普通野生稻矮化突变体的株高与分蘖基因的QTL 定位及主效基因的遗传分析

为了挖掘和克隆更多控制株高与分蘖的基因应用于水稻育种,利用多分蘖普通野生稻矮秆突变体与少分蘖高秆南特号组配杂交组合F1并构建分离群体F2;并且对该群体的株高与有效分蘖数进行性状遗传分析以及基因型检测,利用IciMapping V3．0对株高与分蘖数进行QTL连锁遗传分析。结果表明,两亲本的株高与分蘖数均为多基因控制的数量性状,且存在极显著的正相关;利用平均分布于水稻12条染色体上的345对分子标记对两亲本普通野生稻矮秆突变体与南特号进行多态性筛选,共筛出194对差异明显的多态标记,多态率为56．23％;利用122对基因型清晰的多态标记对571株F2分离群体进行连锁分析,共获得33个与株高相关的QTLs,19个与分蘖数相关的QTLs;检测到1个与株高有关的主效QTLs,定位于1号染色体RM302～RM104标记之间,对表型贡献率达71．72％。找到一个控制株高的主效QTL,与分子标记RM302和RM104紧密连锁,对株高具有极强的矮化效果,该结果为进一步克隆矮秆基因与株型分子育种提供理论基础。     

水稻多蘖矮杆突变体htd7(t)的遗传分析与基因定位

分蘖是水稻最重要的农艺性状之一,其决定水稻的最终产量。多蘖矮杆突变体htd7(t)是粳稻品种‘日本晴’经350 Gy 的60Co-γ射线辐射处理后产生的突变体。为了克隆HTD7(t)基因,将htd7(t)与‘9311’配制正反杂交组合进行遗传分析发现,htd7(t)多蘖矮杆性状是受1 对隐性核基因控制。利用SSR分子标记将HTD7(t)初步定位在第11 染色体分子标记RM21 与RM254 之间,遗传距离分别为5.6 cM和3.2 cM。利用已经公布的水稻基因组数据,在该基因附近新发展了13 对InDel 标记,对HTD7(t)进行精细定位。根据定位结果构建覆盖HTD7(t)基因的BAC 重叠群,最终将HTD7(t)定位在InDel11-3 和InDel11-5之间的64.8 kb的物理距离内。     

一个控制水稻侧生小穗形成基因的遗传定位分析

水稻的穗是一个典型的圆锥花序,其发育形态直接影响水稻产量。本研究利用本课题组创建的水稻"中花11号"T-DNA插入突变体库,通过表型筛选鉴定了一个稀穗突变体。该突变体在营养生长阶段表现为分蘖数减少,生殖生长阶段稻穗一次枝梗发育正常、但二次枝梗数和侧生小穗数目显著减少,表现为明显的稀穗表型。分子检测结果表明该突变体不是由T-DNA插入导致的。通过与籼稻品种"珍汕97"构建F2遗传定位群体遗传分析表明:该突变性状受一个隐性基因所控制。采用图位克隆的方法将目标基因定位于4号染色体上的SSR标记RM16880和RM1205之间约120 kb范围内。基因组序列分析表明:该突变体是由于LAX2基因序列缺失60 bp所导致。该突变体是LAX2的一个新的等位突变体,命名为lax2-4。lax2-4为研究LAX2控制水稻穗形态建成的分子机制积累了遗传材料。     

陆地棉高秆突变体的激素变化与Tp基因的染色体定位

以高秆突变体高秆1号为试验材料,常规品种N099为对照,利用酶联免疫法测定突变体种子浸泡24 h后种胚中激素含量。结果表明,高秆1号的3种激素GA3、ZR、IAA的含量均高于对照,其中GA3的含量显著高于对照。杂交F1表现为:GA3含量显著高于两亲本,但ZR、IAA含量比正常株高亲本还要低。这暗示高秆1号是一种GA3富集型突变体;而与ZR、IAA关联不大。采用陆陆杂交群体对高秆基因进行染色体定位,有4个SSR分子标记与Tp基因连锁,分别是NAU2083、NAU4045、NAU2419和NAU4044,位于Tp基因两侧的分子标记为NAU4045和NAU2419,其遗传距离分别为7.4 c M和41.2 c M。由此,将陆地棉的一个高秆突变体基因Tp定位在棉花Chr.1上。     

水稻细卷叶突变体nrl2(t)的遗传分析和基因定位

研究调控水稻叶片发育基因对水稻功能基因组学和株型改良有着重要的意义。本研究从籼稻恢复系缙恢10号的EMS突变体库中发现一个水稻新型突变体,命名为nrl2_(t)。该突变体叶片卷曲、变细、伸长,茎秆变细,抽穗期提前,叶绿素含量增高,孕穗期剑叶生长素含量降低,而幼穗中生长素含量有所提高。遗传分析表明该性状受一对隐性基因控制。利用SSR标记将该基因定位于第3染色体SSR标记s3RM1和s3RM3之间,物理距离约为114 kb。研究结果为该基因的克隆及进一步揭示细叶卷曲形成的分子机理奠定了基础。     

