一个 T-DNA 插入突变体的分子鉴定及表达分析

突变体在水稻功能基因组研究中具有重要的作用。对水稻OsFCA位点的插入突变体进行了分子鉴定,证实此突变体为纯合突变体,并且发现突变体与野生型植株相比,抽穗期明显延迟。通过RT-PCR结果分析表明, T-DNA插入的突变体植株中OsFCA基因完全不表达。另外,在短日照条件下,对水稻成花相关的2个重要基因Hd1和Hd3a的RT-PCR分析表明,在野生型植株中,2个基因的表达量都明显高于突变体植株,尤其是在夜间的表达量相差较为明显。说明OsFCA在短日照条件下通过正向调控Hd1和Hd3a的表达促进水稻的开花。     

Mutator转座子介导的玉米甜质突变体侧翼序列克隆

为了探讨Mu转座子使玉米发生甜质突变的分子机理,利用Mu-AFLP方法分离Mutator转座子插入位点的侧翼序列,并根据侧翼序列的延伸设计一对特异性引物P1、P2,验证转座子插入的真实性,同时对插入位点所在的基因进行生物信息学分析。结果显示:侧翼序列长299 bp,插入位点位于第3染色体,该转座子的插入属于真实插入;突变基因全长5 746 bp,共编码592个氨基酸;所编码蛋白的理论分子量为67.5 k Da,疏水性氨基酸含量为42.06%,具有10个跨膜结构域,属于亲水性内膜蛋白。该结果为更好地利用Mutator转座子创制甜玉米新种质奠定了基础,也对揭示玉米胚乳发育与淀粉合成机制具有重要意义。     

拟南芥突变体L1.3的表型分析及遗传定位

本研究在转橡胶树Hb CBF1基因的拟南芥后代中,发现了一株矮小突变体。对其进行表型观察,发现突变体叶片颜色为深绿色、叶片椭圆、根系不发达、植株极度矮化、营养生长和生殖生长周期延长。通过基因组重测序技术对该突变体的遗传位点进行了定位,发现Hb CBF1基因的插入破坏了BRI1基因的编码,进而引起突变。通过实时荧光定量PCR对突变体中细胞周期相关基因CDKA、CDKB、CYCB1-1、CYCD3-1的表达量进行分析,发现这些基因的表达量显著低于野生型,推测BRI1基因的突变阻碍了细胞有丝分裂,从而造成矮化等表型。     

Mutator转座子介导的PPR插入位点分离与遗传分析

利用Mutator (Mu)诱变群体,进行Mu因子插入PPR (Pentatricopeptide Repeats,PPR)位点的分离,及其插入真实性验证。以含活性Mu转座子为父本和玉米自交系综31 (Z31)杂交,经与Z31多代回交和自交获得BC3F2为材料,利用Mu-AFLP方法分离Mu插入侧翼序列的PPR位点,且验证插入真实性。采用Mu-AFLP方法获得Mu因子插入侧翼序列14条,去除冗余序列2条和重复序列8条,其余4条为Mu因子插入的基因序列,经基因型遗传分析验证了2条侧翼序列为真实插入。经功能分析,其中1个为PPR突变位点,且Mu因子插入于该基因5’UTR区第121 bp和第122 bp碱基之间。经基因组定位和功能分析,显示Mu插入位点定位在第6染色体上,为PPR基因家族,能够编码PPR蛋白,推测可能与玉米叶色变化有关。     

一个新的水稻生育期延迟T-DNA插入突变体

从水稻突变体库中筛选到一个生育期延迟突变体,主要表现为生育期延迟、植株矮化、叶色变深、叶角张大、根系变短。遗传分析表明该突变体受1对隐性单基因控制。对突变体及其后代分离群体做Basta抗性检测,证实该突变体是由T-DNA插入引起的,突变性状与T-DNA共分离。PCR和Southern杂交结果进一步证实了上述观点。该材料可用于插入座位的基因克隆和生育期调控机理的研究。     

水稻Ds插入双分蘖突变体形成机理的分析

在水稻Ds插入突变株筛选过程中,发现一个在同一分蘖节形成大、小两个分蘖的双分蘖突变体dt1（double tillers mutant）,两个分蘖均可正常抽穗形成有效分蘖。采用TAIL-PCR技术从该突变体中克隆了Ds插入的侧翼序列,将该序列作为查询序列进行核苷酸序列数据库（NCBI-BLAST）在线比对分析,发现所克隆的Ds侧翼序列与3号染色体的克隆OJ1345H02（gi|21281466）序列同一性达100%。以FGENESH和GeneMark.hmm两种软件分别对Ds插入基因的结构进行分析,在外显子的数目、大小、位置等方面均得出高度一致的结果。同时,用NCBI Entrez server和Pfam等软件对该基因进行功能预测,推测的基因编码产物含保守的FH2结构域,为水稻类形成素蛋白。突变体后代Ds插入基因型分析显示,其后代出现分离,表明该突变体为Ds插入杂合体。     

