矮秆小粒水稻潇湘矮的形态学与分子遗传学分析

【目的】研究揭示潇湘矮矮秆小粒的遗传机制,为潇湘矮的育种利用提供理论基础。【方法】利用水稻育种过程中自然突变而得到的稳定遗传的矮秆小粒水稻材料潇湘矮,对其进行农艺性状考查、赤霉素(GA_3)和油菜素内酯(BR)敏感性分析、遗传学分析,并利用潇湘矮与其近等基因系NIL(NIP)衍生的F_2群体对控制矮秆小粒的基因xxa进行图位克隆,最终利用转基因互补试验验证候选基因。【结果】潇湘矮除表现为矮秆小粒外,其穗长变短,穗型紧凑,千粒重极显著下降。不同浓度梯度的赤霉素(GA_3)和油菜素内酯(BR)处理,发现潇湘矮对GA_3部分敏感,而对BR不敏感。遗传分析发现其符合孟德尔3∶1分离规律。图位克隆将xxa基因定位于第5染色体In Del标记F81和F82之间约70 kb区间的物理距离内。该区间包含8个开放阅读框(ORF)。其中,第5个ORF(LOC_Os05g26890)被注释为水稻株高基因D1。序列分析发现,潇湘矮的D1基因在第5和12外显子分别有1个碱基的无义替换和3个碱基的缺失,其中第12外显子3个碱基的缺失导致1个赖氨酸的缺失。转基因互补显示D1可以恢复潇湘矮的表型。【结论】潇湘矮控制株高的途径可能与GA_3代谢有关;潇湘矮矮秆小粒表型符合单隐性核基因控制的遗传规律;潇湘矮矮秆小粒性状是由D1基因突变所致。     

两个双矮地方种质中新矮生基因的遗传和等位性分析

对黔农和特矮两个双矮地方种质株高性状的遗传分析结果表明,黔农和特矮的矮生性均由2对隐性矮生基因控制,其中各有1对矮生基因与sd-1等位,另1对与sd-1不等位。黔农中两对矮生基因降低株高的效应不同,与sd-1不等位的矮生基因控制的株高比sd-1略矮;而特矮的两对矮生基因具有相同的降低株高效应。将分别来自黔农和特矮的携带新半矮生基因的材料命名为“新黔矮”和“新特矮”,各携带新的半矮生基因sd-q(t)和sd-e(t);其中新黔矮携带sd-q(t)与sd-g(t)等6个矮秆半矮秆基因均不等位。新黔矮在每穗粒数、结实率和千粒重等农艺性状上表现较好,有希望应用在育种和生产上替代sd-1。     

粳型水稻显性半矮秆突变体的发现与初步研究

 在中粳杂交组合“M9056 × R8018选”的F6 选种圃中，发现半矮秆突变单株。以纯合半矮秆单株为父、母本， 与稳定野生型高秆单株进行正、反杂交。种植 P1 、P2 、F1、F2 世代群体。结果表明F1 植株与半矮秆亲本基本相同， 仍然表现半矮秆。 说明该半矮秆突变材料的矮生性表达为显性， 无细胞质效应。F2 群体植株株高性状发生分离，其分离比符合一对等位基因的遗传模式，说明该半矮秆材料的矮生性表达受一对核基因控制。     

水稻矮秆小粒突变体潇湘矮的特征特性及其遗传鉴定

潇湘矮是在杂交籼稻组合93d72//湘/晚籼1号//桂朝2号/鉴7-4后代分离群体中发现的水稻矮秆小粒新突变体,株高55 cm左右,千粒重11 g左右,每穗总粒数198粒,结实正常,苗期对外源赤霉素(GA3)敏感,抽穗期不敏感。遗传分析表明,潇湘矮的矮生性由2对独立遗传的隐性半矮秆基因控制,其中1对为已知的半矮秆基因sd-1,另1对为未知的sd-t4。sd-t4单独存在时植株表现为半矮秆小粒,与sd-1共同存在时植株表现为矮秆小粒。     

水稻矮生性突变体的应用及研究进展

水稻矮化育种是20世纪以来中国水稻育种所取得的重大成就之一,对中国粮食增产以及保障粮食安全至关重要。综述水稻矮生性状的遗传、矮化植株的特征特性、矮化机理及矮秆基因定位克隆等方面的研究进展,并进一步分析了当前在利用水稻矮秆突变体育种中存在的问题及发展前景。     

