本文選題：水稻 + 花器官數(shù)目異常突變體(afon)　； 參考：《中國農業(yè)科學》2017年20期

【摘要】：【目的】研究水稻花器官數(shù)目異常突變體afon1(abnormal floral organ number1)的分子機理,鑒定出控制水稻花器官數(shù)目變化的基因。【方法】利用甲基磺酸乙酯(EMS)誘變秈稻品種浙農34獲得一個花器官數(shù)目異常突變體作為試驗材料,命名為afon1。開花期隨機取突變體afon1和野生型浙農34的稻穗各5個,利用組織學和掃描電子顯微鏡等技術研究afon1的花器官表型、細胞學特征和花粉育性。成熟期隨機取突變體afon1和野生型浙農34植株各10株,測定株高、分蘗數(shù)、穗長、每穗穎花數(shù)、每穗實粒數(shù)和千粒重等農藝性狀。隨機取突變體afon1和野生型飽滿種子各100粒,測定發(fā)芽勢和發(fā)芽率。以突變體afon1為母本,分別與野生型浙農34和粳稻品種浙農大104雜交構建2個F2群體進行遺傳分析和基因定位,篩選候選基因進行DNA測序比對,構建AFON1蛋白質的空間模型并對其結構進行分析,同時對候選基因以及與花器官數(shù)目相關的基因進行實時熒光定量PCR分析。【結果】與野生型相比,突變體afon1中59.64%小穗的花器官數(shù)目發(fā)生異常,其中多數(shù)小穗僅在內稃一側產(chǎn)生一個穎殼狀的器官,部分小穗表現(xiàn)2—4輪花器官數(shù)目同時增加;株高和千粒重顯著增加,而結實率顯著降低。遺傳分析表明,突變體afon1與野生型浙農34雜交的F1植株小穗花器官數(shù)目表現(xiàn)正常,F2群體中小穗花器官數(shù)目正常植株與花器官數(shù)目異常植株的分離比符合3㑳1,表明突變體afon1性狀受一對隱性核基因控制,基因位于水稻第1染色體長臂端In Del標記1M5和1M18之間,物理距離為73 kb,該區(qū)間內共有6個注釋基因。突變體afon1和野生型的測序比對發(fā)現(xiàn),突變體afon1中的基因LOC_Os01g67430外顯子中第565個堿基T突變成A,導致第189個氨基酸由色氨酸突變?yōu)榫彼�。蛋白質序列和空間結構分析表明,AFON1蛋白質序列中含有一個Lipase_3結構域,結構域內的突變導致蛋白質的空間結構發(fā)生了明顯的變化。實時熒光定量PCR結果顯示,LOC_Os01g67430在突變體afon1幼穗中的表達量要顯著高于野生型,而在根、莖和葉中則無顯著差異;穗發(fā)育早期FON1和FON2/4等調控花器官數(shù)目的基因在突變體afon1花器官中的表達量顯著增加�！窘Y論】LOC_Os01g67430為突變基因afon1,該基因通過影響花器官數(shù)目相關基因的表達而調控各輪花器官數(shù)目。
[Abstract]:[objective] to study the molecular mechanism of afon1(abnormal floral organ number1, a mutant with abnormal floral organ number in rice. [methods] A mutant with abnormal floral organ number was obtained by mutating indica rice variety Zhennong 34 with ethyl methanesulfonate EMS. as the experimental material, named afon1. The floral organ phenotype, cytological characteristics and pollen fertility of afon1 were studied by means of histology and scanning electron microscopy (SEM). At maturity stage, 10 plants of afon1 and 10 plants of wild type Zhejiang nong 34 were randomly selected. Agronomic characters such as plant height, tiller number, ear length, spikelet number per panicle, grain number per panicle and 1000-grain weight were measured. The germinating potential and germination rate of the mutant afon1 and wild type full seeds were determined. Two F2 populations were constructed by hybridization with wild type Zhejiang nong 34 and japonica rice variety Zhejiang Nongda 104 using afon1 as female parent. The candidate genes were screened for DNA sequencing. The spatial model of AFON1 protein was constructed and its structure was analyzed. Meanwhile, the candidate genes and genes related to the number of floral organs were analyzed by real-time quantitative PCR. [results] compared with wild type, In the mutant afon1, 59.64% of spikelet floral organs were abnormal, and most spikelets produced only one glume in one side of Palea, some spikelets showed 2-4 floral organs increasing simultaneously, plant height and 1000-grain weight increased significantly. The seed setting rate decreased significantly. Genetic analysis shows that The number of small spikelet organs of F1 plants crossed by afon1 and wild type Zhejiang nong 34 showed that the segregation ratio of normal spikelet organ number to abnormal floral organ number in F _ 2 population was in accordance with 3Y1, which indicated that the mutant afon1 was affected by one plant. Control of recessive nuclear genes, The gene is located between in Del labeled 1M5 and 1M18 on rice chromosome 1, and the physical distance is 73 kb. There are 6 annotated genes in this region. Sequencing of the mutant afon1 and wild-type showed that the 565th base T of the gene LOC_Os01g67430 exon of the mutant afon1 was mutated to A, resulting in the 189th amino acid mutation from tryptophan to arginine. The analysis of protein sequence and spatial structure showed that AFON1 protein sequence contained a Lipase_3 domain, and mutations in the domain resulted in obvious changes in the spatial structure of the protein. The results of real-time fluorescence quantitative PCR showed that the expression of Os01g67430 in young spike of mutant afon1 was significantly higher than that in wild type, but there was no significant difference in root, stem and leaf. In the early stage of panicle development, the expression of FON1 and FON2/4 genes regulating the number of floral organs increased significantly in the floral organs of mutant afon1. [conclusion] LOC_Os01g67430 is a mutant gene afon1, which is regulated by affecting the expression of floral organ number related genes. Number of flower organs per rosette.
【作者單位】： 浙江大學農業(yè)與生物技術學院農學系;
【基金】：浙江省重大科技攻關專項(2012C12901-2) 浙江省科技廳公益技術應用研究計劃(2016C32085) 高等學校學科創(chuàng)新引智計劃(Grant B14027) 教育部創(chuàng)新團隊資助項目(IRT1185)
【分類號】：S511

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本文編號：1927110