籼稻9311HR-T显性高秆基因的初步定位

从转入bar基因的籼稻半矮秆材料9311HR的BC3F2中发现了1株高秆突变体9311HR-T,其株高和秆长分别比野生型9311HR增加60.8%和71.5%,其高秆性状受1对显性基因控制.以9311HR-T与02428杂交产生的F2群体为材料,利用微卫星标记将9311HR-T高秆基因定位在水稻第1染色体长臂上的SSR标记RM472和RM1387之间,距RM472和 RM1387的遗传距离分别为8.6 cM和12.3 cM,该基因暂命名为DT1.     

基于染色体片段置换系的野生稻粒长QTL——qGL12的精细定位

【目的】利用野生稻染色体片段置换系以及次级群体,精细定位与水稻粒长相关的QTL,发掘野生稻中影响粒长的新基因,为水稻育种提供遗传材料和基因资源。【方法】利用中国农业科学院作物科学研究所野生稻实验室已构建的野生稻染色体片段置换系群体,定位到一个与粒长相关的QTL——qGL12。在此基础上,选择粒长与受体亲本9311差异显著,且携带qGL12片段的置换系CSSL141与9311回交构建次级分离群体,设计区间内分子标记引物,筛选交换单株,结合粒型表型分析与基因型鉴定,对qGL12进行精细定位。通过扫描电子显微镜检测颖壳细胞,观察细胞的长宽变化,对定位区间内的基因进行基因注释以及测序分析,预测候选基因。【结果】根据整套置换系多个环境下的表型鉴定,qGL12初定位于第12染色体标记RM28621附近;选取携带qGL12的置换系CSSL141作为精细定位的亲本,CSSL141携带4个野生稻导入片段,在多年多点的田间试验中,CSSL141粒长、粒宽、粒重均明显高于9311;利用构建的CSSL141/9311 F2群体将qGL12定位于第12染色体标记RM5479与RM28621之间,影响粒长、粒宽以及粒重,对粒长的贡献率最高,为44.61%。在定位区间内设计了7个多态性分子标记引物,选择目标区间基因型杂合的植株种植F3,通过筛选交换单株,结合交换单株的基因型与表型,将qGL12定位于RM5479与RM28586之间50 kb区间内,为进一步缩短定位区间,在此区间内设计了4个多态性分子标记引物,选择交换单株种植下一代,筛选后得到20株交换单株,结合交换单株基因型与籽粒表型,最终将qGL12定位到第12染色体15.69 kb区间,该区间内有3个候选基因,其中Os12g39650编码一种微管蛋白,Os12g39660编码一种质膜钙转运ATP酶,Os12g39670尚未有明确功能,通过测序分析发现,Os12g39650、Os12g39660在编码区内存在变异;对亲本以及后代交换单株的颖壳细胞进行电镜扫描,发现9311颖壳细胞的长度与宽度均比CSSL141小,CSSL141/9311 F4代群体中,目标区间为野生稻基因型的交换单株颖壳细胞的长度与宽度均比目标区间为9311基因型的交换单株大,表明qGL12通过调控颖壳细胞的大小影响水稻粒长。【结论】利用野生稻染色体片段置换系,将野生稻粒长QTL——qGL12定位于第12染色体15.69 kb区间内,通过调控水稻颖壳细胞的大小影响粒长。该区间内有3个基因。来自野生稻的Os12g39650与Os12g39660与栽培稻等位基因相比,存在自然变异,确定为qGL12的候选基因。     

水稻颖壳扭曲基因TWH1的精细定位和候选基因分析

在育种后代材料中发现1株水稻(Oryza sativa L.)颖壳扭曲突变体P303,遗传分析表明,突变体表型受1对隐形基因控制。根据TWH1基因的初步定位结果,利用F2定位群体对该基因进行精细定位。结果表明,TWH1基因被定位在RM14148和RM14167之间的0.6 c M区间。通过在目标区间设计SSR引物,TWH1基因最终被定位在SSR标记RML25和RML35之间,物理距离为11.9 kb。基因注释表明在该区间只有1个候选基因LOC_Os02g56610,该基因编码一个包含DUF640结构域、全长248氨基酸残基的蛋白质。序列分析表明,突变体在该基因第二个内含子区域发生了17个碱基的缺失,从而导致开放阅读框的改变。     

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679.9kb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。     

一个籼稻叶夹角新基因的激素敏感性分析和基因定位

本研究对一个叶夹角变小、叶片短而直立的突变体ser(Short and erect)进行了植物激素敏感性试验和基因定位。激素试验结果表明,ser对赤霉素(Gibberellic acid,GA)敏感而对油菜素内酯(Brassinolide,BR)敏感性降低。遗传分析结果表明,ser的直立叶性状受1对隐性单基因ser控制。在ser×08CR578 F2群体中,利用分子标记将ser基因定位在水稻第5染色体长臂上的标记RM3437与RM5454之间,ser基因距离2个标记的遗传距离分别为5.3c M和1.5 c M;在ser×L604 F2群体中,ser基因定位于第5染色体上标记RM18504与RM1237之间,距离2个标记的遗传距离分别为1.5 c M和2.1 c M。在2个群体中,ser基因均与标记RM18532共分离。本研究为进一步精细定位与克隆ser基因奠定了基础,也为解析水稻叶夹角变化机制及选育高产理想株型水稻提供了理论支撑和基因资源。     

