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水稻雄性不育突变体ms102的鉴定和基因定位

王霞, 严维, 周志勤, 常振仪, 郑敏婷, 唐晓艳, 吴建新

植物学报 2022, 57 (1): 42-55. DOI: 10.11983/CBB21158

摘要（900）

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水稻(Oryza sativa)隐性核雄性不育突变体是第三代杂交水稻技术的核心。为了挖掘优质雄性不育突变体, 该研究通过筛选优质籼稻黄华占(HHZ)的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变突变体库, 获得1个雄性不育突变体ms102 (male sterility mutant 102)。该突变体营养生长正常, 但花药不开裂, 花粉败育。细胞学分析表明, 突变体花药绒毡层不能正常降解, 导致小孢子发育异常; 遗传分析表明, 该突变体的不育表型由1个已报道编码酰基转移酶的DPW2基因突变造成。研究获得了1个隐性核雄性不育突变体, 进一步证实了DPW2基因在水稻花药发育中的功能。

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图1 水稻ms102突变体表型分析
(A) 成熟期植株的表型(bar=9 cm); (B) 成熟期野生型(WT)和ms102突变体分蘖数统计(n=23); (C) 扬花期野生型和ms102突变体叶色(bar=1 cm); (D) 去掉颖壳的成熟小花(bar=1 mm); (E) 扬花期的小花, 箭头指示开裂的花药(bar=1 cm); (F), (G) 野生型和ms102突变体的成熟花粉I₂-KI染色(bars=50 μm); (H) 成熟期稻穗(bar=2.4 cm)

正文中引用本图/表的段落

通过筛选EMS诱变的水稻突变体库, 我们获得1个完全雄性不育的突变体, 命名为ms102。该突变体植株株型、分蘖数及叶色等农艺性状均与野生型(wild type, WT)无显著差异(图1A-C)。在水稻开花期, 对突变体与野生型小花进行解剖分析, 发现与野生型相比, 突变体花药细小, 雌蕊发育正常(图1D)。花粉成熟后, 野生型的花药可以正常开裂, 但突变体的花药不能正常开裂(图1E)。对成熟期的花粉进行I₂-KI染色观察, 发现突变体的花粉粒皱缩不规则, 染色表现为典败(图1F, G)。ms102突变体植株最终表现为不结实(图1H)。ms102突变体与野生型黄华占杂交的F₁代所有植株育性均正常。F₂代群体出现育性分离, 统计分析发现可育植株与不育植株的比例符合3:1的分离比(表3), 表明ms102突变体的雄性不育表型由单个核基因隐性突变造成。

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