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水稻是世界上重要的粮食作物之一,全世界超过50%的人口以水稻为主食,因此不断提高水稻的产量意义重大。杂交水稻在生产中的推广应用,为我国乃至全世界的水稻增产做出了十分重大的贡献,水稻育性中的雄性不育性是杂种优势能够有效利用的基础。在水稻雄性生殖发育中,花药和花粉的发育都扮演着十分重要的角色,而正常的花粉壁形成过程对花药的发育有着必不可少的作用。在水稻生长发育过程中,花粉壁能够保护雄性配子免受各种环境胁迫和病原体攻击,并促进花粉萌发。绒毡层细胞中孢粉素的生物合成对花粉壁的形成至关重要。近年来,在单子叶模式植物—拟南芥的花粉壁发育过程特别是孢粉素代谢研究方面取得了一定进展,但水稻花粉壁形成中的孢粉素合成分子机制知之甚少。因此,为了增加对水稻花粉发育方面的了解,本实验通过筛选EMS诱导的籼稻品种9311突变体文库,获得了一份雄性不育突变体材料ospks2-1,并对其进行了一系列的形态学、细胞学和遗传学的分析鉴定。主要研究结果如下:1.突变体ospks2-1的表型分析。ospks2-1表现出正常的营养生长,花序和花形态,但其具有比9311更小和颜色更浅的花药。ospks2-1花药的花粉粒数少于9311,花粉粒不能被I2KI溶液染色。花药半薄切片、扫描电镜、透射电镜结果显示突变体的雄性不育表型主要是由于其花粉壁缺陷引起的。2.OsPKS2的MutMap克隆。我们利用MutMap方法鉴定出导致该雄性不育表型的SNP突变。该突变位于LOCOs07g22850基因的编码区,导致其编码蛋白发生从Ser163（AGC）到Asn（AAC）的氨基酸取代。进一步的连锁分析发现,在F2群体中该突变与雄性不育表型共分离。对LOCOs07g22850基因进行基因敲除,敲除突变体的表现与ospks2-1的不育表型相同。因此我们确定LOCOs07g22850就是OsPKS2。3.OsPKS2相关蛋白质的进化分析。OsPKS2编码一个植物特异性III型聚酮化合物合成酶,单双子叶植物中的相关蛋白分析发现,OsPKS2是拟南芥PKSB/LAP5的同源蛋白,并且在单子叶植物和双子叶植物之间是保守的,表明OsPKS2在花粉壁形成中的生物学功能可能与PKSB/LAP5相似。4.OsPKS2的表达模式分析。qPCR、GUS组织化学染色以及原位杂交结果均显示,在花粉发育过程中OsPKS2在花药绒毡层中特异表达,符合该基因控制水稻花粉发育的功能。亚细胞定位结果显示OsPKS2蛋白主要定位于内质网上。这与拟南芥中PKSB/LAP5的蛋白定位相似,进一步暗示它们二者可能具有相似的功能。5.ospks2-1中花粉发育相关基因的表达分析。我们使用qPCR对比分析了花粉发育相关基因在9311和ospks2-1花药中的表达量。结果暗示一种可能的水稻花粉壁发育中孢粉素前体代谢的反馈调节。此外,OsPKS2参与的花粉发育途径可能独立于受OsDEX1调控的花粉发育途径。综上,我们的结果表明,OsPKS2是控制水稻雄性育性的一个关键基因,它参与了绒毡层细胞中孢粉素前体的合成以调节花粉壁的形成。