水稻长颖壳突变体的形态发生、解剖结构观察及其遗传鉴定

长颖壳花器官突变体从野生稻(Oryza ntvara Sharma et Shastry)和栽培稻(Oryza sativa subsp.indica Kato)杂交后代材料中获得.该突变体的内外稃变长、呈叶状,且顶端表现不同程度的开裂;每朵颖花的雄蕊l～10枚不等;雌蕊l～3枚不等;子房上柱头l～5个不等;有的颖花形成雄蕊/雌蕊嵌合体;子房处常附有瘤状物;此突变体结实率为1 8.2%;花粉可育率为62.46%.利用扫描电镜观察了该突变体花器官形态发生过程,并经遗传分析鉴定该突变性状由单隐性基因(暂命名为lh)控制.本文讨论了lh基因和以前鉴定的其他突变体基因之间的关系,通过表型分析推测,突变体基因可能影响花器官数目同时具有拟南芥B类基因的部分功能.     

一个新的水稻花器官数目突变体fon(t)的鉴定及分析

水稻花器官数目突变体 fon(t)是在单倍体与二倍体的杂交 F2代发现的,经过多代种植,已稳定遗传。以 fon(t)为父本,以日本晴、93?11 和 R527 为母本配制杂交组合进行遗传分析,根据 F2代表型及χ2测验结果表明,该突变体的性状是由单隐性基因控制的。因为对花器官数目突变体曾有报道如 fon1、fon2 和 fon3,所以该突变体暂定名为 fon(t)。该突变体导致内外稃开裂,花器官外露;雄蕊和雌蕊的数目均增多,雄蕊一般 6~9 枚,雌蕊 1~2 枚;浆片同源转化为类内稃的结构;个别的花器官中还出现花丝上伸出类柱头的结构,浆片上部同源转化为类柱头或者类雄蕊的结构。研究结果表明,fon(t)基因可能影响水稻第三、四轮花器官的数目以及第二轮浆片的发育。     

一个水稻颖花器官突变体的形态解剖分析(英文)

从水稻 (OryzasativaL .)育种后代材料中获得一个受单隐性基因控制的颖花器官突变体。该突变体的内外稃变型、退化 ;雄蕊雌蕊化 ,每个颖花含 1～ 3个发育完整的雌蕊 ,其他雌蕊发育不完全。有的雌蕊化的雄蕊下部为花丝 ,其上着生不规则膨大组织和 0～ 3个羽毛状柱头。横切面和纵切面观察均可见每个颖花含 3个子房。人工辅助授粉后 ,每个颖花可产生 1～ 2粒种子。根据这些结果推断 ,该突变体为类似B功能缺失的突变体。     

一个水稻颖花器突变体的形态解剖分析

从水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）育种后代材料中获得一个受单隐性基因控制的颖花器官突变体,该突变体的内外释变,每个颖花含１～３个发育完整的雌蕊,其他雌蕊发育不完全。有的雌蕊化的雄蕊下部为花丝,其上着生不规则在组织和０～３个羽毛状柱头。横切面和纵切面观察均可见每个颖花含３个子房。人工辅助授粉后,每个颖花可产生１～２粒种子根据这些结果推断,该突变体为类似Ｂ功能缺失的突变体。     

一种新型矮牵牛花发育突变体的研究

报道了新发现的一种矮牵牛(Petunia hybrida L.)花发育突变体,命名为efficient(eff),并对这一突变体进行了形态学和遗传学分析。eff突变体主要表现为雌蕊心皮数目的增加和雄蕊上长出花瓣状结构,同时,雄蕊、花瓣和萼片数亦有增多,但营养器官无变化。心皮数目的增加导致雌蕊柱头和子房体积的显著增大,并形成较大的果实。雄蕊上花瓣的形成对花粉的产生无明显影响。扫描电镜观察发现,eff突变体在花器官原基形成时发生了相应数目的增加及特征的变化。遗传学分析表明,突变的表现型符合孟德尔单基因遗传规律。     

