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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（898）

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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6 水稻LOC_Os01g70140和LOC_Os01g70150基因结构及其突变体表型
(A) LOC_Os01g70140和LOC_Os01g70150基因结构及CRISPR突变体突变位点; (B)-(D) 花粉成熟期花药和雌蕊形态(bars=1 mm); (E)-(G) 成熟花粉粒I₂-KI染色(bars=100 μm)。

正文中引用本图/表的段落

由于S3位点位于LOC_Os01g70140和LOC_Os01g70150基因间区, 且在突变体中, 这2个基因区都未发现其它突变, 因此推测该位点可能通过抑制启动子活性而影响基因功能。为了验证LOC_Os01g70140和LOC_Os01g70150与突变体不育表型的关系, 我们在武运粳中对这2个基因分别进行了CRISPR敲除(图6A), 获得LOC_Os01g70140和LOC_ Os01g70150的单基因纯合突变体cr-140和cr-150。在扬花期, 分别对敲除突变体和野生型小花进行解剖观察, 结果发现cr-140和cr-150的花药和雌蕊形态与野生型无明显差异(图6B-D)。对同时期的花粉分别进行I₂-KI染色, 发现cr-140和cr-150突变体的花粉粒形态正常并且可着色(图6E-G); 突变体植株结实正常; 因此推测LOC_Os01g70140和LOC_Os01g70150不是控制ms102突变体不育表型的基因。

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