水稻显性雄性不育突变体OsDMS-1的败育特征及基因定位
发布时间：2020-10-11 07:43
水稻是一种自花授粉作物,雄性不育对遗传育种十分重要,不仅在杂交过程中可以节省人工去雄所需要的时间和精力,而且在水稻杂种优势利用中起着关键作用。此外,雄性不育还对花粉发育机理研究有重要作用。显性雄性不育是一种重要的雄性不育,目前,水稻显性雄性不育发现的材料还很少,新的水稻显性雄性不育材料的发现及研究对水稻雄性不育机理阐明和品种改良都有极其重要的意义。在本研究中,OsDMS-1(Dominant Male Sterility)是中花11组培后代中发现的显性雄性不育突变体,其育性不受光温条件影响。我们通过体视镜、半薄切片、扫描电镜以及透射电镜等对OsDMS-1突变体的败育特征进行仔细观察和研究;同时,用分子标记的手段对相关基因进行定位,结果如下:1.OsDMS-1对农艺性状的影响突变体OsDMS-1的有效分蘖数、穗粒数等农艺性状与野生型中花11没有明显差异,但株高稍矮,抽穗较晚;自交不结实,杂交结实率较低,说明突变体的育性受到严重的影响,对雌蕊有一定的不良影响;且其不育性不受温度和光照影响。2.OsDMS-1的败育特征OsDMS-1突变体的穗形、颖花大小及形状与野生型没有明显区别,花丝能正常伸长,花药也能正常外露,但是花药比野生型略小,不开裂散粉,花粉大多数小而畸形,且大部分花粉粒内没有淀粉粒积累,而不被碘液染色;花药壁外表面蜡质层结构与野生型没有明显差异,花药内壁绒毡层在第10期开始降解,降解比野生型略延迟和不彻底;在花粉成熟时期,突变体花药表皮和内皮层也比野生型退化程度更低;半薄切片、扫描电镜以及透射电镜结果都表明突变体对花粉淀粉粒的积累有影响。3.OsDMS-1突变体的基因定位基因定位表明有三个位点控制OsDMS-1的不育,分别命名为OsDMS-1A,OsDMS-1B,OsDMS-1C。这三个位点分别位于第1、第2、第3染色体上,OsDMS-1A定位在InDel标记C1D4和C1D7之间,基因距离这两个标记的遗传距离为0.29cM和0.13cM,这两个标记的物理距离约为1.01Mb;OsDMS-1B定位在InDel标记C2D3和C2D10之间,距离两者的遗传距离分别为0.65cM和0.45cM,这两个标记之间的物理距离约为2.85Mb;OsDMS-1C界定在标记C3D4和0315两个标记之间,基因距离两者的遗传距离分别为2.09cM和0.19cM,最近标记之间的物理距离约为1.45Mb。
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S511
【部分图文】：
西南大学硕士学位论文1）水稻花药发育过程是植物的生殖器官，也是植物繁衍后代不可缺少的器官。典型的被子植物是由萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊几部分构成，而水稻的花器官是由内稃、外片、雄蕊和雌蕊构成的。水稻雄蕊是由 6 个花药和 6 个花丝构成。花药有室，分别由维管束和连接组织连接，小孢子在花药中发育成熟。稻的雄性生殖发育是以孢子体世代为起点，首先，由雄蕊原基形成 L1、 L3 三层细胞（图 1.1），其中 L1 层发育成表皮层细胞。而 L2 层分为两部分 L2 层细胞经过数轮细胞分裂和分化，形成由四层体细胞包围着花粉的花药结构。这四层体细胞由外到内依次为表皮层、内皮层、中间层和绒杨正福 等，2016）。另一类 L2 层细胞则发育为造孢细胞，进一步发育子孢母细胞、小孢子，小孢子最终发育为成熟的花粉粒。L3 层细胞发育组织（Zhang D and Yang L, 2014）。
.2 水稻花药发育和花粉形成的 14 个时期的细胞学观察（Zhang D B et aFig1.2 Cytological observation and diagrams of rice anther development and pformation at 14 stages.、L3 分别表示雄蕊原基的三个细胞层；Ar：孢原细胞；C：药隔；V：维管束；1°P；Sp：造孢细胞；StR：裂口区；T：绒毡层；Tds：四分体；Dy：二分体；E：表皮减数分裂的细胞；ML：中层；MMC：小孢子母细胞；MP：成熟花粉粒；Msp：小粉；bars= 35 μm, and L3, the three cell layers in stamenprimordia; Ar : archesporial cell; C :connectivndle; 1°P : primary parietal layer; 2°P :secondary parietal cell layer;Sp : sporogenouion; T : tapetum; Tds : tetrads; Dy : dyad cell; E : epidermis; En : endothecium; MC : mei
