水稻早衰突变体zs的鉴定与基因定位

[目的]本研究旨在对水稻叶片早衰突变体zs进行遗传分析及基因定位,探索水稻叶片早衰的分子机制。[方法]从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变‘宁粳1号’突变体库中筛选鉴定了1个稳定遗传的早衰突变体zs,构建突变体zs与籼稻品种‘N22’的F2群体,对控制突变性状的基因进行定位,利用RT-q PCR对叶绿素合成以及质体发育相关基因的表达水平进行分析。[结果]突变体zs在28℃条件下生长14 d时,zs第2叶叶尖出现黄褐色斑点,并逐渐向叶基部蔓延。突变体zs叶绿素a和叶绿素b含量明显下降。zs叶肉细胞结构异常,叶绿体中类囊体片层结构排列松散。与野生型相比,zs的株高、分蘖数和千粒质量均显著降低。通过构建遗传分离群体,将突变基因定位在第12号染色体短臂上的600 kb的区间内。此区间内含有2个已报道的与叶片衰老相关的基因LOC_Os12g16410和LOC_Os12g16720,分别编码异黄酮还原酶和细胞色素单加氧酶(P450)。测序分析发现,仅在LOC_Os12g16720第2外显子上有1个单碱基突变,导致苏氨酸突变为甲硫氨酸。zs叶绿素合成相关基因和质体发育相关基因的表达量显著低于野生型。[结论]鉴定了1个早衰突变体zs,通过精细定位与序列分析,将LOC_Os12g16720作为候选基因,该基因可能参与调控叶绿素合成及质体的发育。     

水稻早衰突变体w14的鉴定和病程相关基因表达分析

【目的】叶片早衰影响水稻的产量和品质,早衰突变体是研究水稻衰老机制的良好载体,鉴定、分析早衰突变体的表型特征,有助于了解突变体的遗传规律,为相关基因的克隆和功能研究奠定基础。【方法】人工接种鉴定了早衰突变体w14的稻瘟病和水稻白叶枯病抗性,同时通过对离体叶片的黑暗诱导和叶绿素含量测定,鉴定了突变体w14的早衰表型;再分别对早衰突变体w14和野生型粳稻品种云引(简称‘YY’)中水稻早衰相关基因和病程相关基因的表达进行分析,研究早衰突变体w14的早衰类型及与野生型在防御系统上的差异。【结果】黑暗诱导处理24 h后,突变体w14的叶绿素含量显著低于野生型YY(P0.05)。黑暗诱导处理48 h以上,突变体w14的叶绿素含量极显著低于野生型YY(P0.01)。突变体w14中衰老相关基因SGR、 Osh36、 Osh69、 PAO、 NYC3和RCCR1的表达均显著高于野生型YY。分别接种水稻白叶枯和稻瘟病后,突变体w14均表现为比野生型YY更感病,且病程相关基因PR1a、PR4、Cth1、PR1b、PBZ1、PR3等的表达在突变体中显著上调。【结论】突变体w14具有典型的衰老和感稻瘟病、水稻白叶枯病的表型,与野生型相比,在突变体中与病程相关基因的表达发生了显著改变,即突变体防御系统的改变导致其出现感病的表型。     

T-DNA插入产生的水稻小粒突变体遗传分析

[目的]研究水稻粒形突变体的遗传特性及其在水稻遗传改良中的作用。[方法]筛选水稻T-DNA插入纯合体,鉴定表型变异,通过表型突变的遗传分析及其与T-DNA插入共分离的检测,研究水稻表型突变的遗传特性。[结果]观察到1个粒形突变体T56。主要表现为粒长变短、粒宽变窄及千粒重降低;对该突变体进行遗传分析,分离群体出现野生型和突变体2种类型,其分离比符合3∶1,表明该突变体表型受1对隐性基因控制。突变体及其后代分离群体的Basta抗性检测和PCR分子检测结果表明,该突变体由T-DNA插入所引起,突变性状与T-DNA共分离。[结论]该材料可用于插入座位的基因克隆和水稻遗传改良的种质资源。     

