水稻是世界最重要粮食作物之一,提高水稻的产量及品质可以有效的解决全球粮食问题。花器官的性状和花器官形成过程是水稻产量最直接相关的因素,花器官发育相关基因的研究与应用有助于水稻产量及其品质的提高。通过对拟南芥和金鱼草等双子叶模式植物的深入研究,总结形成了植物花器官发育调控的经典ABC模型,随着研究的不断深入和更多花器官控制基因的发现,逐步发展为ABCDE模型。结合单子叶植物的花器官特征,目前普遍认为,水稻花器官发育更加符合ABCE模型。本实验室前期在育种群体蜀恢881/宜恢1577育种杂交后代发现一株能够稳定遗传的颖花发育突变体。其表型主要变现为颖壳不闭合,多重稃片,浆片突变为稃片或针叶型物,雌雄蕊出现数量和形态上的变化。本文对突变体进行了系统的表型鉴定、遗传分析和基因定位,主要结果如下:1、突变体花器官在多个表型性状发育上出现异常。突变体水稻由外到内表现出多重稃片、颖壳不闭合、整个内轮花器官裸露、浆片突变为稃片或针叶型物、雄蕊数目减少、雌蕊数目增多、种子畸形和结实率明显下降等。2、突变体表型从稃片原基分化开始出现,雌雄蕊原基分化也受突变基因严重影响。通过扫面电镜进行观察表明,突变体从一次枝梗原基分化到护颖原基分化均表现正常,稃片原基分化时开始出现多余外稃突起的突变体表型,雌雄蕊原基分化也出现雄蕊原基数目减少、雌蕊原基数目增加、双重外稃等突变类型。对突变表型的雌雄蕊表面、稃片表面进行扫描电镜观察,发现两者并无明显区别。制作半薄切片,对水稻颖壳进行横切面观察发现突变具有多重稃片,内外稃片不钩合。3、遗传分析表明该突变表型受一对隐性单基因控制。用突变体与野生型表型的籼稻9311建立F₂分离群体共计4201株,正常表型3188株,突变表型1013株,对此进行χ²检验(χ²=1.715<χ²_0.05=3.84),符合3:1的性状分离比,说明该突变表型受一对隐性单基因控制。4、该基因被定位于3号染色体RM14772和RM14784之间,物理距离为273.6kb。首先通过差异标记筛选、连锁分析和遗传作图,将该基因定位于3号染色体RM569附近,再通过加密标记进行染色体步查,最终将该基因精细定位于RM14772和RM14784之间,该区域物理距离为273.6kb。5、LOC＿Os03g17920被确定为目的基因的候选基因。首先通过在线预测,在定位区间包含40个预测基因,然后通过BSA性状定位测序分析,只有LOC＿Os03g17920、LOC＿Os03g17970和LOC＿Os03g18140三个预测基因存在候选突变位点。花器官表达量预测分析表明,LOC＿Os03g17970和LOC＿Os03g18140主要在种子和柱头等生殖器官中表达,在幼穗中表达量较低,而LOC＿Os03g17920在整个幼穗发育过程中都有较高的表达量。进一步对LOC＿Os03g17920基因序列分析表明,该基因在编码序列第512位碱基处发生一个G→GCGTCGTGCGCGC的插入突变,导致氨基酸插入和移码突变,最终导致编码蛋白序列和三维构象改变,这可能是导致出现突变体性状的原因。因此,将LOC＿Os03g17920确定为目的基因的候选基因。