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水稻温敏雄性不育基因tms9-1的定位及单糖转运体基因对育性和灌浆的影响

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水稻光温敏雄性不育系是利用两系法实现杂交水稻育种的重要种质资源，为利用杂种优势提高水稻产量发挥了重要的作用。光温敏雄性不育基因是调控水稻光温敏雄性不育系育性转换的主要因子。研究发现控制水稻光温敏雄性不育性状的基因除了在水稻第4和11染色体外均有分布，其参与调控的机理可能各不相同。本研究以我国早期发现的温敏雄性不育系衡农S-1为材料，发现其育性对温度敏感。遗传分析表明衡农S-1温敏雄性不育性状受一对隐性基因控制，并且与生产上广泛应用的温敏雄性不育系Y58S、C815S和株1S等均不等位。进而利用分子标记技术结合BSA法，将控制其雄性不育性状的基因定位于水稻第9号染色体上，命名为tms9-1基因。同时，利用dCAPS标记将tms9-1基因的定位区间进一步缩小到两个dCAPS标记之间，相隔162kb。通过候选基因的BAC功能注释以及候选基因的测序结果证实，OsMS1基因在其第3外显子处发生了一个从C到T的碱基突变。进一步分析不同品种内OsMS1基因的DNA序列情况，发现这个SNP在衡农S-1中非常保守，而在其它光温敏雄性不育系、常规籼稻、常规粳稻中均未发现。因此，我们推测OsMS1基因为tms9-1基因的候选基因。通过OsMS1基因RT-PCR分析表明:OsMS1基因在明恢63与衡农S-1中的表达模式相同，SNP突变并没有改变OsMS1基因的表达特性;OsMS1基因在抽穗期水稻的穗部特异表达，而在叶片、茎秆等组织中未检测到其表达。通过表达谱的检索结果可知，OsMS1基因具有瞬间表达的特性，尤其是在花药长为1-3mm的时候在花药中的表达量最高，而在其他时期和其他器官几乎检测不到其表达。因此，可以预测 OsMS1基因与花药以及花粉的发育极其相关。通过OsMS1基因的生物信息学分析，发现该基因在不同的植物中，其氨基酸序列同源性非常高，也表明该基因在调控雄性不育方面具有重要的功能;而衡农S-1中的点突变正好处在一个预测的转录因子S-Ⅱ的中心区域，其调控由RNA聚合酶Ⅱ控制的转录延伸。因此，我们的研究鉴定了一个新的温敏雄性不育基因tms9-1并促进其分子机理的解析。此外，本研究中所用的与tms9-1基因连锁的标记可用于分子标记辅助育种。
　　淀粉含量占籽粒干物质重的75-90％，因此，籽粒中淀粉的合成和累积是决定产量的主要因素。在“源组织”的叶片、茎、叶鞘等组织中合成的光合作用产物，主要以蔗糖的形式通过长距离的运输后在水稻的籽粒等“库组织”开始卸载，蔗糖卸载主要受蔗糖合成酶(SUS)分解成为UDP-葡萄糖和果糖，而受蔗糖转化酶（INV）的分解后产生的葡萄糖和果糖。这些单糖通过单糖转运体基因跨膜转运，在细胞间和长距离的糖转运中起着重要作用。水稻单糖转运体基因是一个家族基因，目前，只有OsMST4、OsMST5和OsMST6等基因被证明具有单糖转运的功能，而大部分单糖转运体基因的功能未知。我们利用过量表达和RNAi技术改变OsMST、OsMST5、OsMST和OsMST8基因的表达后发现，在改变OsMST和OsMST8基因的表达后，转基因株系与对照相比，在千粒重、长宽比等性状方面发生了一定的变化，推测其在水稻的灌浆过程中具有一定的生物学功能。而在过量表达OsMST8基因的转基因植株中发现许多结实率显著下降的株系。因此，推测可能是OsMST8基因过量表达后的共抑制，使其对于环境胁迫敏感，从而降低结实率，这需要进一步的研究才能证实。

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