水稻花器官突变体apl (abnormal palea and lodicules) 的表型分析与基因初定位

水稻(Oryza sativa)是重要的粮食作物, 其花器官的正常起始及形态建成直接影响水稻的产量。为了深入分析水稻小花发育的调控机理, 从已构建的水稻EMS诱变突变体库中筛选获得了一个花器官异常发育的突变体apl (abnormal palea and lodicules)。与野生型相比, apl突变体小花的内稃膨大, 浆片伸长或转换成稃状结构, 雄蕊数目减少, 表明APL基因可能参与调控水稻内稃、浆片和雄蕊等多轮花器官属性的建成。遗传学分析表明, 该突变体性状受1个隐性单基因控制。通过图位克隆, 将APL基因初步定位于1号染色体上。该工作为深入研究APL基因在水稻花器官形态建成中的作用机制奠定了基础。     

一个新的水稻花器官突变体的鉴定和基因定位

在水稻（Oryza sativa）品种台中65的组培后代中发现一个花器官发育异常突变体flower organ number6（fon6）,其主要表型为：双子房,多柱头,7-8枚雄蕊。遗传分析表明,该突变表型由一对隐性基因控制。以该突变体与籼稻3037杂交的F2代分离群体作为定位群体,利用STS标记将与突变性状相关的基因定位于第6染色体短臂上STS标记PL4和PL5之间约480kb的范围内。该研究结果为进一步的基因克隆及功能研究奠定了基础。     

一个水稻畸形颖壳突变体ah的鉴定及其突变性状的遗传分析

水稻畸形颖壳突变体ah是双胚苗品系W2555中自然突变产生的。该突变体的内外稃畸形,退化;雄蕊雌蕊化,雌蕊败育;浆片同源转化为类内外稃的结构,推测该突变体可能影响B功能基因的正常发育。与野生型相比,突变体的小穗分支稀疏,每级枝梗上颖花数目减少,一般为4～6朵;小穗顶端的颖花经常不能成熟,表现为颖花始终泛白,不能转绿,因此该突变也影响花序分生组织的发育。进一步的研究证明,该突变体的发育受外界环境的影响。突变性状的遗传分析表明,该突变体由单隐性基因控制。     

臭椿花器官分化的初步研究

利用扫描电镜(SEM)和光镜(LM)对臭椿花序及花器官的分化和发育进行了初步研究,表明:1)臭椿花器官分化于当年的4月初,为圆锥花序;2)分化顺序为花萼原基、花冠原基、雄蕊原基和雌蕊原基。5个萼片原基的发生不同步,并且呈螺旋状发生;5个花瓣原基几乎同步发生且其生长要比雄蕊原基缓慢;雄蕊10枚,两轮排列,每轮5个原基的分化基本是同步的;雌蕊5,其分化速度较快;3)在两性花植株中,5个心皮顶端粘合形成柱头和花柱,而在雄株中,5个心皮退化,只有雄蕊原基分化出花药和花丝。本研究着重观察了臭椿中雄花及两性花发育的过程中两性花向单性花的转变。结果表明,臭椿两性花及单性花的形成在花器官的各原基上是一致的(尽管时间上有差异),雌雄蕊原基同时出现在每一个花器官分化过程中,但是,可育性结构部分的形成取决于其原基是否分化成所应有的结构:雄蕊原基分化形成花药与花丝,雌蕊原基分化形成花柱、柱头和子房。臭椿单性花的形成是由于两性花中雌蕊原基的退化所造成,其机理有待于进一步研究。     

一种新型无花瓣油菜突变不育系花器官的形态解剖研究

在自育的甘蓝型油菜(Brassica napus)无花瓣品系AP197中, 发现并育成由4对隐性核基因控制的无花瓣油菜突变不育系AMS971。AMS是一种雄蕊心皮化为不结实的假性雌蕊而引起的新的雄性不育类型, 不育性非常彻底, 其植株形态特征与AP197相同。比较花器官发现, AMS971除一个正常的雌蕊外,还有6个梭形的心皮化假性雌蕊。假心皮化雌蕊上部变成近似倒U形的柱头结构区, 下部是完全突变的半开裂心皮, 其上着生4~14个不等的裸露的幼小胚珠; 蜜腺比正常油菜小, 数目为0~4个, 这与AP197没有差异。AMS971的四轮花器官由于突变造成了大小和重量的重新分配。推断AMS为类似拟南芥属B功能缺失的突变体。     

