突变体花形态特征
突变体花形态特征
2024-07-29 18:57:01
植物花器官的发育是由多基因共同参与调控的复杂生物学过程。我们从水稻中发现了两种控制花器官发育的锌指类基因DL(DROPPING LEAF)和DsJAG的功能完全缺失突变体dl和Osjag。
DL功能缺失会引起叶片下垂,雌蕊转变为雄蕊,而OsJAG功能缺失则引起四轮花器官都发生改变,特别是雄蕊完全雌蕊化,与DL突变正好相反。为了更好地了解这两个基因的作用机理及其相互关系,本研究从形态特征及相关基因的表达调控两个方面对dl/Osjiag双突变体进行了详细分析,主要结果如下：
1.dl/Osjag双突变体的形态特征dl/Osjag的植株形态及花器官发育均明显异常。其植株形态与dl突变体相似,叶片中脉和叶鞘发育不全,表现出披叶的特性。
dl/Osjag小穗的各轮花器官原基数目不变,但随后四轮花器官的发育方向均发生明显转变。
dl/Osjag花器官发育的不同时期与单突变体dl和Osjag有部分相似之处。
其中,dl/Osjag的稃片和浆片与Osjag突变体类似,轮1的内／外稃呈弯钩状而不能闭合,但外稃更短小；轮2的浆片明显膨大伸长；而雄蕊与雌蕊原基的发育过程和dl突变体中雌蕊的异化过程类似,其6个雄蕊原基与1个雌蕊原基均发育成雄蕊状器官。
推测其发育过程可能是：
首先Osjag的作用使6个雄蕊原基雌蕊化；随后在dl的作用下；
6个雌蕊化的雄蕊的发育方向又被完全逆转,与轮4的雌蕊一起,发育成为7团雄蕊状器官,呈现多雄蕊而无雌蕊的表型。
2.基因表达分析通过Q-PCR比较各类花器官特征基因在单/双突变体中的表达水平,结果表明：
(1)在dl/Osjag的花原基发育初期,OsMADS14/15/2/4/16/58/1/7/19/8/6/17均有上调(其中OsMADS6显著上调),OsMADS5稍微下调,其余基因基本不变。
而在花器官发育成熟期,OsMDS6/19显著上调,OsMADS14/2/4/16/8基本不变,其余基因均有不同程度的下调(其中OsMADS3/5显著下调)。
这暗示DL/OsJAG基因可能通过影响花器官特征基因的表达水平来调控花器官的发育。
(2)分析不同类型的基因在dl、Osjag和dl/Osjag中的表达,发现某些基因在dl/Osjag突变体花原基发育初期的表达水平与Osjag突变体相似,后期随着双突变体雄蕊状器官的形成,表达水平又与dl突变体相似。
这些结果表明DL和OsJAG基因在
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