水稻浆片颖壳化突变体(gll)的鉴定和精细定位

【目的】鉴定和克隆水稻花器官突变体新基因,对了解水稻花器官发育的分子遗传机理和分子信号调控途径有着重要的作用。【方法】采用田间种植鉴定、突变体和野生型的花器官对比、杂交后代的表型分离统计及基于图位克隆法的基因定位等方法,对自然突变产生的突变体gll的表现型、遗传和基因精细图位开展研究。【结果】表型鉴定认为gll突变体小穗上的颖花变异主要表现为浆片颖壳化和外颖增加。通过杂交F1、F2及F3的表型分离个体χ2测验结果表明,该突变体表型分离符合1对隐性核基因的比例。配制突变体和日本晴的杂交种及其F2分离群体,在F2和F3群体中获得gll表型株作为基因定位群体。利用均匀分布于水稻12条染色体上的156对多态性分子标记,检测gll定位群体中的408株突变体表型个体,将GLL定位于水稻第1染色体上SSR标记RM1068和RM3482之间,遗传距离分别为4.6和2.3 cM。随后检测了4个新的SSR标记,进一步将GLL定位在108 kb的物理距离之内。【结论】水稻gll突变体的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第1染色体长臂的近下端SSR标记RM6097和RM6827之间108 kb范围内。     

水稻闭花授粉基因cl7(t)的遗传分析与基因定位

【目的】鉴定、遗传分析和定位水稻闭花授粉突变体新基因,了解水稻开花机理,利用闭花授粉基因防止转基因作物花粉漂移。【方法】通过EMS对优良粳稻品种H02进行诱变,发现了一个新的闭花授粉突变体8m30。利用突变体8m30与正常开花授粉材料广恢102配制的杂交种和相应的自交分离群体,采用形态特征观察、杂交后代的表型分离统计和遗传分析、基于图位克隆的基因定位等技术方法,对突变体8m30的表型、遗传和基因定位进行研究。【结果】突变体8m30与野生型H02相比,株高变矮,株型变紧,穗着粒密,在整个抽穗授粉过程中,颖花不张开。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,位于第7染色体长臂的RM21964和RM234之间,遗传距离分别为0.1 cM和0.3 cM,两者间的物理距离为160 kb,与标记RM21971共分离,是一个尚未报道的基因,暂命名为cl7(t)(Cleistogamy 7(t))。【结论】水稻闭花授粉突变体8m30由位于第7染色体1对隐性核基因控制,位于第7染色体的RM21964和RM234之间160 kb范围内。     

水稻穗部簇生突变体(Cl-dz)的遗传分析与初步定位

从水稻育种材料后代中获得1个受隐性单基因控制的簇生穗突变体(Cl-dz)。其表型特征为:在二次枝梗顶端有2～3个小穗簇生在一起,呈"W"形态。遗传分析表明该性状是受单基因控制的隐性性状。利用突变体Cl-dz与保持系冈46杂交构建F2定位群体,将该基因定位在6号染色体的SSR标记RM6036与RM1340之间,遗传距离分别为3.6cM和7.0cM。     

水稻白化转绿突变体v13(t)的生理特性和基因定位

 【目的】在温敏型白化转绿突变体v13(t)的表型特征鉴定的基础上,对其控制基因V13(t)进行精细定位。【方法】在籼稻品种9311中获得一个白化转绿自然突变体,并对其进行表型特征、温度敏感临界值的确定,同时对不同温度下叶片中叶绿体的超微结构进行观察,并以v13(t)与武运粳7号的正反交F₂群体对其进行遗传分析和基因的精细定位。【结果】在低温（<26℃）条件下,v13(t)前3张叶片均表现为白色,只有叶尖和叶鞘表现出少许绿色,以后逐渐死亡;在28℃条件下,1—3张叶片抽出时叶尖和边缘表现为白色,以后逐渐转绿;在30℃条件下,叶片表现正常。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SSR分子标记将V13(t)初步定位在水稻第5染色体上的RM3638与RM459标记之间,其遗传距离分别为3.2和0.5 cM。进一步利用已公布的SSR标记和新发展的InDel标记将V13(t)定位在InDel5-11与InDel5-8之间的98.9 kb范围内,同时获得一个与V13(t)共分离的标记InDel5-2。【结论】白化转绿突变体v13(t)受1对隐性核基因V13(t)控制,V13(t)被定位在AC130729上约98.9 kb的物理距离区间内。     

两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究

【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析,并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体,经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析,观察叶绿体的超微结构,并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体,应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比,白色条纹叶突变体的单株穗数减少12.86%,生育期延长11.27%,黄色叶突变体的株高降低31.08%,千粒重减少14.55%,生育期延长17.86%,并且2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明：2种突变体的类囊体结构异常,与野生型水稻相比,黄色叶突变体的类囊体片层数变少,白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失,正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明：这2种突变性状均受1对隐性核基因控制,位于不同染色体上,将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t) (Chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端,与分子标记RM1331相距9.6 cM,且与标记RM3252等共分离;将chl12(t)定位到第三染色体短臂,与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1 cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因,为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。     