一个水稻内颖退化突变体的形态特征及基因的精确定位

水稻产量和品质受花器官发育的直接影响,因此对水稻颖花发育机理的研究将有助于水稻产量提高和品质的改良。文章利用60Coγ射线辐照亲本8PW33(籼稻背景)获得一个性状能稳定遗传的内颖退化突变体(编号:MU102),并对其农艺性状和花器官进行了观察和分析。结果显示,相对于野生型,该突变体的株高、每穗总粒数及剑叶宽均显著增加,而结实率则显著降低,差异均达显著水平。解剖镜下观察表明,该突变体内颖退化,外颖弯曲呈现镰刀状,其余器官与野生型表型基本一致。扫描电镜观察显示,突变体与野生型叶片维管束的结构组成以及外颖表皮细胞组成、排列均正常,没有明显差异;与野生型相比,突变体内颖表皮细胞排列较为紧密,推测可能是内颖收缩退化导致的。遗传分析显示该突变性状是由隐性单基因控制,并命名为pd2。利用实验室现有的SSR分子标记将PD2基因定位于水稻第9号染色体上,通过进一步扩大群体和开发新的Indel标记,将PD2基因定位在2个Indel标记之间,两者间的物理距离大约是82 kb。在该物理区间内有一个已经克隆的内颖发育基因REP1,经过测序和比对分析,推测REP1与PD2为等位基因。     

Expression study of five genes involved in floral organ development in multiple seeded rice

Rice cultivar Jugal is a unique floral organ mutant from South Bengal and Odisa, the two sister states of Eastern India, carries more than one kernels in most of its spikelet. Most of the mature florets of this line possess more than one carpal which later developed into more than one kernels within a single grain on maturity. In order to study the role of floral organ development genes commonly involved, expression study of five selected floral organ developmental genes (OsMADS3, OsMADS13, OsMADS21, OsMADS58, and DL) were studied through real time based quantitative PCR for three consecutive flower organ developmental stages (Sp5, Sp6, and Sp7) with reference to a normal rice line (IR36). All the studied genes showed differential relative expression in respect to the reference gene both in mutant and normal rice lines for the studied genes and stages and individual distinct pattern except DL gene which was almost similar in both Jugal and IR36 at early stage of floral organ development viz Sp5 and Sp6 stage. However, after Sp6 stage the expression is reduced in the normal rice (IR36) but in case of the mutant rice (Jugal) the expression started to increase and at Sp7 the expression level was much higher in the mutant line. The information resulted from the investigation form the basic idea on regulatory aspects of floral organ development in rice.     

水稻内颖畸形或缺失基因OsAPP1的图位克隆及表达分析

在育种基地材料中发现一株内颖畸形或缺失(abnormal or absent palea)突变体,将其命名为app1。该突变体在营养生长时期发育正常,但抽穗后突变体表现出内颖畸形(比外稃短导致颖壳不闭合,或者出现两个内稃)或缺失,其花粉育性为55.52%,结实率为6.48%,千粒重为10.811 g,种子发芽率为55.21%。以突变体app1与日本晴杂交构建了F1和F2群体,F1颖壳表型正常,F2群体出现内颖畸形和正常表型分离,内颖正常和突变表型分离比例为3∶1,表明app1内颖突变表型由单隐性核基因控制。以F2为分离群体,将app1精细定位于第3染色体上,位于分子标记ID4231和ID4246之间,遗传距离1.3 cM,对应物理距离为13.2 kb。该区段内完全包含1个开放阅读框,包含两个部分开放阅读框,经过测序分析发现候选基因LOC_Os03g11614启动子区发生点突变和245 bp缺失,qRT-PCR分析证实LOC_Os03g11614为OsAPP1基因。已有报道LOC_Os03g11614编码OsMADS1,是调控水稻花器官发育的重要明星基因,其不同位置的突变可以导致叶状颖壳和不育、以及控制籽粒大小。与3000份水稻种子资源SNP/Indel变异类型对比分析发现,突变体app1启动子的突变完全不同于现已OsMADS1研究报道突变类型,且与数据库中的自然突变类型多数不同。因此,本研究发现的app1突变体,是以往报道中从未出现的OsMADS1启动子发生突变的新型突变,且该类突变导致了其降低表达量,并产生了不同于前人研究的新表型,这为深入研究OsMADS1基因在水稻花器官发育中的功能提供了新的种质资源和思路。     

Genomic analysis of polycarpellary rice (Oryza sativa L.) through whole genome resequencing