水稻显性矮秆基因D55的精细定位

为了改良水稻品种的株型,本研究利用来源于普通野生稻的矮秆突变体lb4d与栽培稻品种(系)187R、广恢998杂交产生的F2群体对显性矮秆基因D55进行了精细定位。结果发现,D55基因对水稻株高具有较强的矮化作用,表现为显性矮秆。在日本晴、广恢998、187R等不同的遗传背景条件下,D55基因造成水稻株高降低30%左右;利用水稻SSR标记引物,D55基因首先被定位在水稻第11号染色体上RM5704和RM202之间3.53 cM区域;为了进一步精细定位D55基因,参考水稻品种日本晴的基因组序列,在D55基因附近区域寻找插入缺失序列,在RM5704和RM202之间发展了4个插入缺失标记,利用这4个标记将D55基因精细定位在indel A-7和indelg-15之间的53.1 kb区域。本基因精细定位的结果为D55基因的图位克隆提供了帮助。     

一个水稻长穗颈突变体eui1(t)的鉴定和基因定位

利用EMS(甲基磺酸乙酯)诱变优良恢复系缙恢10号种子,在其后代获得了一个长穗颈高秆突变体,暂命名为eui1(t)。与诱变亲本相比,倒一节间、倒二节间和穗颈显著伸长,其中,顶节间伸长最为明显。遗传分析表明,该性状受一对隐性核基因控制。利用西农1A/eui(t)的F2群体进行基因定位,初步将eui1(t)基因定位在第5染色体长臂末端,位于SSR分子标记RM3321和RM26内侧,分别相距12.3cM和15.8cM。     

水稻半育突变体sfp10的生理特征分析及基因定位

以水稻花粉半育性突变体lsm与籼稻93-11构建的高世代回交导入系semi-fertility plant 10(sfp10)为研究对象,与野生型93-11相比,突变体在在株高、叶长、叶宽、分蘖数、花粉数量等农艺性状上均未发现显著差异,但花粉育性却显著下降。花粉镜检及花粉发育后期的扫描电镜观察结果显示,sfp10突变体部分花粉在发育后期淀粉积累减少并最终败育。花粉发育相关生理指标检测结果表明,突变体花药中脯氨酸和淀粉的含量显著下降;蔗糖在突变体穗部上游组织(源叶、库叶、茎)中积累量显著增加,但穗部含量却明显减少,说明蔗糖到穗部的运输过程受到影响。遗传分析表明,sfp10突变体性状受1对隐性核基因控制,基因初定位将突变位点定位于水稻10号染色体RM25389和RM25404之间的398 kb区间内,该区间包含3个与蔗糖转运相关的基因和1个与淀粉合成相关的基因。本研究为进一步开展花粉半育性调控基因的精细定位、基因功能及调控机制的深入研究奠定基础。     

一个水稻半矮化突变体基因的初步定位

发掘和鉴定控制水稻株高的基因,实现对水稻株高的定向改良,具有重要的理论意义和应用价值。利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变水稻恢复系R30,获得了一个能稳定遗传的半矮化突变体(sd-ch)。将sd-ch作母本,与"泸恢17"进行杂交,构建F2群体,进行遗传分析,并用SSR分子标记对sd-ch进行定位。结果表明,F1表现为正常亲本高度,F2群体株高出现性状分离,正常高度植株和半矮化植株数量分别为401和143,比值为2.8,经卡方检测符合3:1,表明sd-ch受隐性单基因控制;通过SSR分子标记对sd-ch进行定位,第8染色体上SSR标记RM6028从F2群体101个隐性表型单株中检测到2个单交换株,交换率为0.99%。该基因被定位于RM6028附近,遗传距离为0.99 c M。本研究对sd-ch的初步定位,以及对其进行精心定位、克隆和应用奠定了基础。     

一个水稻披叶突变体的遗传分析和基因定位

在杂交育种后代中,发现了一个叶片披垂的突变体,暂命名为dl(t).通过两年观察,表现稳定遗传.以该突变体为父本,Y2B和缙香2B分别为母本配制杂交组合,F2遗传分析表明,该披叶性状由一对隐性基因控制.利用突变体与Y2B杂交得到的F2代群体进行基因定位,发现dl(t)基因位于第3染色体短臂上标记RM6038和RM5347之间,遗传距离分别为3.99 cM和0.94 cM.进一步在两标记之间发展新的分子标记,将该基因定位在RM6038和RM7576之间,分别相距3.99 cM和0.47 cM,且与RM1324共分离.这一结果表明该基因可能与已报道的水稻披叶突变基因dl(drooping leaf)等位.但该披叶突变体除叶片表现披垂外,其他性状与所有已报道的dl等位基因都不同,特别是花器官性状发育正常,这显然与已有报道的dl等位基因不同.     

