水稻无花粉型核雄性不育突变体whf41的鉴定与基因定位
本文选题:水稻 + whf ; 参考:《中国水稻科学》2017年03期
【摘要】:【目的】水稻花药角质层和蜡质层是花粉囊发育重要的结构支撑和安全屏障。对花粉囊发育相关基因进行表型分析和遗传定位,为进一步克隆相关基因和分子机制研究提供基因资源和理论基础。【方法】从籼稻中恢8015辐射诱变(~60Co-γ)突变体库中分离鉴定出了一个无花粉型雄性不育突变体whf41。对野生型和突变体不同发育时期的花药进行半薄切片观察;并对其成熟期的花药进行扫描电镜观察。将突变体分别与中恢8015和02428杂交,构建BC_1F_1、F_1株系和BC_1F_2、F_2群体,对该表型进行遗传分析,采用图位克隆的方法精细定位目的基因。【结果】表型分析结果显示,whf41突变体的花药瘦小且呈透明乳白色,花药中不包含花粉粒细胞;半薄切片结果显示,突变体的小孢子无法形成正常的花粉外壁,绒毡层细胞异常膨大而不进行程序性死亡,最终膨胀的绒毡层和花粉细胞碎片逐渐融合并充满药室;扫描电镜结果进一步发现突变体花药内外壁均呈平滑状而缺乏脂类物质,花粉细胞逐渐破碎并降解。遗传分析表明,whf41突变体的无花粉型雄性不育性状受一对隐性核基因控制,我们将该基因精细定位于第3染色体短臂XD-5和XD-11两个标记之间,物理距离45.6 kb,其中包含9个开放阅读框。序列分析显示该区间内细胞色素P450基因LOC_Os03g07250的第4个外显子处存在1个单碱基替换和3个碱基的缺失,导致其翻译序列发生一个氨基酸的替换(天冬氨酸→甲硫氨酸)和一个氨基酸(缬氨酸)的缺失,致使其功能改变进而出现该表型。q RT-PCR检测结果表明,whf41突变体中CYP704B2和一系列花药脂质合成与转运相关基因的表达水平均发生了显著下调。【结论】根据本研究结果可推断,Os WHF41是CYP704B2的新等位基因,相关结果进一步明确CYP704B2在水稻花药脂质合成与花粉壁形成过程中的重要作用。
[Abstract]:[objective] Rice anther cuticle and waxy layer are important structural support and safety barrier for pollen sac development.Phenotypic analysis and genetic localization of genes related to pollen sac development were carried out.[methods] A non-pollen male sterile mutant whf41was isolated and identified from the mutant library of Zhonghui 8015 by radiation mutagenesis in indica rice Zhonghui 8015 and its molecular mechanism.The anthers of wild type and mutants at different developmental stages were observed by semi-thin sections, and the anthers at mature stage were observed by scanning electron microscope (SEM).The mutants were hybridized with Zhonghui 8015 and 02428, respectively, to construct the BCCs-1FS-1 and BC1FS-1 and BC1FSP-2F2 populations, and to carry out genetic analysis of the phenotype.[results] phenotypic analysis showed that the anthers of whf41 mutant were small and clear and milky and did not contain pollen granulocytes in anthers.The microspore of the mutant could not form the normal pollen outer wall and the tapetum cells expanded abnormally without programmed death. Finally the expanded tapetum and pollen cell fragments gradually fused and filled with medicine chamber.The results of scanning electron microscope further showed that the inner and outer walls of the anther of the mutant were smooth and the pollen cells were gradually broken and degraded.Genetic analysis showed that the non-pollen male sterility traits of the whf41 mutant were controlled by a pair of recessive nuclear genes. We mapped the gene between the two markers of short arm XD-5 and XD-11 on chromosome 3.Physical distance 45.6 kb, which contains 9 open reading boxes.Sequence analysis showed that there was a single base substitution and three base deletion at exon 4 of cytochrome P450 gene LOC_Os03g07250 in this region.Resulting in the deletion of one amino acid replacement (aspartic acid methionine) and one amino acid (valine) in its translation sequence.The results showed that the expression of CYP704B2 and a series of genes related to anther lipid synthesis and transport were significantly down-regulated. [conclusion] according to the results of this study, the expression level of CYP704B2 and a series of genes related to anther lipid synthesis and transport were significantly down-regulated.It can be inferred that WHF41 is a new allele of CYP704B2.The results showed that CYP704B2 plays an important role in anther lipid synthesis and pollen wall formation in rice.
