水稻小穗分化调控基fp t的遗 传分析z( )和分子标记定位水

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1、中国柳(c辑)第33卷第1期SCIENCE1NCHINAfSeriesC)水稻小穗分化调控基fzp(t)的遗传分析和分子标记定位水段远霖①李维明①吴为人①潘润森①周元昌①祁建民①林荔辉①陈志伟①毛大梅①刘华清②张丹凤①薛勇彪③(①福建农林大学作物学院、福州350002；②福建省农业科学院福州350001；③中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京100080)摘要从V20B／花1B杂交后代中发现了水稻小穗分化受阻的突变体fzp．fzp株叶形态正常，但植株分蘖数明显减少，最显著的变异是．植株的小穗分化完全被阻断，在正

2、常植株枝梗分化为小穗的部位，fzp植株却形成一团枝梗．遗传分析表明，fzp受一对隐性基因控制，其相应基因拟名为fzp(t)．显然fzp(t)是控制小穗分化的关键基因．在一些F群体中，因遗传背景发生改变，部分突变型植株表现为“中间类型”，推测可能是冗余基因或其他修饰基因、互作基因的作用．采用微卫星标记技术和BSA分析方法，将突变基因厂z(f)定位于第7染色体上的长臂末端，其中RMl72和RM248位于fzp(t)一侧，它们-~fzp(t)的遗传图距分别为3．3和6．4cM；RMl8和RM234位于fzp~t)的男一

3、侧，与fzp(t)的遗传距离分别为23．1和25．3cM．研究结果为进一步对该基因的克隆和功能研究奠定了基础．关键词水稻(D．sativaL．)小穗分化fz4,突变体遗传基因定位双子叶植物和单子叶植物早在1-2亿年前就已分化．禾本科植物的花器官结构独特，明显不同于双子叶植物的完全花。尽管如此，现已发现控制植物花发育的基因多数具有一个称为MADS．box的保守序列⋯，因此可以推测单子叶和双子叶植物的花发育基本特征可能是相似的，但两者在诱导开花和维持花分生组织状态的遗传调控机制上可能有所不同【20】．近十年来，在双子

4、叶模式植物拟南芥和金鱼草中对发现的大量突变体进行研究，发现了许多有重要功能的花发育基因．由于突变体在植物花发育基因的功能和互作遗传研究中起重要作用，因此对其发掘和利用日益受到重视．水稻既是世界上主要粮食作物之一，也是植物分子生物学研究的模式植物之一．但目前水稻等禾本科植物花发育机制的研究远远落后于双子叶植物，原因之一是水稻中发现的花发育突变体相对较少．从营养生长转换为生殖生长是植物形态建成中的一个最重要事件，而花芽分化是决定植物能否顺利完成正常生殖发育最重要的阶段之～．目前在双子叶植物中至少已找到5个参与调控花分

5、生组织形成的基因131．Mackill等人l4J利用化学诱变剂EMS处理，在水稻中发现了由2002，05，27收稿，200209，I6收修改稿国家“g63”计划(批准号：2001AA222271)和国家重点基础研究发展规划(批准号：GI99901l602)资助项目联系人，E—mail：ybxue@public3．bta．net．cn中闰科学(C辑)第33卷一对隐性基因控制的突变体frizzlepanicle(fzp)，其一、二次枝梗分化正常，但枝梗上不能分化形成小穗，取而代之的是在着生小穗的位置上不断产生分枝，因

6、此fzp基因可能是水稻颖花分生组织形成的主要决定基因之一，但至今未见对进一步研究的报道．我们从水稻V20B／．花lB杂交后代中发现了表与fzp相似的突变体本研究xCfzp进行遗传分析和基因定位，为进一步对该突变体的基因克隆和功能分析以及应用研究奠定了基础．1材料与方法1．1植物材料实验材料包括fzp杂合体、明恢77(~h稻)和京花8号(粳稻)．为从V20B／花lB杂交后代中发现的卷曲穗突变体，因该突变体不能结籽，故只能用杂合体保存．1．2遗传分析和定位群体在fzp的分离株系中，随机选用若干表型正常植株与明恢77或

7、京花8号杂交，每个亲本植株留l～2穗自交．下一季同时种植F，杂种和PIAa×AAPPIAA×AAP．10l+01自交后代．群体构建过程如图1．分离出fzp／^＼不分离I1．3调查与分析100(i)于抽穗至乳熟期调查正常植株与突F：不分离分离出fzp变植株的株数，计算正常植株与突变植株的分’’淘汰基因定位离比例．(ii)观察突变穗的形态．图1用于遗传分析和基因定位的F!群体的1．4DNA池构建过程参照Michelmore等人的方法，构成正常P·为，分离株系中的正常植株：P!为明恢77或京花8号DNA池(Bn)和突变

8、DNA池(Bm)．1．5微卫星分析利用CTAB方法，从新鲜叶片提取植物基因组DNA．PCR扩增参照Panaud等人的方法，稍作改进．采用20BLPCR反应体系，其中Mg(25mmol／L)2．0BL，PCRBufer(不含Mg。)2．0p．L，dNTPs(10mmol／L)0．3p．L，DNA(15ng／BL)1．4BL，Primer(15ng／BL)2．0BL，TaqE