一个水稻多柱头突变体的形态特征和基因定位

水稻产量和品质受花器官发育的直接影响, 因此对水稻颖花发育机理的研究将有助于水稻产量和品质的遗传改良。在籼稻C2与2480的杂交后代中发现了一个多柱头突变体, 与野生型相比, 该突变体植株矮化、穗变小、开花延迟和育性降低。颖花解剖发现, 其浆片正常, 柱头和雌蕊数量增加, 雄蕊数目明显减少, 并伴随不同程度的雌雄蕊畸形。以突变体作母本, 构建群体进行遗传分析, 结果显示所有F₁均表现正常, F₂群体出现3∶1性状分离, 证实该突变性状受1对隐性基因控制。利用微卫星标记进行连锁分析, 将该基因定位于水稻第6染色体上标记RM3183和RM3827之间, 遗传距离分别为2.2 cM和12.0 cM, 且与RM11951、RM19953和RM19961共分离。ISM(t)是一个新的水稻花器官发育控制基因, 本研究为该基因的克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻野败型细胞质雄性不育恢复基因Rf3的定位

以珍汕97A/明恢63的F2群体为材料,应用SSR标记对水稻野败型恢复基因Rf3进行定位。该试验从F2分离群体中筛选出119个极端不育单株组成隐性基因定位群体。针对水稻第1染色体短臂Rf3所在染色体的可能区间,应用37个SSR标记检测亲本,从16个多态性标记中挑选出9个检测定位群体。结果表明物理位置连续排列的SSR标记RM10353、RM1195和RM3746各有8个单株与Rf3基因发生了单交换,且重组子数表现为最少,据此可将Rf3定位于这3个标记的两侧标记内。因此最终将Rf3定位在相距679.9 kb的SSR标记RM10338和RM10376之间。     

的定位

 以珍汕97A/明恢63的F2群体为材料,应用SSR标记对水稻野败型恢复基因Rf3进行定位。该试验从F2分离群体中筛选出119个极端不育单株组成隐性基因定位群体。针对水稻第1染色体短臂Rf3所在染色体的可能区间,应用37个SSR标记检测亲本,从16个多态性标记中挑选出9个检测定位群体。结果表明物理位置连续排列的SSR标记RM10353、RM1195和RM3746各有8个单株与Rf3基因发生了单交换,且重组子数表现为最少,据此可将Rf3定位于这3个标记的两侧标记内。因此最终将Rf3定位在相距679.9 kb的SSR标记RM10338和RM10376之间。     

水稻抗白叶枯病基因Xa14的遗传定位

Xa14是一个高抗菲律宾白叶枯病生理小种5的显性基因,Taura等将它定位在水稻第4染色体长臂末端。本研究利用中国国家基因中心的水稻第4染色体测序结果,用SSR标记对Xa14进行遗传定位,为进一步用图位克隆法克隆该基因奠定基础。利用775株IRBB14/IR24 F₂中的145株高感群体,将基因Xa14限定在SSR标记HZR970-8和HZR988-1之间的区间,与两个分子标记的距离各为0.34 cM,并找到了在该群体中与基因共分离的HZR645-4、HZR669-2、HZR669-5和HZR669-7四个SSR标记。利用763株IRBB14/珍珠矮F₂中158株高感群体,将基因Xa14限定在分子标记HZR648-5与RM280之间的区段,找到了一个与基因紧密连锁的SSR标记HZR648-5,与基因的距离为1.90 cM。将两个F₂群体的定位结果进行整合,表明Xa14位于分子标记HZR970-8和HZR988-1之间的3个BAC克隆上,并与这两个标记紧密连锁。     

水稻颖花持续开放突变体sostenuto floret opening(sfo1)的鉴定与基因定位

水稻颖花开放是其生殖发育一个关键生理过程,对受精和随后种子发育具有重要影响。本文报道了一个与水稻颖花开放相关的突变体,来源于籼稻保持系西农1B的EMS(ethyl methane sulfonate)诱变群体。该突变体表现为开颖后浆片失水萎缩过程缓慢,内外稃持续开裂不闭合,暂命名为水稻颖花持续开放sostenuto floret opening 1(sfo1)突变体。遗传分析表明sfo1性状受1对隐性单基因控制,利用群体分离分析法(bulked segregation analysis,BSA)将SFO1基因定位在第5染色体SSR标记RM1054和IN/DEL标记ZTQ51之间,物理距离113 kb,含注释基因15个。本研究结果为SFO1基因的图位克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻黄叶突变体ys94的鉴定与基因定位