水稻矮生性及其相关基因的研究进展

矮秆水稻品种的选育和推广是20世纪水稻育种最主要的成就之一。综述了水稻矮化相关基因的遗传、定位、水稻植株的矮化机理以及矮秆基因的克隆和功能等方面的研究进展,同时分析了当前水稻矮化育种中存在的问题以及发展前景。     

一个新的水稻小粒矮秆突变基因的遗传鉴定

水稻品系162d是一个新发现的水稻小粒矮秆突变体。通过对221个SSR标记位点的多态性分析证明162d是由蜀恢162突变产生的,162d和蜀恢162是一对近等基因系。对F1和F2代的遗传分析表明162d的矮生性由一对隐性基因控制。该基因的表型特点是株高为正常高度的1/4左右,籽粒为正常大小的1/4左右,结实很差,叶短而宽。该基因对赤霉素GA[sub]3[/sub]敏感,不位于d1基因所在的水稻第5染色体着丝点附近区域。因此,认为162d突变基因是一个新的水稻小粒矮秆基因。     

水稻株高QTL及其与产量性状和抽穗期关系的研究进展

株高是一个与水稻品种丰产潜力密切相关的重要性状。主效半矮秆基因背景下的水稻株高变异,一般表现为受多基因控制的数量性状。最近的研究表明,已定位的株高QTL分布于水稻的所有12条染色体,其中4个QTL已克隆。克隆研究和QTL初定位结果表明,株高QTL往往存在对产量性状和（或）抽穗期的多效作用,可利用于提高水稻产量潜力。     

新的玉米显性矮秆基因的发现及初步分析

玉米杂交种CL1077中的矮秆突变体52333与5个高秆自交系进行杂交,对P1、P2、F1、F2、BC1和BC2群体株高变异进行分析。结果表明,正反交杂种F1均表现为矮秆,没有显著差异;F2代矮株与高株的分离比为3∶1,杂种F1与高株自交系回交后代的分离比为1∶1,与矮秆突变体回交的后代全为矮株,证明该矮秆材料的矮秆性状受一对显性矮秆基因控制,且不受细胞质的影响。对纯合矮秆植株及杂种F1芽期和苗期进行赤霉素处理,结果表明,此矮秆基因对赤霉素敏感,表明与以前报道的所有矮秆基因不同,此矮秆基因可能是一新的矮秆基因,并将此矮秆基因初步定名为D(t)。     

水稻矮秆突变体Zj88d的鉴定与基因定位

 用甲基磺酸乙酯诱变处理常规粳稻浙粳88,获得了矮秆水稻突变体Zj88d,多代自交稳定遗传。遗传分析表明突变体Zj88d的矮秆性状受一对隐性核基因控制。采用图位克隆方法,将目的基因定位在水稻第7染色体短臂末端7 44w和RM5344间的603 kb区间。排查该区间包含的100个候选基因,发现已克隆的矮秆基因OSH15也位于其中。测序结果显示,突变体Zj88d中的OSH15基因在第2内含子最末位发生“g→a”单碱基突变。     

油菜矮秆基因资源的研究与利用

就近几年来国内外在油菜矮化育种上的研究进行了综述,主要阐述了矮秆资源的矮化机制、矮秆或半矮秆基因的定位与克隆、矮秆基因与资源的利用等方面,并对今后油菜矮秆育种进行了展望。     

水稻抽穗期遗传与分子调控机理研究进展

 抽穗期是与水稻产量相关的重要农艺性状之一。介绍了水稻抽穗期的遗传方式和生长发育特性;总结了618个定位的抽穗期QTL和以Hd1、Hd3a、Ghd7、Ehd1等为代表的控制水稻抽穗期的重要功能基因,并初步形成了水稻抽穗期的调控网络。还进一步讨论了水稻抽穗期研究中所面临的问题以及其在生产实践中的应用前景。     

Genetic Identification of a New Small Grain Dwarf Gene in Rice

The plant material used in the study was rice line 162d, a new small grain dwarf mutant. Polymorphic analysis of 221 SSR loci demonstrated that 162d derived from a semidwarf variety Shuhui 162 through mutation, and 162d and Shuhui 162 were just a pair of near isogenic lines. Genetic analysis of F1 and F2 populations suggested that dwarfism in 162d was controlled by a single recessive gene. Phenotypic characteristics of the mutant gene were that plant height was about a quarter of normal height, grain size about a quarter of normal size, leaf was short and broad, and seed setting rate was very low,compared with the near isogenic line Shuhui 162. The mutant gene was sensitive to gibberellin (GA3) treatment and did not located on the region near the centromere of rice chromosome 5, where dl gene located. Therefore, it was concluded that the mutant gene of 162d was a new small grain dwarf gene in rice.     

