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同源四倍体水稻是二倍体水稻通过染色体加倍获得的新种质。由正常二倍体水稻加倍成的同源四倍体水稻已有许多研究,但由水稻胚囊发育突变体加倍的同源四倍体水稻却鲜有报道。为此,本研究利用一份水稻胚囊发育突变体加倍而成的同源四倍体水稻新种质(MPE)为材料,开展以下研究:一是通过高通量测序技术对其全基因组进行重测序,研究其基因组DNA变异,并筛选与胚囊发育变异可能相关的基因;二是利用WE-CLSM(整体透明曙红染色激光共聚焦显微术)对MPE胚囊发育过程进行研究。主要研究结果如下:(1)同源四倍体水稻新种质MPE全基因组变异。同源四倍体水稻新种质MPE全基因组变异明显。与其二倍体原种E246比较,MPE全基因组具有87229个SNP和11022个InDels,平均每100Kbp存在23.37个SNP和2.95个InDels。错义突变和大效应变异位点共涉及369个基因变异,其中10个基因可能与胚囊发育有密切的关系,包括两个在子房中特异表达的基因,即Os02g0292600和Os06g0565200。MPE及其二倍体原种中共鉴定出17375个和17171个结构变异(SV)。MPE十粒谷粒长、十粒谷粒宽、十粒谷粒长宽比、主穗长平均值分别为11.62cm、3.42cm、3.40、22.64cm,花粉和胚囊育性分别为25.38%和18.32%。(2)同源四倍体水稻新种质MPE胚囊发育过程。同源四倍体水稻新种质MPE胚囊发育过程与正常二倍体基本一致,经历了孢原细胞形成期、大孢子母细胞形成期、大孢子母细胞减数分裂期、功能大孢子形成期、单核胚囊形成期、胚囊有丝分裂期(二核胚囊期、四核胚囊期)、八核胚囊发育期、胚囊成熟期等八个时期。MPE胚囊发育还出现多种异常,包括单核胚囊形成以前发育停滞或退化、二核与四核时期核位置或数目异常、八核胚囊发育期核膨大数目异常、七细胞八核各组件位置和数目异常等,导致成熟胚囊育性低下。综上,同源四倍体水稻MPE胚囊发育过程中存在多种异常类型;基因组变异明显,其中与胚囊发育相关的基因变异可能与胚囊育性低有关,有关分子机理值得进一步研究。