【作者单位】: 中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室/浙江省超级稻研究重点实验室;
【基金】:国家公益性农业科技研究专项(20140302,20150308) 国家转基因重大专项(2014ZX08001-002) 中国农业科学院创新工程超级稻育种创新团队、水稻杂种优势研究机理研究创新团队资助项目(CAAS-ASTIP-2013-CNRRI)
【分类号】:S511
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 王伟平;朱飞舟;唐俐;陈立云;武小金;;一种水稻全包穗突变体的发现及初步分析[J];中国农学通报;2008年06期
2 罗洪发;查仁明;杨洪海;田永航;薛建蜂;张鹏;;水稻突变体的创制[J];中国农学通报;2011年27期
3 温明星;陈爱大;曲朝喜;;植物突变体创造及研究现状[J];上海农业科技;2012年06期
4 冯永清;邹维华;李丰成;张晶;张会;谢国生;涂媛苑;路铁刚;彭良才;;特异水稻脆茎突变体生物学特性及生物质降解效率的研究[J];中国农业科技导报;2013年03期
5 张洪征;程治军;万建民;;水稻白化突变体研究进展[J];生物技术通报;2013年11期
6 杨春艳;江玲;沈贝贝;冯志明;王新华;万建民;;水稻品种‘南粳35’辐射诱变突变体的鉴定[J];南京农业大学学报;2012年03期
7 叶俊;吴建国;杜婧;郑希;张志;石春海;;水稻“9311”突变体筛选和突变体库构建[J];作物学报;2006年10期
8 毛毕刚;刘华清;陈建民;陈在杰;彭永宏;王锋;;两个水稻生殖器官突变体的形态特征和遗传分析[J];分子植物育种;2008年02期
9 佟星;赵波;金文林;曾潮武;刘红霞;吴宝美;濮绍京;陈学珍;潘金豹;万平;;理化诱变小豆京农6号突变体的鉴定[J];作物学报;2010年04期
10 刘贯山;;烟草基因组学研究方法篇:1.烟草突变体的创制及其在功能基因组学研究中的应用[J];中国烟草科学;2011年01期
相关会议论文 前10条
1 何俊瑜;朱诚;蒋德安;陈静;孙宗修;;水稻突变体对镉的反应及其对镉的积累、分配特性[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年
2 林冬;朱诚;胡国成;孙宗修;;镉胁迫下敏感水稻突变体的抗氧化应答[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年
3 张亚芳;潘存红;李爱宏;汤雯;武茹;陈宗祥;许爱霞;潘学彪;;提高水稻插入突变体库利用效率的一点尝试[A];江苏省遗传学会第七届代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
4 佟星;吴宝美;赵波;叶剑;刘红霞;曾潮武;濮绍京;万平;;小豆突变体库构建及突变体筛选[A];中国遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编(2004-2008)[C];2008年
5 石春海;吴建国;周元飞;;水稻“9311”和“日本晴”植株和稻米突变体库的构建[A];全国生物遗传多样性高峰论坛会刊[C];2012年
6 高荣村;胡胜武;郭学兰;董彩华;刘胜毅;;拟南芥抗菌核病突变体的筛选[A];湖北省遗传学会、江西省遗传学会2006年学术年会暨学术讨论会论文摘要集[C];2006年
7 倪永静;胡新;任德超;李巧云;牛吉山;;国麦301突变体库构建初报[A];中国作物学会2013年学术年会论文摘要集[C];2013年
8 朱传凤;吴家和;何朝族;;一个水稻半矮秆突变体的鉴定及其分子功能研究[A];全国植物分子育种研讨会摘要集[C];2009年
9 高志勇;王宏亮;刘浩;张杨;郭建飞;苗雨晨;宋纯鹏;;Mutator转座子介导的玉米突变体库的构建及干旱相关突变体的筛选[A];2012年全国玉米遗传育种学术研讨会暨新品种展示观摩会论文及摘要集[C];2012年
10 张乐萍;王学奎;杨业华;贾秀伟;黄秋波;;转座活化标签诱发的棉花突变体的筛选[A];中国棉花学会2007年年会论文汇编[C];2007年
相关重要报纸文章 前2条
1 本报记者 刘洋;寻找“美丽的偶然”[N];东方烟草报;2014年
2 科综;水稻“长生不老”可被制约[N];大众科技报;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 师晓;水稻雄性不育突变体gsl5的基因克隆及不育机理研究[D];中国农业科学院;2015年
2 刘峰;烟草激活标签突变体库的构建与分析[D];中国农业科学院;2014年
3 奉保华;水稻斑点叶突变体HM47的基因克隆与功能分析[D];中国农业科学院;2015年
4 谭炎宁;水稻温敏雄性不育突变体T98S和叶色突变体grc2的鉴定、遗传与利用研究[D];湖南农业大学;2015年
5 宋晓峰;大豆叶形突变体的遗传和功能分析[D];山东师范大学;2016年
6 朱忠欣;水稻调节铵吸收基因筛选及拟南芥铵吸收调节机制研究[D];安徽农业大学;2015年
7 李宁;小麦黄绿突变体特性研究与遗传分析[D];中国农业科学院;2012年
8 刘文真;三个水稻叶色突变体的鉴定与基因克隆[D];浙江大学;2006年
9 曹莉;一个新的小麦黄化突变体研究[D];西北农林科技大学;2007年
10 汪得凯;三个与水稻株型相关突变体的鉴定与基因克隆[D];中国农业科学院;2005年
相关硕士学位论文 前10条
1 于洋;水稻护颖外稃化突变体lemma-like sterile lemma(lsl)的遗传分析与基因定位[D];西南大学;2015年
2 张龙弟;水稻中一个叶尖枯突变体的图位克隆及LTN2基因的功能分析[D];中国农业科学院;2015年
3 董青;两个水稻黄绿叶基因的图位克隆[D];中国农业科学院;2015年
4 杜依聪;玉米表皮蜡质突变体glossy6的表型分析与基因克隆[D];中国农业科学院;2015年
5 焦禹顺;烟草香气突变体鉴定及挥发性香气成分分析[D];中国农业科学院;2015年
6 程孝;水稻稃片白化突变体Ds插入位点与标记基因的分子鉴定[D];苏州大学;2015年
7 杨群;水稻品种空育131甲基磺酸乙酯突变体库的创建[D];华中农业大学;2015年
8 李小红;两个水稻斑点叶突变体的鉴定、遗传分析与基因定位[D];中国农业科学院;2015年
9 秦冰清;EMS诱变“晋谷21号”叶色突变体生理特征的研究[D];山西农业大学;2015年
10 魏霞;水稻后期卷叶突变体lrl1的鉴定和基因定位[D];西南大学;2015年
,本文编号:1739861
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/1739861.html