但单株有效分蘖数和每穗粒数两者无明显差异（图4.1A）（表 4.1）（Yang et al, 2017）。为了解 OsDMS-1 突变对花器官和花粉发育的影响，当突变体 OsDMS-1 和野生型中花 11 田间开花时，用肉眼观察比较其开花时的穗型、颖花、花药以及花粉的形态。发现突变体 OsDMS-1 和中花 11 的穗型和颖花无明显差异，野生型和突变体的花丝均能正常伸长，花药均能正常的从颖壳中外露，但花药从颖壳中伸出来后，野生型和突变体就存在明显的差异，野生型花药能开裂散粉，只留下空白的花粉囊，而突变体花药不开裂散粉，呈淡黄色，说明突变体 OsDMS-1 能正常开花但不能正常散粉（图 4.1B、C）。图 4.1 野生型与突变型植株与穗部差异Fig 4.1 Appearance differences between wild type and mutant typeA:野生型和突变体的植株；B:野生型的穗部；C:突变体的穗部；WT(wild type)：野生型；mutant：突变体；A 标尺=10cm；B 和 C 标尺=2cmBar=10cm inA; Bars
【参考文献】
本文编号：2836292
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S511
【部分图文】：
西南大学硕士学位论文1）水稻花药发育过程是植物的生殖器官，也是植物繁衍后代不可缺少的器官。典型的被子植物是由萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊几部分构成，而水稻的花器官是由内稃、外片、雄蕊和雌蕊构成的。水稻雄蕊是由 6 个花药和 6 个花丝构成。花药有室，分别由维管束和连接组织连接，小孢子在花药中发育成熟。稻的雄性生殖发育是以孢子体世代为起点，首先，由雄蕊原基形成 L1、 L3 三层细胞（图 1.1），其中 L1 层发育成表皮层细胞。而 L2 层分为两部分 L2 层细胞经过数轮细胞分裂和分化，形成由四层体细胞包围着花粉的花药结构。这四层体细胞由外到内依次为表皮层、内皮层、中间层和绒杨正福 等，2016）。另一类 L2 层细胞则发育为造孢细胞，进一步发育子孢母细胞、小孢子，小孢子最终发育为成熟的花粉粒。L3 层细胞发育组织（Zhang D and Yang L, 2014）。
.2 水稻花药发育和花粉形成的 14 个时期的细胞学观察（Zhang D B et aFig1.2 Cytological observation and diagrams of rice anther development and pformation at 14 stages.、L3 分别表示雄蕊原基的三个细胞层；Ar：孢原细胞；C：药隔；V：维管束；1°P；Sp：造孢细胞；StR：裂口区；T：绒毡层；Tds：四分体；Dy：二分体；E：表皮减数分裂的细胞；ML：中层；MMC：小孢子母细胞；MP：成熟花粉粒；Msp：小粉；bars= 35 μm, and L3, the three cell layers in stamenprimordia; Ar : archesporial cell; C :connectivndle; 1°P : primary parietal layer; 2°P :secondary parietal cell layer;Sp : sporogenouion; T : tapetum; Tds : tetrads; Dy : dyad cell; E : epidermis; En : endothecium; MC : mei
但单株有效分蘖数和每穗粒数两者无明显差异（图4.1A）（表 4.1）（Yang et al, 2017）。为了解 OsDMS-1 突变对花器官和花粉发育的影响，当突变体 OsDMS-1 和野生型中花 11 田间开花时，用肉眼观察比较其开花时的穗型、颖花、花药以及花粉的形态。发现突变体 OsDMS-1 和中花 11 的穗型和颖花无明显差异，野生型和突变体的花丝均能正常伸长，花药均能正常的从颖壳中外露，但花药从颖壳中伸出来后，野生型和突变体就存在明显的差异，野生型花药能开裂散粉，只留下空白的花粉囊，而突变体花药不开裂散粉，呈淡黄色，说明突变体 OsDMS-1 能正常开花但不能正常散粉（图 4.1B、C）。图 4.1 野生型与突变型植株与穗部差异Fig 4.1 Appearance differences between wild type and mutant typeA:野生型和突变体的植株；B:野生型的穗部；C:突变体的穗部；WT(wild type)：野生型；mutant：突变体；A 标尺=10cm；B 和 C 标尺=2cmBar=10cm inA; Bars
【参考文献】
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2 刘淑娟;朱祺;幸学俊;王碧琴;余发新;周华;;植物雄性不育影响因素研究进展[J];中国农学通报;2014年34期
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本文编号：2836292
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