水稻斑点叶变异研究进展

大多数水稻斑点叶突变体是研究稻瘟病抗性、白叶枯病抗性以及植物程序性细胞死亡机理的理想材料。已经阐明了49份水稻斑点叶突变体的遗传模式,并成功克隆分离了若干斑点叶基因。综述了这些突变体的来源、遗传模式、基因定位和克隆,基因的功能以及它们对水稻主要病害的反应。     

水稻转绿型叶色突变体研究进展

水稻叶色突变体是开展光合作用机理研究的理想材料,还可以作为标记性状在杂交水稻种子生产中发挥重要作用。转绿型叶色突变体是一种叶色突变后在一定条件下可恢复绿色的叶色突变类型,目前在水稻中已定位了至少36个转绿型叶色突变基因,其中有8个基因已被成功克隆。本文综述转绿型叶色突变体的主要类型和特征特性、基因定位与克隆、分子机理及其作为标记性状在育种上的应用情况,以期为水稻转绿型叶色突变体的研究与应用提供参考。     

利用CRISPR/Cas9系统定向编辑水稻SD1基因

【目的】半矮秆水稻品种的选育和应用是水稻育种的最重大成果之一。半矮秆品种大多是半矮秆基因SD1(semi-dwarf1)功能缺失突变体,为了获得sd1突变体,本研究对SD1基因进行了定向编辑。【方法】利用CRISPR/Cas9系统,以SD1基因为靶基因,构建基因编辑载体CRISPR-SD1,用农杆菌介导的方法转化水稻恢复系申繁17和申繁24。【结果】在2个转化受体的T₀代均获得了纯合的sd1突变体,并且在T₁代株系中分离出了不含转基因序列的植株。2个品种的sd1突变体与各自的野生型相比,株高分别下降了25%左右。【结论】利用CRISPR/Cas9系统可以有效地对目的基因进行编辑,在水稻分子育种领域具有巨大的应用价值。     

水稻内外稃异常发育突变体blg1(beak like grain 1)的表型分析与精细定位

【目的】水稻花器官的正常发育对水稻的成功繁殖和产量至关重要。对水稻花器官发育相关基因进行遗传定位，可以完善和丰富其花器官发育调控网络，对水稻育种具有指导意义。【方法】从育种材料中分离鉴定出一个内外稃发育异常的突变体blg1，对blg1突变体和对照株系花器官形态进行了观察。将该突变体与Dular杂交，构建F2群体，对突变表型进行遗传分析，并对BLG1基因进行了精细定位和候选基因分析。【结果】表型观察显示，blg1突变体表现为内外稃不能正常闭合、稃间弯曲严重、籽粒变小等。遗传分析表明，blg1的突变性状由一对隐性核基因控制。通过精细定位，将目标基因定位于第5染色体长臂末端InD3和InD5两个标记之间，物理距离为50 kb，包含8个开放阅读框。通过分析，LOC＿Os05g48760可能是BLG1基因的候选基因。【结论】BLG1是一个控制水稻内外稃发育的新基因。     

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。     

水稻温敏感叶色突变体研究进展

温度是影响水稻生长发育的一个重要因素,由温度引起水稻叶色改变的一类突变体统称为水稻温敏感叶色突变体。探讨温度影响水稻叶色的机理,对促进水稻遗传改良与高产育种具有重要意义。对已发掘的水稻温敏感突变体在温度对突变体的表型影响、基因定位及克隆、分子作用机理和育种利用及其研究进展等方面进行了分类讨论。     

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除水稻NRR基因促进根系生长的研究

水稻营养应答和根生长基因NRR(Nutrition response and root growth)是一个多效基因,负调控水稻根系生长并参与调控营养组织淀粉合成。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对水稻品种空育131的NRR基因进行编辑,获得2个NRR基因敲除的非转基因纯合突变体。突变体植株在各种营养条件下(有氮磷钾、无氮、无磷、无钾、无氮磷以及无氮磷钾)其幼苗主根长度、单株根数和根鲜重都显著高于野生型,这说明敲除NRR基因能够显著改良水稻的根系生长,为利用CRISPR/Cas9基因编辑技术快速改良水稻品种的根系生长提供了一种有效策略。     

水稻T DNA插入雄配子不育突变体的创建

 对6000多个转基因T DNA插入水稻株系进行异常遗传分离分析（选择标记基因为潮霉素磷酸转移酶基因hpt）,发现216个转基因株系的T DNA呈现1∶1分离。接着利用测交方法检测T DNA的遗传规律,初步确定其中57 个候选株系为雄配子不育候选突变体。随后对候选突变株进行多代遗传分析及花粉细胞学观察,结果表明其中的38个突变体花粉黑染率约为50％,自交后代T DNA的异常分离是由于转基因植株的花粉半不育所致,T DNA的传递只能通过雌配子体。另外,利用ELISA定量测定突变体中cry1Ac(Bt)基因编码蛋白的表达量,发现花粉的这种不育性与外源基因的表达量之间没有直接关系,推测这38个雄配子突变体败育的原因主要是T DNA插入引起内源基因变异。TAIL PCR 获得了22个水稻雄配子不育T DNA 插入突变体的侧翼序列,通过BLAST检索,定位了15个不同的插入位点,其中12个插入位点位于基因区或基因调控区。     

水稻裂颖突变体sh1的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在定位和克隆水稻裂颖基因,为解析水稻裂颖性的遗传机制提供依据。[方法]从籼稻品种湘早籼6号突变体库中筛选出一个裂颖突变体(split husk 1, sh1),观察突变体的花器官和浆片形态,利用突变体与02428的F2群体定位目标基因,进一步通过定量 PCR 分析相关基因的表达情况。[结果]sh1 突变体的颖花形态与野生型基本一致,能正常开花,但不能正常闭颖,裂颖的主要原因是浆片不能在开颖后正常萎蔫。sh1突变体的有效穗数增加,但结实率和千粒重显著下降;遗传分析表明,sh1的裂颖表型受一对隐性核基因控制。将SH1 基因定位在ID19827与ID19884两个InDel标记之间,物理距离约为110 kb。定位区间测序发现,突变体中丙二烯氧化合酶编码基因OsAOS1发生单碱基突变,导致氨基酸发生改变;SH1基因的突变显著降低了花器官中的茉莉酸含量,进而影响了茉莉酸合成及信号转导相关基因的表达。[结论]SH1基因通过影响茉莉酸的合成和信号转导调控水稻闭颖,OsAOS1可能是 SH1基因的候选基因。     

水稻短根毛突变体ksrh1的遗传分析和基因定位

从EMS诱变的籼稻品种Kasalath突变体库中筛选获得了一个短根毛突变体,命名为ksrh1。该突变体在苗期表现为根毛变短,除此之外其表型与野生型没有显著差异。遗传分析表明,该突变性状受1个隐性单基因控制。将突变体ksrh1与粳稻品种日本晴杂交构建F2定位群体,利用已公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记对突变位点进行基因定位,最终将KSRH1定位在水稻第1染色体长臂上的S3578和S3584之间,物理距离约为67kb。