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光敏核不育水稻的发现开辟了水稻“两系法”杂种优势利用的新途径，丰富了植物生长发育调控理论的研究内容。本课题以光敏核不育水稻品种农垦58S为材料，采用农杆菌介导的遗传转化体系，将CaMV35S启动子和自然启动子分别调控的、具有生长素生理效应的rolB基因导入农垦58S中，通过改变内源激素水平揭示植物激素在农垦58S育性表达中的作用；并结合形态考察，探讨rolB基因在水稻株型改良中的可能作用。经过对转化当代植株及其T1、T2代株系进行分子检测、形态鉴定、育性考查及内源激素水平和相关生理指标分析等系统研究，主要取得如下实验结果： 1、首次获得rolB转基因农垦58S植株。通过对转化再生植株进行Southern blot分析证明，获得CaMV35S启动子调控的rolB（CaMVBT）转基因当代（T0）植株56株，自然启动子调控的rolB转基因当代植株25株。关于rolB转基因植株形态发生和发育的变化在双子叶植物中已有较多报道，而在单子叶植物中鲜有报道。 2、导入rolB基因能显著改变农垦58S的形态，并因启动子的不同表型性状存在差异。 （1）CaMVBT转基因植株表现显著的形态变异。与组培再生当代植株及原始材料比较，T0代多数植株（约占53.6％）矮小、畸形，生长势极弱，分蘖减少，叶片变小，卷曲或皱缩，穗轴扭曲，花序和花器官变小或退化，长日和短日条件下完全败育，甚至一些植株组织坏死，难以正常生长；而另部分植株能正常生长且少量结实，但植株矮小、丛生，顶端优势减弱，叶、花序和颖花等器官有不同程度减小，颖花分化少，一些植株叶片卷曲或皱缩，表现为内源生长素水平过高的植株表型性状。这些表型特征大多与前人在双子叶植物中所观察到的现象极为相似。T1、T2代植株也表现与其T0代亲本相似。T2代植株株高仅为原始材料的61.6％、组培再生后代植株的68.0％；单株分蘖数较原始材料增加39.4％，较组培再生株后代增加36.9％。 （2）自然启动子调控的rolB转基因农垦58S中，少数T0代单株表现植株较矮小、茎杆细、叶片有卷曲或皱缩、生长势减弱、可育条件下败育等与CaMVBT转化的T0代部分单株相似的表型。多数T0植株及其后代主要体现rolB基因具有维持顶端优势的生理效应，即株型紧凑、挺立，分蘖数减少，株高略低；同时叶绿素含量上升，叶色深绿，颖果着生密度略高等。从部分植株后代中分离得到一些株型有明显改良，而叶片、颖果大小和种子千粒重无明显变化的株系，具一定的应用价值。但大部分转化当代及其后代植株因叶片变小，颖果体积缩小，千粒重下降及库容受限等，生产上应用价值较小。 3、导入rolB基因能明显改变农垦58S的长日不育特性。 （1）能正常生长的CaMVBT转基因T0代植株部分在长日不育条件下有不同育性表现，其中69.2％的单株花粉育性低于组培再生当代（R0）对照，并且虽能少量结实，但种子瘦小、无活力;另部分植株花粉育性约为R0对照株的2倍，但结实率（2.2%）低于R0对照株（3.2%），而且种子变小，库容受限，种子发芽率显著降低，而R0对照株种子能正常发芽。后代植株在长日不育条件下可育性明显升高，短日可育条件下花粉育性降低，光敏性减弱。在2002年遭受盛夏低温影响的长日照条件下自交结实率和花粉可育度，组培再生凡代植株分别为8.9士8.4%，9.7士16.3%;农垦585原始材料分别为9.9士9.4%和8.8士12.8%:而转基因几代植株则自交结实率和花粉可育度分别增至28.1士12.0%和22.4士13.1%。短日条件下自交结实率和花粉可育度，组培对照分别为45.3士5.1%和61.9士7.0%;原始材料分别为58.9土13.0%和60.4士17.2%，转基因乃代植株分别为46.2士n.7%和40.6士18.1%。 （2）自然启动子调控的rolB转基因农垦58sT0代可育植株及其后代株系的育性表达也发生不同程度变化，长日条件下可育度升高，短日条件下育性与对照基本相近，光敏性减弱，但减弱程度小于Cal吸VBT转化材料。如长日条件下三个几代纯合株系平均自交结实率为17.3%27.0%，花粉可育度为35.9%41.8%;短日条件下平均自交结实率为45.3%57.5%，花粉可育度为50.3%65.0%。 4、导入rolB基因能显著改变内源激素水平。 （1） Cal吸VBT转基因T:代植株在不同光周期条件下叶片和幼穗内源IAA水平极显著升高。与原始材料比较，长日条件下的IAA水平叶片中提高109%，幼穗提高216%;短日条件下叶片升高124%，幼穗升高122%;而组培再生凡代植株则保持与原始对照相似的较低水平。同时，转基因株叶片和幼穗iPAs和GA水平在长日条件下也有较大程度上升，但短日条件下与对照无明显差异。不同光周期条件下转基因植株叶片和幼穗中ABA水平与对照差异不显著。 （2）自然启动子调控的rolB转基因T:和几代植株在不同光周期下叶片中和长日条件下幼穗中IAA水平明显高于对照植株，而短日条件下幼穗IAA水平却与对照水平相近。长日条件下T:代植株叶片较对照提高36%，幼穗提高57%;短日条件下叶片LAA水平提高49%。同时也发现转基因株叶片和幼穗识As和GA水平在长日条件下也有不同程度提高，而在短日条件下则与对照无明显差异。ABA水平在不同光周期下与对照无明显差异。