There is a natural floral organ mutant of rice (var. Jugal) where the florets, popularly known as spikelet bear multiple carpels and produce multiple kernels in most of its grain. In our earlier work a detailed study has been done on its morpho-anatomical structure with allelic diversity and expression study of the major genetic loci associated with floral organ development. In present study high throughput whole genome sequencing was done which generated about of 3.7 million base pair genomic data for downstream analysis. The reads were about 101 bases long and mapped to the Oryza sativa var. Nipponbare as reference genome. Genome wide variant analysis detected 1,096,419 variants which included 943,033 SNPs and 153,386 InDels. A total of 24,920 non-synonymous SNPs were identified for 11,529 identified genes. Chromosome-wise distribution of uniquely mapped reads onto reference genome showed that maximum reads were mapped to 1st chromosome and least to 9th chromosome. 10th chromosome showed highest density of variations (about 325.6 per 100 kb genome sequence). Detailed sequence analysis of 23 floral organ developmental genes detected 419 potent variants where DL (Drooping Leaf) and OSH1 (Oryza sativa Homeobox1) genes showed highest number (32) of variants; whereas, MADS21 (Minichromosome Agamous Deficient Serum Factor 21) gene have lowest number (5) of variants. The information generated in this study will enrich the genomics of floral organ development in indica rice and cereal crops in general.

     

水稻花发育的分子生物学研究进展

水稻是世界上最重要的粮食作为之一,也是单子叶植物发育生物学研究较理想的模式植物。水稻花器官还是粮食赖以形成的基础。对水稻花发育的研究已开始成为植物分子遗传学的一个新的焦点。近年来有关水稻花发育基因调控的研究已取得了长足的进展,本文从水稻花的诱导、花分生组织的形成和花器官的发育三个方面综述近年来国内外的研究进展。 Abstract:Rice (Oryza sativa L.) is not only one of the most important food crops in the world,but also a model plant for study of molecular developmental biology in monocots.In addition,the rice floral organs provide the basis for grain formation.Study of rice floral development has become a new focus of plant molecular genetics.Recently,notable progress has been made in study of gene regulation in rice floral development.In the review,genetic and molecular mechanisms of floral induction,floral meristem formation,and floral organ development in rice are summarized.     

广东高州普通野生稻生殖特性的研究Ⅱ.胚囊育性、胚囊发育、胚胎发生和胚乳发育

利用整体染色激光扫描共聚焦显微镜术（WCLSM）,对采自广东省高州市6个地点共141个编号的高州普通野生稻的成熟胚囊育性和胚囊形成发育特点等进行研究。结果表明,供试的绝大多数高州普通野生稻材料成熟胚囊均存在不同程度的育性异常现象,包括雌性生殖单位退化、极核位置异常、极核数目异常、胚囊退化等。这些异常结构的胚囊由于没有正常的卵细胞,不能正常受精,影响子粒结实。141个编号平均异常胚囊频率为11．11％,最高异常率为67．86％。高州普通野生稻胚囊发育过程与正常栽培稻一致,属寥型。对一些结实率偏低材料的研究,发现在胚囊发育过程的不同时期存在一些异常现象,包括功能大孢子退化,二至八核胚囊发育异常等。对柱头上的花粉量调查,发现观察的69个编号中,多数编号柱头上花粉量偏少。研究表明,花粉量偏少影响受精是导致结实率偏低的最主要原因之一。本文对导致结实率偏低的综合因素进行了讨论。     

The pleiotropic ABNORMAL FLOWER AND DWARF1 affects plant height,floral development and grain yield in rice

Moderate plant height and successful establishment of reproductive organs play pivotal roles in rice grain production. The molecular mechanism that controls the two aspects remains unclear in rice. In the present study, we characterized a rice gene, ABNORMAL FLOWER AND DWARF1 (AFD1) that determined plant height, floral development and grain yield. The afd1 mutant showed variable defects including the dwarfism, long panicle, low seed setting and reduced grain yield. In addition, abnormal floral organs were also observed in the afd1 mutant including slender and thick hulls, and hull‐like lodicules. AFD1 encoded a DUF640 domain protein and was expressed in all tested tissues and organs. Subcellular localization showed AFD1‐green fluorescent fusion protein (GFP) was localized in the nucleus. Meantime, our results suggested that AFD1 regulated the expression of cell division and expansion related genes.