植物根系是植物吸收水分和养分的主要器官,也是植物感知环境的重要器官,其在土壤中的分布大小直接影响地上部分的营养生长和生殖生长。因此,遗传剖析根系发育的分子机理对理解植物生长发育和环境响应具有重要生物学意义,同时对农业产量生产具有直接的指导意义。双子叶植物根系属于直根系,主要由主根和侧根组成,而单子叶植物根系属于须根系,主要由主根、不定根和侧根组成。在早期双子叶植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)根系研究中,利用正向遗传学研究策略已获得丰富的根系发育缺陷突变体,大多与生长素合成、信号传导途径有关。相对于拟南芥,禾谷类作物根系突变体的研究仍很缺乏。因此,开展水稻(Oryza sativa)根系生长素抗性突变体的筛选对进一步研究生长素调控水稻根系生长发育的分子机理具有重要的生物学意义。本实验主要开展了以下几项研究工作:(1)建立水稻根系生长素抗性突变体筛选体系;(2)对60Co γ射线诱变的水稻黄华占突变体库进行生长素抗性突变体筛选;(3)生长素抗性突变体根系及农艺性状的分析鉴定;(4)建立F2分离群体和引物多态性筛选。具体研究结果如下:(1)测定了 2,4-D 不同浓度(0、0.01、0.05、0.1、0.5、1.0 和 5.0 μM)对野生型水稻黄华占主根伸长的影响,确定0.5μM 2,4-D为最佳筛选浓度。(2)利用0.5 μM 2,4-D对经60Co γ辐射诱变的黄华占突变体库进行筛选,共获得188个候选生长素抗性突变体。经过鉴定最终确定有3个具有稳定生长素抗性的突变体株系,分别命名为ZC-70、ZC-135和ZC-136(分离出ZC-136-1和ZC136-2两个株系)。(3)突变体根系表型分析表明,生长素抗性突变体ZC-70、ZC-135和ZC-136-1具有正常的不定根和侧根数目及其伸长长度,而突变体ZC-136-2的不定根和侧根形成与发育却被促进,并且发现前3个突变体的不定根和侧根形成与伸长对外源生长素均表现出抗性。农艺性状鉴定结果表明,ZC-70的结实率、千粒重、单株产量均下降,而籽粒长度和宽度均增加;ZC-135除结实率外,其余产量性状均下降;ZC-136-1除籽粒长度外,其余产量性状均下降;ZC-136-2除籽粒宽度外,其余产量性状均无受影响。这些分析结果表明,ZC-70、ZC-135和ZC-136-1参与调控水稻产量性状的形成与发育,对农业产量生产具有潜在的应用前景。(4)突变体分别与日本晴(粳稻)、9311(籼稻)和黄花占(籼稻)进行人工杂交,获得部分F2分离群体。F2分离群体生长素抗性呈现3:1分离比,暗示突变性状由单隐性基因控制。利用PCR技术和日本晴和黄花占基因组DNA,筛选获得48对SSR(simple sequence repeats)多态引物,为后续图位克隆奠定基础。