基因激活标签体系及其在植物功能基因组学研究中的应用

利用传统的基因缺失产生的突变体的方法来鉴定基因的功能效率很低,因为对于发育早期的基因特别是配子发育相关的基因以及冗余基因,这种突变体显得无能为力,前者基因纯合突变体导致死亡、而后者由于冗余基因之间的功能互补而不显示任何表型。而通过基因激活标签技术可以获得显性突变体即功能获得型突变体,为研究这类基因的功能提供了一个重要的手段。基因激活标签技术是指含有35S增强子或启动子的T-DNA或转座子若插入基因内, 可导致插入突变,引起插入失活突变体的产生;若插入基因附近(上游或下游),则可能激活正常情况下不表达或表达极弱的基因,导致显性功能获得(dominant gain-of-function)性突变。近年来通过T-DNA或转座子介导的方法建立了多种植物的基因激活标签突变体库,在植物基因功能研究中发挥了重要作用,使一些由多个基因或基因家族决定的功能的研究获得突破性进展。本文主要就植物基因激活标签技术的原理,特点和创制方法以及在植物生长发育、代谢等一系列方面研究中的应用进行了阐述,并对该技术的发展趋势进行了较为详细的探讨。     

水稻穗大小决定基因PS1的遗传分析及克隆

穗大小是影响水稻产量的重要农艺性状之一。本研究在水稻粳稻品种"中花11号"T-DNA插入突变体库中鉴定了一个植株略矮、穗长变短25%、一次枝梗和二次枝梗数目分别减少33%和80%、且粒型变异的突变体。T-DNA标签共分离检测表明:该突变体的表型与T-DNA插入无关。通过与籼稻品种"珍汕97"配置杂交组合构建遗传作图群体,F2杂合后代符合经典孟德尔遗传分离比3:1,证明突变性状受一对隐性基因PS1(Panicle Size 1)所控制。采用图位克隆的方法,将基因PS1初步定位在第11号染色体短臂上的IN44和IN50标记之间,两标记物理图距为105 kb。对候选基因进行进一步的表达量分析、比较扩增及测序发现基因LOC_Os11g12740(即SP1)可能是本研究的PS1基因。本研究为进一步分离克隆PS1基因及对水稻穗大小发育的深入研究提供依据。     

玉米雄性不育突变体x50的基因定位与遗传分析

为了挖掘雄性不育种质资源，鉴定雄性育性基因，为玉米雄性不育化制种提供基础材料。以玉米雄性不育突变体x50为试验材料，研究突变体雄性不育表型，构建x50与自交系Mo17的F₁和F₂群体，确定突变体x50雄性不育性状的遗传模式。以F₂群体为材料，应用图位克隆技术定位雄性育性基因X50,通过基因等位性测验确定候选基因。结果显示，与野生型相比，雄性不育突变体x50花药不能从颖壳露出，花药体积较小且萎蔫，无成熟花粉粒形成。F₁群体植株均表现为雄性可育，F₂群体植株出现雄性育性分离，可育植株与不育植株分离比例符合3∶1,说明突变体x50不育性状受1对隐性核基因控制。通过图位克隆方法将雄性育性基因X50定位于玉米第2染色体分子标记2-4901与2-4963之间，物理区间为237.42～241.39 Mb。定位区间内候选基因分析发现，区间存在玉米雄性不育基因ZmMs33。以ms33纯合突变体ms33-6029和ms33-6052分别与x50杂合型+/x50杂交，杂交后代可育植株与不育植株分离比...     

T-DNA诱发的小麦强分蘖突变体研究初报

利用农杆菌介导的小麦活体转化技术转化多个小麦品种,得到一定数量的小麦转化体植株。在小麦品种鲁麦21的遗传转化体T0代植株中发现一强分蘖突变体,通过PCR技术和Southern杂交技术证明该突变体含有T-DNA序列;该突变体表现为单基因隐性突变,在突变体T3代中均能通过PCR扩增到T-DNA内的序列,表明该突变体为T-DNA插入诱发的突变体。通过对该突变体初步分析表明突变基因与温度应答有关,随温度的降低,突变体分蘖速度加快。     