高粱芒基因Awn3.1的精细定位

为了确定高粱有、无芒表型的遗传特性,以无芒高粱品种Btx623和有芒品种7361为亲本做杂交,分析了F1植株和F2分离群体中的1 155个单株的芒性基因遗传规律,结果显示有芒性状是受1个隐性单基因Awn3.1控制的质量性状。利用覆盖高粱10条染色体的自行开发的250对SSR引物在两亲本间筛选多态性标记,利用这些标记和22个表型有芒的F2隐性单株对芒性基因进行初定位,将目标基因定位在第3号染色体SSR标记sm03100和sm03108之间,与两标记的遗传距离分别为11.4 cM和4.5 cM。为了进一步缩小定位区间,对亲本7361的相关区段进行了测序,与已公布的Btx623序列比对后设计了InDel标记,并把定位群体扩大到214个F2隐性单株。通过扩大群体和开发新的标记,将目的基因Awn3.1精细定位在标记InDel-1和InDel-2之间的约115 kb范围内。     

一个矮秆多分蘖突变体的遗传分析和定位

从粳稻品种‘中花11’转基因后代中发现了一个矮秆多分蘖突变体,突变体表现出植株矮化、分蘖力强 、穗长变短、叶片变窄及结实率降低等一系列突变表型。遗传分析表明该矮秆多分蘖突变体表型受一对隐性核基因控制,因其与突变体htd1具有相类似的表型,故将该基因命名为htd2。利用籼粳杂交F2群体将突变基因定位在第3染色体短臂上SSR标记 RM6038和RM5444之间,与两个标记的遗传距离分别为1.4和2.1 cM,两个标记之间的物理距离大约为400 kb。     

一个新的水稻隐性高秆突变体的遗传分析和基因定位

 【目的】寻找新的水稻隐性高秆基因,为解决水稻不育系的包颈现象及增加恢复系的株高提供重要的遗传资源。【方法】在田间试验时发现一株高秆突变体,经过连续3代的自交和选择后,获得稳定遗传的高秆突变体。突变体的株高比野生型中花11平均增加72.3%。将带有高秆基因的杂合体自交,分析F2代株高的遗传行为,结果表明高秆性状由一对隐性基因控制。分别配制突变体、野生型与培矮64之间的杂交种及其自交F2分离群体,在突变体配制的分离群体中鉴定出72株极端高秆突变体,株高明显高于对照群体中的最高植株高度。【结果】利用均匀分布于水稻12条染色体上的147对多态性分子标记,分析这些标记位点在极端高秆突变体群体中的分离特征,结果证明高秆基因位于水稻第3染色体。进一步发展了4个InDel标记,确定高秆基因位于RM168与M127.1-3-3标记之间,物理距离为713 kb。【结论】该基因是一个新的隐性高秆基因,暂命名为lc3。     

水稻穗形态建成基因PMM1的遗传分析与初步定位

在水稻粳稻品种中花11T-DNA插入突变体库中鉴定了3个穗形态突变体,它们均表现为植株半矮、叶夹角变小、一次枝梗轮生、复粒、粒长变短、粒宽变宽等突变表型。基因双突变杂交F1表型考查证明这3个突变体为等位突变体,T-DNA标签共分离检测表明这3个突变体的表型与T-DNA插入无关。通过与籼稻品种珍汕97配置3个杂交组合,由经典的孟德尔遗传分离比显示,突变性状受1对隐性基因(panicle morphological mutant 1,PMM1)控制。采用基因图位克隆的方法,已将基因PMM1定位在第4染色体长臂上的RM3866-1和X4(InDel)标记之间,其两侧物理图距为147kb左右。     

水稻类病变坏死突变体的形态观察及基因初步分析

用^60Coγ射线辐射处理籼稻育种中间材料R46,获得一个水稻类病变坏死突变体lmm3。与野生型R46相比,该突变体的主要农艺性状表型发生了显著变异：植株变矮,分蘖能力差,早衰,结实率低。遗传学分析结果表明,该突变为单基因隐性突变,突变性状受一对隐性基因控制。基因分子标记定位结果显示,lmm3突变体的突变基因位于水稻的第12条染色体上,与其距离最近的SSR标记RM1337为4．47cM。     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

