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花药及花粉发育是植物发育生物学的一个重要研究领域,花药及花粉发育异常会导致雄性不育。很多高等植物中都存在着雄性不育现象,从雄性不育突变体中克隆相应基因并研究该基因在花药及花粉发育过程中的作用是研究花药及花粉发育分子机理的一个重要方法。
本研究以模式植物拟南芥的一个雄性不育突变体ems18-29为材料,对突变体进行了形态鉴定、遗传分析和细胞学观察。形态学观察发现该突变体花丝短、花粉粒异常、果荚短小、不结实,突变体和野生型植株正反交结果表明雌蕊育性正常。遗传分析表明,ems18-29的不育性状是由单位点隐性基因突变所导致,将此基因命名为ms18-29。对野生型拟南芥和ems18-29突变体不同发育时期的花药制作石蜡切片观察,在花药发育的早期、中期,突变体和野生型的花粉发育和花药结构没有明显的差异,但在花粉发育的晚期,即花粉成熟期,在突变体中出现了很多畸形的花粉,而野生型的花粉几乎全部正常。
根据图位克隆的方法,利用F<,2>群体将ms18-29基因定位于第三条染色体分子标记WD和MSJ之间大约350KBB区间内,但在该区间已经有报道存在一个花粉发育相关基因At3g15400。为了确定与本研究定位的雄性不育基因是否为同一个基因,用PCR方法从突变体ems18-29中扩增了该基因并测定其序列,测序结果表明该基因中没有核苷酸发生改变,因此ms18-29很可能是一个引起雄性不育的新基因。目前正在进一步缩小突变基因的定位区间,从而克隆该基因,并对基因的功能进行研究。本项研究为克隆ms18-29基因并对进行其深入的功能分析奠定了基础。