《植物生理学报》 2020, 56(2): 189-199

水稻和玉米叶表皮突变体的筛选和鉴定

周文期, 寇思荣, 连晓荣, 杨彦忠, 刘忠祥, 王晓娟, 何海军, 周玉乾*

甘肃省农业科学院作物研究所, 兰州730070

通信作者：周玉乾；E-mail: yuqianzhou2008@163.com

摘　要：

在单子叶植物尤其是禾谷类作物水稻(Oryza sativa)及玉米(Zea mays)中, 对表皮发育过程及控制其发育的基因研究较少, 调控表皮形态建成的分子机理仍不明朗, 本研究拟为阐明单子叶植物表皮形态发育及分子机理研究提供原始材料及候选基因。本研究经1 mg·L^-1的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变水稻‘中花11’干种子, 构建了水稻突变体库, 并用0.5 mg·L^-1的EMS诱变玉米自交系K22花粉, 构建了玉米突变体库。利用牙齿树脂合成印迹技术, 分离到调控水稻表皮形态建成相关突变体E202和E330。 E202株型矮小, 叶片卷曲, 有两个气孔簇生,E330表皮细胞边缘凸出减弱, 表皮平滑。分离到调控玉米叶形态建成相关突变体sep-1 (smooth epidermal pavement cell lobes-1)和dsp-1(disturbed stomatal pattern-1), 并发现sep-1突变体表现出平滑的表皮细胞形态, dsp-1气孔簇生分布。分别对这些突变体进行了表皮形态、发育鉴定及遗传学分析, 构建了F₂群体, 将对调控表皮形态建成的候选基因进行图位克隆。植物表皮细胞是研究植物生长发育、细胞分裂与分化、形态建成的理想模型, 对它们的相关研究已成为近年来的热点。水稻和玉米作为最重要的粮食作物, 对其表皮发育的研究具有重要的理论意义和潜在农业应用价值。

关键词：水稻; 玉米; 气孔; 叶表皮细胞; 气孔图式

收稿：2019-08-21   修定：2019-11-26

资助：国家自然科学基金(31860384)和国家重点研发计划(2018YFD0100202-3和2016YFD0100103-19)。