多优势,本研究通过对拟南芥ms1-1突变体的显性回复子Sms1-16的基因定位及功能分析,以期通过对
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自对杂交水稻利用以来,发挥了巨大潜力,水稻产量方面获得了明显的提高。雄性不育系是杂交稻的重要物质基础,其雄性不育机理的研究备受重视。水稻核不育基因PTC1是花药发育过程中最重要的调控因子之一,但其分子调控网络尚不清楚。PTC1在拟南芥中的同源基因MS1已有较为广泛的研究,且鉴于拟南芥作为模式植物的诸多优势,本研究通过对拟南芥ms1-1突变体的显性回复子Sms1-16的基因定位及功能分析,以期通过对MS1基因调控网络的解析来研究水稻中PTC1上下游调控因子,实验结果如下:1、显性回复子Sms1-16的雄蕊育性表现为植株荚果自下而上育性逐渐恢复与野生型相当,结实率比野生型低,花期短且花粉粘连。其花药发育过程出现少许异常,在花粉粒形成期产生了一些组织残骸。在扫描电镜下观察到花粉粒出现明显不同于野生型Ler的塌陷。2、遗传分析显示Sms1-16可能受一对显性基因控制的雄性不育回复突变体。利用全基因组测序的Mutmap方法进行Sms1-16的定位分析,发现Sms1-16在2号染色体上的一段区域内有两个突变位点,包括了两个候选基因AT2G43260和AT2G43445,这两个候选基因紧密连锁,分别发生了一个碱基的突变并导致了一个氨基酸的改变。3、GUS染色表明AT2G43260在叶片、茎秆花序和花药中都有表达,而AT2G43445仅在叶片和花序的花萼中观察到有表达。花序q PCR结果显示Sms1-16在花序中的AT2G43260相比于对照（Ler和ms1-GR）表达量最高,而AT2G43445在花序中表达量很低且在Sms1-16相比于对照表达量最低。根据亚细胞定位结果:AT2G43260蛋白定位于核内和膜上,而AT2G43445蛋白定位于气孔周边的细胞器上。4、Sms1-16突变体花序的MS1半定量分析表明Sms1-16与ms1-GR相比正常剪切的RNA量比保留第二内含子剪切方式的RNA量更多,说明Sms1-16回复了部分ms1-1突变体的剪切方式。5、将候选基因AT2G43260互补到ms1-1突变体中,对阳性植株表型鉴定结果显示AT2G43260能使ms1-1荚果伸长,产生败育的胚珠,但不能结实。6、将候选基因AT2G43260和AT2G43445分别过表达到野生型Ler中,阳性株均表现出分支增多,荚果增长,结实更多的情况。
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