Genetic Identification of a New Small Grain Dwarf Gene in Rice

The plant material used in the study was rice line 162d, a new small grain dwarf mutant. Polymorphic analysis of 221 SSR loci demonstrated that 162d derived from a semidwarf variety Shuhui 162 through mutation, and 162d and Shuhui 162 were just a pair of near isogenic lines. Genetic analysis of Fl and F2 populations suggested that dwarfism in 162d was controlled by a single recessive gene. Phenotypic characteristics of the mutant gene were that plant height was about a quarter of normal height, grain size about a quarter of normal size, leaf was short and broad, and seed setting rate was very low,compared with the near isogenic line Shuhui 162. The mutant gene was sensitive to gibberellin (GA3) treatment and did not located on the region near the centromere of rice chromosome 5, where dl gene located. Therefore, it was concluded that the mutant gene of 162d was a new small grain dwarf gene in rice.     

水稻稻瘟病抗性基因及稻瘟病菌无毒基因研究进展

稻瘟病是水稻生产上最为重要的病害之一,可引起大幅度减产。水稻—稻瘟病菌互作机制是目前研究植物与病原物互作的模式系统。关于稻瘟病抗性基因、稻瘟病菌无毒基因的研究取得显著进展,为水稻抗稻瘟病分子标记辅助育种、基因工程育种及稻瘟病绿色防治提供了广阔的前景。对稻瘟病菌侵染机制、稻瘟病抗性基因定位与克隆、抗病基因和无毒基因的互作模式等方面进行了综述,并对有待开展进一步研究的方向进行了展望。     

水稻ABC1基因家族的鉴定及在非生物胁迫下的表达分析

ABC1(Activity of bc1 complex)家族属于蛋白质激酶家族,其成员普遍存在于原核和真核生物中.已有研究表明,几个植物ABC1基因参与非生物胁迫应答.为了解ABC1基因在水稻中的结构和功能,采用生物信息学方法分别在水稻和拟南芥上鉴定出15个和17个ABC1基因,并进行了系统发育和表达分析.结果表明,该家族在单、双子叶植物分离之前就已经发生了分化,其基本特征已经形成;单、双子叶植物分离之后,该家族在水稻和拟南芥中均以物种特异的方式进行了扩增.内含子/外显子结构分析显示多数直系同源基因之间外显子大小接近,而内含子差别较大,水稻含有更多大的内含子;内含子获得是近期伴随水稻ABC1家族进化的重要事件.多序列比对显示,ABC1结构域具有1个保守的氨基酸片段和4个保守的氨基酸残基.在线亚细胞定位预测9个水稻ABC1蛋白定位在叶绿体上.实时定量RT-PCR分析表明,水稻ABC1基因主要在叶片中表达,并且受多种非生物胁迫因素包括H2O2、脱落酸、低温、干旱、黑暗和高盐的调控.说明水稻ABC1家族不仅在逆境胁迫应答中发挥重要作用,可能还与水稻特定的生理过程有关.     

Genetic Analysis and Gene Mapping of Multi-tiller and Dwarf Mutant d63 in Rice

A spontaneous mutation,tentatively named d63,was derived from the twin-seedling progenies of rice crossed by diploid SARIII and Minghui 63.Compared with wild-type plants,the d63 mutant showed multiple abnormal phenotypes,such as dwarfism,more tillers,smaller flag leaf and reduced seed-setting rate and 1000-grain weight.In this study,two F 2 populations were developed by crossing between d63 and Nipponbare,d63 and 93-11.Genetic analysis indicated that d63 was controlled by a single recessive gene,which was located on the short arm of chromosome 8,within the genetic distance of 0.40 cM from RM22195.Hence,D63 might be a new gene as there are no dwarf genes reported on the short arm of chromosome 8.