水稻突变体ys94,是一个来源于化学诱变的叶色突变体。突变体在三叶期前出现明显的黄叶表型,叶绿素a、叶绿素b含量下降;透射电镜观察表明,突变体叶片叶绿体数量减少、类囊体片层退化。三叶期后叶色开始转绿。成熟期突变体ys94的分蘖数减少,但在结实率和株高等性状上与野生型相比并无明显差异。遗传分析表明,ys94的突变性状由一对隐性核基因控制。利用ys94×DJY组合的F_2定位群体,将突变基因定位在第8染色体短臂标记M8-3和M8-24之间,两标记间的物理距离为140kb,此区间包含11个候选基因。本研究结果为候选基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

水稻类树状突变体s2-21的遗传分析与精细定位

叶序和出叶间隔期是叶片生长发育的基本生物学特性和水稻的重要农艺性状之一。对叶序或出叶间隔期突变体的研究,可以帮助我们了解叶片的形成机制。本研究以甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种日本晴,获得一个稳定遗传的类树状突变体s2-21。该突变体出叶间隔期变短、节间缩短、植株矮化、分蘖数减少、叶片数增加、不能正常进行生殖生长。将该突变体与籼稻品种Dular杂交,遗传分析表明该突变体性状受1对隐性基因控制。通过InDel分子标记对s2-21/Dular F₂群体进行遗传定位,将该基因初步定位在第1染色体InDel标记C1-15和S1-17之间。利用本实验已测序的籼稻品种Dular全基因组序列与NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)上提供的粳稻品种日本晴基因组序列比对,发展了6个新的InDel标记,最终将该基因定位在W25和W26之间约88 kb的区间内。测序结果表明该突变体中PLA2基因的第4个内含子的第5位碱基由G突变为A。     

水稻黄绿叶基因YGL4的遗传分析和分子定位

通过EMS诱变恢复系缙恢10号,获得了一个稳定遗传的全生育期黄绿化叶色突变体。其叶绿素总含量稳定在2.01~2.28 mg g^-1之间,仅有对照的38.2%~50.5%。与对照相比,黄绿叶突变体的有效穗和株高显著下降,而主穗长、一次枝梗数、主穗实粒数、结实率、千粒重则无明显差异。遗传分析表明该性状受一对隐性核基因控制,命名为YGL4。利用微卫星标记将YGL4定位于第10染色体微卫星标记RM3123和RM590之间,分别距其7.6 cM和7.8 cM。在两标记间进一步设计SSR引物,将该黄绿叶基因定位于RM1162和RM7093之间,分别距其1.8 cM和4.0 cM。为该YGL4基因的分子标记辅助选择育种和图位克隆奠定了基础。     

一个水稻落粒性基因SH1的SSR标记定位

以籼稻品种93-11为轮回亲本,与粳稻品种日本晴杂交并回交的高世代分离群体为研究材料,选用104个多态性的SSR标记对水稻的落粒性基因进行定位。结果表明,在BC₄F₂群体中,6个标记的基因型来自于日本晴;在BC₄F₃定位群体中,难落粒植株数与易落粒植株数的分离比例为3:1,落粒性受1对显性基因控制,命名为SH1;分子标记与落粒性共分离分析将SH1定位在SSR标记RM5389和RM1068、RM1387之间,与3个标记的遗传距离分别为0.7cM、5.5cM和13.1cM,此结果为该基因的分子标记辅助选择奠定了基础。     

水稻阶段性温敏白化转绿突变体stgra254的特征和基因定位

为了挖掘和鉴定更多的水稻白化转绿突变体用于基因功能的研究。从粳稻品种秀水09的EMS突变体库中发现了一个阶段性温敏白化转绿突变体stgra254,该突变体在28℃恒温条件下,第6片完全展开叶出现白斑,至分蘖盛期融合成片,最终叶片枯萎死亡;在32℃条件下,第6片叶白斑数目及白化程度明显弱于28℃,且3d后逐渐转绿;而24℃下的叶片表现正常。组织化学分析结果表明,白斑的形成和发展是一个程序性细胞死亡的过程,伴随着H_2O_2的积累。荧光仪分析显示,光系统Ⅱ的最大光能转化效率显著下降。遗传分析表明,该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制。利用stgra254与珍汕97杂交得到F_2群体,借助集团分离分析法和SSR分子标记连锁分析,将其定位在4号染色体上的RM17206与RM17277标记之间,遗传距离分别为0.48,5.22cM。