与SP1互作的水稻穗顶部退化基因qPAA3的精细定位

【目的】水稻顶部小穗退化减少了单穗的总枝梗数和总粒数,严重影响单株产量,是水稻生产上的一个不利性状。因其遗传基础复杂,受环境影响较大,控制顶部小穗退化的相关基因克隆研究报道极少,该不利性状发生的分子机制及其遗传网络还不得而知。对顶部小穗退化基因进行精细定位,可为穗顶部基因的克隆奠定基础;开发的紧密连锁分子标记,也可以运用于分子育种实践,对这一不利性状进行早期识别和淘汰。【方法】首先对小穗突变体sp进行精细定位。用sp分别与粳稻品种ITA182和籼稻品种J160杂交构建2个遗传定位群体。为了研究不同穗退化突变体之间的关系,再以小穗突变体sp和穗顶部退化材料05261杂交,获得了农艺性状稳定的拟双突变体（表型与sp相似）。通过连续自交,纯合拟双突变体的遗传背景。再以高代的拟双突变体为非轮回亲本,穗顶部正常品种IRAT129为轮回亲本,构建含有双突变体的BC₁F₂亚群体。其中一个亚群体14C2017既表现单基因的穗退化性状分离,又出现小穗和穗顶部退化的双突变体表型,被用作顶部小穗退化基因的精细定位材料。【结果】水稻小穗性状是由1对隐性基因（sp）控制的。利用混池方法将SP(t)初步定位于第11染色体分子标记RM26281与RM7391之间;利用新开发的60对SSR分子标记,将其定位在标记sc50和sc66之间。在此区间内设计引物,最终将SP(t)定位在标记sc24和sc66之间,物理距离为54.3 kb的范围内。测序结果表明,突变体在该区间内有15.03 kb的大片段缺失,导致基因SP1的编码序列缺失。对拟双突变体的表型分析表明,sp与一个穗顶部退化基因存在互作。利用亚群体14C2017作为克隆与SP1互作基因的遗传分离群体,利用分布于全基因组的239对引物,筛选出在拟双突变体和IRAT129之间有多态的引物114对,将目标基因精细定位于第3染色体SSR标记RM6929和RM1319之间,物理距离为97.3 kb范围内,该候选基因属于早先报道的QTL--qPAA3。【结论】水稻sp的小穗性状是由基因SP1引起的缺失突变。与SP1互作的qPAA3定位于第3染色体SSR标记RM6929和RM1319之间,物理距离为97.3 kb的范围内。     

水稻抗白叶枯病新基因的初步定位

【目的】通过与目前国际上已报道的抗白叶枯病基因进行分析比较,推测水稻抗源C4059含有1个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa36(t)。将水稻抗源C4059的白叶枯病抗性转育到IR24遗传背景下,培育近等基因系并借助分子标记将其抗白叶枯病基因进行定位。【方法】以IR24/C4059的1个F3分离群体为材料,采用分离集团分析法,借助SSR、EST标记对Xa36(t)进行分子标记定位。【结果】找到13个与Xa36(t)连锁的标记,最近的4个标记RM2136、RM7443、RM1233和RM224与目标基因间的遗传距离分别为3.2、3.8、1.9和1.3 cM。其中标记RM2136和RM7443位于染色体近端粒一侧,标记RM1233和RM224位于目标基因的另一侧。【结论】通过分子标记检测,将基因Xa36(t)定位于水稻第11染色体长臂末端附近。     

棉花深棕色纤维基因Lc1的遗传定位

 【目的】研究棉花棕色纤维的遗传规律,寻找并定位与棕色纤维基因连锁的分子标记,为进一步在棉花基因组学水平上定位、克隆棕色纤维基因和棕色棉纤维品质改良奠定基础。【方法】基于陆地棉显性多基因标记系T586（具有深棕色纤维基因Lc1）与海岛棉新海16配制的海岛棉×陆地棉杂交F2群体,结合色彩色差仪对棕色纤维色泽的分类进行分析,并充分利用棉花基因组分子标记遗传连锁图谱信息、多态性分子标记筛选和图位克隆的方法,定位与棕色棉纤维基因Lc1连锁的分子标记。【结果】根据T586与新海16杂交后代F2群体（443个有效纤维单株）深棕色纤维、棕色（中间色）和洁白色纤维的分离比例,将Lc1定位于棉花基因组A亚组第7染色体微卫星标记NAU4030和CGR5119之间约8 cM的遗传距离内,其中,Lc1与标记CGR5119的遗传距离约为2.8 cM,与NAU4030之间的遗传交换距离约为5.1 cM,构建了Lc1位点的遗传连锁图谱。【结论】棉花深棕色纤维性状由单基因控制并呈现半显性遗传方式,Lc1位点附近的分子标记信息可在棕色棉分子标记辅助育种中得以利用。     

小粒野生稻抗白叶枯病新基因的鉴定与初步定位

【目的】将小粒野生稻（Acc. No. 101133）的抗白叶枯病基因导入栽培稻IR24,并对其进行鉴定和分子标记定位,以便应用于育种实践。【方法】以小粒野生稻和栽培稻IR24的BC2F2群体及其F3、F4家系为材料,利用分离集团分析法（BSA）,借助SSR标记对Xa35(t)进行分子标记定位。【结果】通过对抗病基因进行抗谱鉴定和遗传分析,结果表明,该基因对白叶枯病菌株PXO86和PXO99表现感病,而对PXO61、PXO112和PXO339表现抗病,初步将其定位于水稻的第11染色体长臂上,同标记RM144共分离,并位于标记RM7654和RM6293之间,与两标记的遗传距离分别为1.1 cM和0.7 cM。【结论】小粒野生稻（Acc. No. 101133）含有新的抗白叶枯病基因,暂定为Xa35(t)。