小麦矮秆突变体的鉴定及其突变性状的关联分析

矮秆突变体是小麦育种和株高遗传研究的重要基因资源。通过‘云麦53’成熟种子的EMS (Ethyl methyl sulfonate)诱变及诱变植株连续自交,获得了33个M3代候选突变体。通过诱变亲本与M2和M3代候选植株的株高差异分析,筛选到26个矮秆突变体,其株高变幅为(13.61±0.11)~(44.08±1.73) cm。基于8个矮秆基因的12个特异性标记检测发现, 26个矮秆突变体至少携带2个矮秆基因标记位点。除株高外, 26个矮秆突变体还携带穗长、小穗密度、节间数和平均节间长4个不同突变性状。26个矮秆突变体可聚为5个亚类,第1亚类的小穗数和小花数最少;第2亚类的株高最矮,穗长和平均节间长最短,小穗密度最高;第3亚类突变体的节间数最少。株高与平均节间长和节间数呈极显著相关,偏相关系数分别为0.94、0.58,但与穗长、小穗数、小花数和小穗密度4个性状无相关性。26个矮秆突变体的株高与平均节间长和节间数关联遗传,携带不同的突变基因组合,可用于小麦矮化育种,以及株高、穗长和小穗密度等性状的遗传机制研究。     

大豆“南农86-4”突变体筛选及突变体库的构建

应用⁶⁰Co γ射线和甲基磺酸乙酯(EMS)分别对“南农86-4”大豆种子进行诱变，并构建大豆突变体库。结果在M₃代分别获得40份和145份叶、茎、花、种子、子叶等性状变异的材料。在两种方式诱变的M₃代都获得蛋白质和油含量变化的材料，尤其在EMS诱变的M₃代中获得47份蛋白质含量比对照高5个百分点以上的材料，5份蛋白质和油总含量比对照高5个百分点以上的材料。这些突变体可以作为新的种质资源，构建的突变体库也有助于大豆功能基因组研究的开展。     

Inheritance of morphological traits of periwinkle mutants with modified contents and yields of leaf and root alkaloids

Periwinkle Catharanthus roseus is a medicinally important plant producing anticancer and antihypertension alkaloids. Two mutants, one dwarf and one semidwarf and both, with a high alkaloid content in the roots and one mutant with a wavy leaf margin and a high alkaloid content in its leaves were obtained after induced chemical mutagenesis with ethyl methane sulphonate and N-nitroso-N-ethylurea in the variety ‘Nirmal’, which is resistant to dieback disease. These mutants were evaluated in the M₃ and M₄ generations. The dwarf and semidwarf mutants differed from the parental variety for many morphological characters, while the mutant with the wavy leaf margin differed mainly in leaf size and leaf thickness. Although both dwarf and semidwarf mutants showed a significantly higher alkaloid content in their roots in both generations, only the semidwarf mutant gave a significantly higher (23%) root alkaloid yield than the parental variety. The mutant with the wavy leaf margin showed a significantly higher alkaloid content in the leaves in both the M₃ and M₄ generations and also had a significantly higher (21%) leaf alkaloid yield than the parental variety. All three mutants were found to be controlled by monogenic recessive genes; the genes for ‘dwarfness’ and ‘semidwarfness’ were allelic to each other, with the allele for semidwarfness being dominant over the allele for dwarfness. The gene for the wavy leaf margin was inherited independently of the genes for dwarfness and semidwarfness.     

6个水稻叶色白转绿光温敏核不育突变体的育种研究

为了明确水稻叶色白化转绿光温敏核不育突变系的育种应用价值,此文对通过辐射诱变获得的具有白化转绿特性的6个光温敏核不育系的遗传及其生物学特性进行了研究。结果表明,6个突变体可分为3种类型：白化转浅绿类型（21W4）、白化转绿类型（21W7、21W9和21W13）和白化转黄绿类型（21W1和21W10）。21W1的叶色变化特性是由一对显性基因控制的,21W4、21W7、21W9、21W10和21W13的叶色变化特性是受一对隐性基因控制的。6个突变体在穗长、倒二叶、有效穗、播始历期、颖花宽、柱头单边外露率和柱头总外露率方面与对照品种“SE21S”有所差异,但它们均保持了“SE21S”的育性转换特性。突变体的杂种具有与原杂交稻相似的株叶形态和株高生长动态,产量构成因素依不同的突变系而表现不同,其中21W1、21W4、21W9和21W10的杂种具有较高的产量潜力,有较好的育种利用价值。     

Reaction of cultivars of populus spp. to radiation induced virulent mutants of melampsora medusae

Summary Infection Type (IT) and Uredinial Number per Leaf Disk (ULD), induced on eleven cultivars of poplar in vitro, were employed to compare five radiation induced, mono-uredinial mutant lines of Melampsora medusae Thum. with the wild type race 5A from which they were derived. IT produced by the mutants was higher than (eight cultivars), similar to (two cultivars) and pronouncedly less than (IT from 4 to 1 in P. deltoides cv. 7–2) that of race 5A. Although the five mutants produced a uniform IT within a particular cultivar. ULD varied significantly between mutants on individual cultivars and there was a significant differential interaction of the mutant lines with cultivars. The ranking of mutant lines for aggressiveness on cultivars was not consistent while the differences among the mutants in mean ULD over all cultivars were not associated with the dosage level of irradiation from which they were isolated. The implications of the results in the interaction of leaf rust with poplar cultivars are discussed.     

