水稻卷叶半不育突变体的鉴定及初步遗传分析

柯小刁

摘 要 本文选用粳稻品种野生型武运粳21作为对照对象，其种子经EMS诱变处理后在M1代筛选得到卷叶半不育突变体rlms1作为观察对象，通过对其农艺性状，可染率的对比分析以及对样本杂交处理后遗传特性的分析认为，卷叶半不育突变体突变性状主要受到1对隐形核基因控制，这对于后续有关水稻卷叶半不育突变体基因克隆问题的研究有着非常重要的意义与价值。

关键词 水稻；卷叶；半不育；突变体；遗传

水稻属于单子叶植物的模式之物，虽然有关其花粉发育分子机制的研究已经取得明显进步，但有关调控网络的研究以及发育过程分析仍然存在一定局限[1]，基因克隆领域也缺乏对叶片发育形态机制问题的系统研究。全新不育材料通过分离克隆的方式形成全新育性基因可实现对杂交水稻育种不育系种质范围的创制与扩展，研究意义非凡[2]。以下即围绕水稻卷叶半不育突变体材料进行分析，望能够为有关卷叶发育形态机制以及候选基因定位克隆等相关问题的研究奠定基础。

1 材料方法

1.1 材料种植

选用粳稻品种野生型武运粳21作為对照对象，其种子经EMS诱变处理后在M1代筛选得到卷叶半不育突变体rlms1作为观察对象。同时对对照对象、观察对象进行杂交处理，于2018年3月播种杂交后F2代群体，4月中旬进行移植栽培，野生型武运粳21与突变体rlms1每行种植10株，共5行，杂交后F2代群体每行种植10株，共50行。

1.2 农艺性状

分别对野生型武运粳21样本以及突变体rlms1样本卷曲度，千粒重，粒长以及结实率进行测定。样本成熟后收获粒籽并晒干，记录考种仪测量结果，重复3次试验取平均值作为千粒重标准，样本中分别选取10株3个稻穗对结实率进行测定，取平均值作为结实率标准。样本抽穗期分别取10株样本剑叶，倒2叶以及倒3叶叶长，叶宽进行测定，按照如下公式对卷曲度进行计算：

式1：卷曲度=（叶片完全展开最宽部位宽度-叶片最宽部位自然卷曲状态下两侧叶缘间隔距离）÷叶片完全展开最宽部位宽度×100%；

1.3 可染率

以水稻花药第12期为测定时间，对对照样本以及观察样本花粉进行I2-KI染色处理，经光学显微镜下进行镜检，随机选择3个大小相同的染色视野，对总花粉数，染色数，未染色数进行记录处理。

1.4 遗传分析

杂交处理后样本于2017年11月进行种植，生长发育期间对叶片以及农艺性状进行观察，F1代生长正常，成熟期收获得到F2代种子样本。于2018年3月进行种植，结果显示异常。

2 研究结果

2.1 农艺性状

rlms1在卷曲度方面高于60%，呈现出了明显卷曲形状，野生型武运粳在卷曲度方面仅为1.6%左右，对比差异非常显著，但在结实率方面rlms1为40.6%，野生型武运粳则为84.7%，对比差异同样显著。而在粒长方面，rlms1测得粒长为5.5mm，野生型武运粳测得粒长为5.6mm，对比并没有比较明显的差异。在千粒重方面，rlms1测得千粒重为24.6g，野生型武运粳测得千粒重为26.8g，对比虽有差异但并不明显。因此提示在农艺性状方面，突变体叶片卷曲程度高，结实率下降。

2.2 花粉碘染

对野生型武运粳21与突变体rlms1进行花粉碘染实验，测定I2-KI可染率，结果显示在体视镜可见同等大小观察视野下，野生型武运粳21花粉粒基本均染色深蓝，可染率达到96.7%，而突变体rlms1花粉粒染色效果较武运粳21明显更差，可染率在70.4%左右，两者差异明显。

2.3 遗传分析

杂交处理野生型武运粳21与突变体rlms1，处理结果显示，F1代叶片未见卷曲，隐性基因对卷叶半不育性状的控制效果不明显，F2代正常单株与卷叶半不育单株比例符合理论3：1标准，提示1对隐形核基因对卷叶半不育性状有明显的控制效果。

3 讨论分析

鉴于在光合作用以及水稻株型改良上叶片发挥的重要意义，中外大量研究学者围绕卷叶性状进行了系统的研究分析。研究结论指出[3]：水稻卷叶表型的出现会受到叶肉细胞紊乱分布异常发育、泡状细胞大小、膨胀、渗透压变化等一系列因素的影响。本研究中树脂切片结果表明，相较于野生型武运梗21，水稻卷叶突变体rlms1叶片边缘、邻近大叶脉以及叶片卷曲等部位的泡状细胞均呈现出明显的皱缩减小趋势，卷曲部位叶肉细胞排列因受到突变影响发生紊乱，对比野生型武运粳，厚壁细胞数量更多，厚度更高，但未影响其他部位发育情况。从这一角度上来说，水稻卷叶半不育突变体叶片向近轴面极度卷曲是受到厚壁组织厚度增加以及的泡状细胞皱缩，叶肉细胞排列紊乱等因素的影响所致。

同时，对比野生型武运粳21以及突变体花粉碘染结果可见，rlms1可染率仅为70.4%，明显低于武运粳21可染绿96.7%。同时，在花粉粒形态上，虽然多数可呈圆形，饱满度良好，但着色明显更浅。

在遗传分析结果中，F1代叶片均平展，结实率未见异常，F2代可见明显性状分离，该观察结果提示水稻卷叶半不育性状主要与1对隐性核基因控制因素相关。还需要特别注意的一点是，花、种发育受调控叶片发育基因的影响呈现出了多效性的特征，包括花器官发育以及花序情况。本次研究所得到的相关结果能够为有关水稻卷叶半不育突变体rlms1下一阶段有关克隆以及基因定位等相关问题的研究奠定基础，望能够引起有关人士的关注与重视。

参考文献

[1]朱秋强，于曙光，柯兰兰，等.转基因水稻叶片外卷突变体的机理[J].福建农林大学学报（自然科学版），2016，45（6）：655-661.

[2]龚晓平，况晓明，罗挺， 等.一个新的水稻内卷叶突变体的杂优组合生物学效应[J].农业科学与技术（英文版），2015，16（11）：2504-2508，2512.

[3]申奥，苏余燕，宋远丽， 等.两个水稻叶片反向卷曲突变体的表型及遗传分析[J].天津师范大学学报（自然科学版），2014，34（1）：67-71.