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花青素性状具有肉眼可见,不影响其他性状发育,受多个基因控制等特点,在杂交种的纯度鉴定,目的基因的瞬时表达,转基因指示中有重要作用,是研究多基因控制单一性状的典范,在基因互作研究中占有重要地位。水稻芽鞘紫线是在种子出芽后,胚芽鞘两侧各出现的一条清晰可见的紫色线条。由于该性状表达时期极早（出芽期）和稳定,又具有“双亲芽鞘无紫线但其F1有紫线”的遗传现象,为我们利用该性状快速、准确、经济地鉴定杂交种纯度提供了可能,相关基因还具有发展成水稻来源的色素报告基因的潜在可能。为了促进其应用,我们通过解剖和细胞学观察、精细定位、克隆测序、半定量和定量RT-PCR以及转基因等工作,进行正、异常材料的外观和组织结构比较、候选基因的筛选、紫线功能缺失原因分析、部位表达特异性和相互关系分析以及OsAi基因的转基因等研究;通过回交和杂交育种选育出了易于纯度鉴定的杂交组合,对芽鞘紫线法鉴定杂交种纯度的可靠性进行了验证,主要结论如下:1.有紫线材料和无紫线材料在组织结构上没有区别,仅是色素沉积上的差异在有紫线的R25的芽鞘上,对称分布着两条紫线;R25紫线处的薄壁细胞小而密集,芽鞘在此处显得薄而有缢痕,YR25芽鞘的外观及细胞学特征与R25在结构上无明显差异,只不过在相应位置无色素沉积。2.两个芽鞘紫线相关基因的精细定位和候选基因的确定用YⅡ-32A×R25的F2群体将OsAi基因定位于第11染色体的第8563749碱基到8614989碱基之间,该范围内的OsbHLH14基因的同源基因与色素途径有关,初步确定其为OsAi基因的候选基因;用中九A×R25的F2群体将水稻色素原基因C定位于第6染色体的RM5754和RM19665之间,这两个引物之间有一个MYB转录因子基因OsC1,与玉米的Pl/C1色素基因家族同源,初步确定其为C基因的候选基因。3.OsAi和OsC1基因在各自亲本间的差异及OsAi基因的mRNA序列3.1 OsAi基因的差异OsAi基因在DNA水平上差异较多,在起始密码和终止密码间共有24处差异,其中有三处导致氨基酸替换,但我们无法确定与性状的相关性。在突变型YⅡ-32B中,该基因不表达,使芽鞘紫线不表现。3.2 OsC1基因的差异无紫线的YR25的OsC1基因比正常的R25在第三外显子少10bp,其氨基酸序列移码并提前终止翻译,而且移码区位于MYB功能区域,这将无法启动下游结构基因的转录。3.3 OsAi基因的结构及mRNA序列获得OsAi基因mRNA的序列长度为1610bp,其中3’端UTR全长280bp,ORF长1284bp,5’UTR 46bp;该基因共有5个外显子,该序列比NCBI和Gramene等网站预测的基因结构多了一个外显子,且最后一个外显子向预测的3’端延伸了35bp.预测序列第4外显子实际含有一个内含子。4.OsAi和OsC1基因的进化分析OsAi基因不但在玉米,高粱,葡萄,拟南芥中有垂直同源基因,而且在水稻中还有水平同源基因OsB1,该基因控制紫叶和紫色果皮,OsAi基因同高粱、玉米及水稻中的相关基因聚成禾本科色素分枝;OsC1基因与高粱、玉米和小麦的相关基因形成禾本科分枝,与水稻中的其他MYB基因同源性低。5.OsAi和OsC1基因的部位表达特点及相互关系本研究中,OsAi基因仅在芽鞘中表达,其他器官不表达;OsC1基因在芽鞘和叶片中表达,其他器官极少表达;OsAi基因在无紫线的YR25中的表达和OsC1基因在无紫线的YⅡ-32B中的表达无大幅的上下调变化,说明OsAi和OsC1基因在芽鞘紫线的表现中是一种互补关系。6.OsAi基因功能验证载体的构建及转基因将OsAi基因全长及上游1504和下游1052bp,通过分段载入方式成功载入pCAMBIA1301,转化中花11获得了4株阳性植株,基因验证工作进行中。7.新选不育系YⅡ-32A和2081A所配组合能够用芽鞘紫线法进行纯度鉴定通过回交育种,将有紫线的Ⅱ-32A改造成了无紫线的YⅡ-32A,通过杂交育种,获得了新的不育系2081A（无紫线）,两个不育系同无紫线的恢复系泸恢17杂交,F1代均有紫线,表明可以用芽鞘紫线法鉴定所配组合杂交种子纯度。8.芽鞘紫线法鉴定杂交稻种纯度的结果可靠用盲试法、分子标记法和田间鉴定法对紫线法的鉴定结果进行验证,表明紫线法结果准确可靠:同其他纯度鉴定法相比,准确性不相上下,时间和费用大大减少,紫线法能够同时满足水稻杂交种纯度鉴定的准确、快速、经济的要求。