2个水稻温敏感叶色突变体的光合特性研究

为了探究水稻突变体表观与其生理特征之间的相关性与联系,利用经60Co-γ射线辐射的粳稻品种‘嘉花1号’后代中的2个温敏感叶色突变体mr21和mr06作为研究对象,分别对其苗期的叶色、叶绿素含量、荧光特性和叶绿体超微结构进行研究。结果表明,突变体mr21在20℃条件下生长时幼苗表现为黄色,32℃高温时呈绿色;与之相反,突变体mr06在20℃时为正常绿色,而在高温时为白化;电镜观察结果表明低温下的mr21和高温下的mr06的叶绿体结构发育不完全,与其叶绿素含量和叶绿体与叶色变化相一致。光合作用参数研究表明无论低温还是高温的2个突变体的Fv/Fm,ΦPSⅡ值均低于其野生型对照,这说明突变体的光能捕捉效率和转换效率都有所降低,进一步快速光曲线分析表明,2个突变体及野生型之间对光强的响应能力具有特异性。     

Sunflower mutant containing high levels of palmitic acid in high oleic background

A new sunflower mutant, CAS-12, was obtained, which has both high palmitic (≈30%) and high oleic acid contents, and also a substantial amount of palmitoleic acid (≈7%). The mutant was selected after X-ray irradiation of dry seeds of the inbred line BSD-2-423, which had normal palmitic (≈3%) and high oleic (≈88%) acid levels. The increase of palmitic and palmitoleic acids occurred at the expense of the oleic acid content, which decreased to around 55% in respect to the original line. Linoleic acid content is always under 5%. Palmitic and palmitoleic acid levels were similar to those of the high palmitic mutant CAS-5 obtained in a previous programme from a low oleic line isogenic to BSD-2-423 using a similar mutagenic treatment. In that previous programme we also selected three high stearic acid mutants using chemical mutagenic treatment on the same sunflower line (RDF-1-532). We attempted to obtain mutants in other lines but were unsuccessful. The isolation of similar mutants in isogenic parental lines illustrates the importance of the genetic background in the development of specific mutants with an altered seed oil fatty acid composition. The oil of this mutant will increase the range of potential uses of sunflower oil. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

一个水稻黄叶突变体的叶绿素合成关键基因的表达分析

为了研究水稻黄叶突变基因与叶绿素合成途径的关系及突变基因的作用机理,本研究以野生型作对照,结合半定量与实时定量PCR技术,对突变体茎和叶组织中叶绿素合成关键基因的RNA表达水平进行了分析。结果显示,在茎组织中,研究选取的8个基因在突变体和野生型中的表达均没有明显差别。而在叶组织中,突变体的YGL1和CHLI两个基因的表达量约为野生型的1.8倍,表达明显上调;CHLD基因的表达量约为野生型的0.6倍,表达明显下调;其余5个基因的表达没有明显差别。研究表明,突变基因能够调控叶绿素合成关键基因YGL1、CHLD和CHLI的表达,从而影响叶组织中叶绿素的合成,这为进一步研究突变基因对叶绿素合成的调控模式及其作用机理奠定了基础。     

棉花叶片突变体的研究进展

为了解并且应用目前的棉花叶片突变体种质资源,本研究综述了6种类型的突变体的起源、遗传研究、基因定位、对农艺与经济性状的影响,以及突变性状可能带来的抗虫性。这6种叶片突变体包括：（1）叶形突变体：鸡脚叶、杯状叶、皱缩叶、波状叶与圆叶;（2）叶色突变体：花叶、红叶、亚红叶与芽黄; （3）自然落叶突变体;（4）叶片蜜腺突变体：无蜜腺;（5）叶片腺体突变体：无腺体;（6）叶片茸毛突变体：毛叶与光叶。得出这些叶片突变性状都是由质量性状控制的,对开展基因组研究是很好的材料,同时可以用作指示性状,另外鸡脚叶、叶片无蜜腺、毛叶和光叶都有形态抗虫性。由于突变性状具有两面性,因此建议育种中如果利用这些性状,要平衡好突变性状的优缺点。