水稻稀穗突变体lax3的遗传分析及基因定位

穗粒数是构成作物产量的三大要素之一，与作物产量具有显著的正相关关系，定位、克隆与穗粒数有关的新基因为解析作物产量构成具有十分重要的意义。利用穗颈注射法将高粱基因组DNA导入水稻品种9311中，在后代筛选到1个稀穗突变体，暂定名为lax3。研究了该突变体的主要农艺性状和稀穗的遗传方式，并对该稀穗突变基因进行了精细定位。研究结果表明，该稀穗突变体lax3在株高、分蘖、枝梗和穗粒数上与受体9311相比存在显著的差异。遗传分析表明该突变体的稀穗性状受1对隐性核基因控制，用lax3/02428 F₂群体将该基因初步定位在水稻第4染色体上，位于SSR标记RM16335和RM16424之间，交换单株分别为5株和3株。通过扩大遗传群体和进一步开发标记，最后将该基因定位在RM16349和Indel标记In4-8之间，两者之间的物理距离约为96.9 kb。本研究结果为进一步克隆该基因、解析水稻穗粒结构调控机制和分子辅助选育奠定一定的基础。     

基于二代测序的甘蓝型油菜白花基因候选区间定位及连锁标记验证

【目的】近几年随着观光农业的兴起,花色的选育和改良已成为甘蓝型油菜种质资源鉴定和材料创制的重要研究方向。以甘蓝型油菜黄白花分离F2群体为研究对象,通过二代测序技术,对白花性状基因候选区间定位,开发与白花性状连锁的分子标记,为定位白花候选基因和选育白花新材料提供新思路。【方法】以甘蓝型油菜DH纯系黄花Y05和甘蓝型油菜纯系白花W01杂交,观察F1和F2群体的花色分离,分析白花性状遗传模式。在F2群体中选取30株纯白花和30株纯黄花构建DNA叶片子代池和RNA花瓣子代池,对亲本和DNA叶片子代池进行30×重测序,对RNA花瓣子代池进行5×测序。以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh、中双11、Darmor、Tapidor为参考序列,重测序QTL-seq分析流程计算2个DNA子代池的SNP-index和delta(SNP-index)。利用R包画出SNP-index和delta(SNP-index)滑窗分析图,鉴定候选区间。转录组MMAPPR分析流程以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh为参考序列,计算SNP频率,ED4(Loess fit)检测峰值和鉴定候选区间。利用MISA进行重复序列鉴定,使用Prime3在候选区间进行SSR引物设计,在F2群体中采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对SSR引物进行筛选。【结果】甘蓝型油菜黄花与白花杂交F2群体中,白花和黄花性状分离比符合3﹕1,暗示白花性状受1对显性主效基因控制。全基因组重测序区间定位结果显示,白花性状基因候选区间在Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb。同时以甘蓝型油菜中双11、Darmor、Tapidor分别为参考序列,均鉴定出白花基因候选区间在C03染色体上的一致性和稳定性。转录组测序定位白花性状基因位于Darmor-bzh C03染色体54—55 Mb。转录组测序和重测序定位染色体结果高度一致。在此区间内MISA和Primer3结合设计SSR引物,聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到6个与白花性状紧密连锁共分离的SSR标记。6个SSR标记区间范围在760 kb(52.81—53.57 Mb)。此候选区间与甘蓝、白菜共线性分析,对应白菜A02染色体56.76—57.40 Mb区间,对应甘蓝C03染色体10.99—11.28 Mb区间。【结论】甘蓝型油菜白花性状由1对显性主效基因控制。白花性状基因候选区间在法国甘蓝型油菜Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb区间内。此区间760 kb范围内筛选出6个与白花性状基因紧密连锁共分离的SSR标记。     

一个水稻长护颖基因的遗传分析

为进一步弄清水稻花器官发育的分子机理,本试验对从美国引进的水稻资源中发现的1份长护颖材料(暂时命名为Y93)的表型、遗传和基因定位进行研究。表型鉴定结果显示,在正常生长条件下,Y93表现为护颖发育异常,护颖长度明显大于颖壳长度,而千粒质量和糙米率极显著低于正常护颖品种9311。Y93与9311杂交,正反交F1均表现为正常护颖长度,F2出现护颖长度分离,长护颖植株与正常长度护颖植株比例为262∶803=1∶3.06(χ2=0.09P0.05=3.84),符合1∶3的孟德尔分离比,表明Y93的长护颖性状呈隐性单基因遗传。以Y93×9311 F2的262株隐性单株为定位群体,采用BSA(Bulked segregation analysis,BSA)法,将Y93长护颖基因(暂时命名为lsl)初步定位于水稻第7染色体上分子标记RM5344与RM3325之间,该基因与2个标记间的遗传距离分别为0.38 cM和2.10 cM。基因组测序分析结果表明,lsl可能为已发现的长护颖G1基因的1个新等位基因。     

影响高粱茎秆汁液含量基因的精细定位

无论是用作牲畜饲料或榨汁做糖,茎秆汁液含量对于甜高粱而言都是一个非常重要的农艺性状。本研究通过对两套独立的F2群体观察统计发现,影响高粱茎秆汁液含量(MCS)的基因Dd呈现质量性状基因的遗传规律,且干髓对多汁为显性。用SSR标记初定位表明该基因位于第6号染色体,扩大定位群体后,用群体F2 1将其定位在标记sm06068和sm06093之间,用群体F2 2将其定位在sm06068和sm06069之间,两个区段的物理距离均约为470 kb。为了进一步缩小定位区间,对定位群体的亲本进行了测序分析并开发了2个InDel标记。最终,目标基因被锁定在只包含6个候选基因的区间范围内。基因d的精细定位为该基因的克隆及今后分子育种中的应用打下基础。