水稻是我国重要的粮食作物之一,也是单子叶模式植物,其花器官的形成和发育与水稻产量密切相关。对水稻花器官发育相关基因的克隆和功能分析不仅有助于进一步认识水稻花发育的调控机理,也在未来高产育种中具有重要的实践意义。本研究中,我们从在CJ06和TN1的代换系中发现一个雄蕊和雌蕊发育缺陷的不育突变体,将该突变体命名为dps2(defective pistil and stamens 2)。在大田常规种植条件下比较了突变体dps2和野生型CJ06的主要农艺性状差异及花器官形态特征;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;结合转录组测序和RT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。研究结果如下:dps2突变体抽穗期变长,小穗内稃和外稃发育正常,不能正常开颖扬花,成熟期小穗内部有花器官残留,且不能正常结实。突变体dps2其它农艺性状如株高、分蘖数、穗长、一次枝梗数、二次枝梗数无明显改变。dps2突变体雄蕊出现不同程度的皱缩,颜色透明呈浅黄色,雄蕊的数目增多,雌蕊皱缩且柱头数目增多;进一步观察发现,dps2突变体花药腔室塌陷,外表皮细胞褶皱且排列不规整,外表面光滑且没有蜡质和角质等线状物质分布,内无可见小孢子,亦有部分花药能形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状,故突变体仅少量花粉具有活性。此外,dps2突变体的胚囊发育受到影响,胚囊中央无极核结构并出现细胞退化的痕迹。遗传分析发现dps2突变体受隐性单基因控制,通过图位克隆的方法,我们将DPS2基因定位于第4号染色体短臂上91.2 Kb的区间内,该区间内未见报道的花器官发育相关基因。通过转录组测序分析发现,与野生型相比,dps2突变体中731个基因上调,1679个基因下调,这些差异表达基因参与生物代谢、生物调节过程等,其中9个基因涉及生长素的合成及信号转导途径。通过实时荧光定量PCR,发现dps2突变体中生长素合成相关基因TDD1的表达显著降低,生长素响应基因OsIAA3、OsARF11、OsARF3、OsARF15的表达显著升高,MADS-box基因家族中的B类基因OsMADS2、OsMADS4、OsMADS16和E类基因OsMADS1、OsMADS6、OsMADS7、OsMADS8在dps2中的表达显著升高。以上结果表明DPS2的突变可能影响生长素的合成或代谢,dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致不育。推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。