水稻叶片融合基因LF1的图位克隆及功能分析

[目的]克隆并解析水稻叶片融合基因LF1(Leaf Fusion 1)的功能,为阐明水稻叶片发育的分子机制奠定基础.[方法]lf1为水稻品种'02428'组织培养获得的叶片融合突变体.利用水稻叶片融合突变体lf1与籼稻品种'N22'构建遗传分离群体,精细定位lf1;结合突变体重测序分析确定候选基因,经基因敲除克隆LF1...     

水稻致死突变体基因克隆与分子机制研究进展

水稻致死突变体主要有叶片白化致死突变体和叶片早衰致死突变体2大类，这2类突变体相关基因的克隆和功能分析对于解析水稻白化致死和早衰致死具有重要意义，主要涉及光合色素的合成与降解、叶绿体发育与调控、蛋白质的合成与降解、激素合成与调控途径、细胞程序性死亡与转录因子调控等相关基因。本文综述了水稻致死突变基因的克隆与分子机制，并分析了它们的育种价值；并提出在阐明水稻衰老调控机制的基础上，从分子水平和栽培技术上设计调控水稻衰老的策略，发掘其育种和生产价值。     

水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在对水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5进行表型分析及基因定位,探讨水稻叶片早衰的分子机制。[方法]对pls5突变体进行田间农艺性状调查和光合速率测定;于抽穗期对倒2叶(无明显早衰表型)、倒3叶(出现早衰)和倒4叶(严重早衰表型)进行色素和活性氧含量测定,观察叶绿体超微结构;利用Real-time PCR对淀粉代谢和衰老相关基因进行表达分析,以及候选基因的图位克隆与测序。[结果]pls5突变体早期大田生长正常,早衰表型始于分蘖后期,至乳熟期所有叶片衰老。与野生型相比,pls5突变体色素含量和净光合速率极显著降低,同时每穗总粒数、结实率和千粒质量显著下降。倒3叶叶绿体中积累大量的淀粉粒,类囊体片层由于淀粉粒的大量积累被挤压到细胞膜周围;倒4叶叶绿体中积累大量嗜锇体,类囊体片层解体。同时,pls5中淀粉代谢和衰老相关基因的表达显著上调,活性氧积累。遗传分析表明,pls5的突变表型是由隐性单基因突变引起的;利用图位克隆将目标基因定位在第5染色体的长臂标记P7和P4之间,物理距离154 kb,共18个ORF;对区间内已报道基因ES5(Os05g0554400)测序,发现在第11个外显子存在437 bp的插入,导致移码突变翻译提前终止,推测其为候选基因。[结论]pls5是早衰突变体es5的等位变异,在衰老叶片中存在淀粉累积,这些有利于进一步理解叶片早衰的内在机制。     

水稻隐性早熟突变体ref早熟性的遗传分析和基因定位

为了更好地理解水稻早熟性的遗传机制,对隐性早熟突变体ref进行了遗传分析和基因定位。突变体ref对光周期不敏感,与6个晚熟品种(系)杂交F1代均为晚熟。ref×嘉禾218 F2分离群体抽穗期呈现连续双峰分布,早抽穗和晚抽穗之比符合1∶3的分离比,表明ref早熟性主要受1对隐性早熟基因控制。F2群体中1 005株早熟和晚熟单株组成定位群体,混合基因池分析发现5号染色体上SSR标记RM7302和RM3853与突变体ref早熟基因连锁。构建5号染色体的连锁图谱,进行表型和标记基因型的连锁分析,进一步确认突变体ref早熟基因定位在标记RM7302和RM3853之间18.32 c M的遗传区间内。     

1个水稻不闭颖突变体(open hull 1)的鉴定与基因定位

水稻颖花的开放与闭合是个复杂的过程,其分子调控路径及作用机制尚不清楚。在水稻品种9311的辐射突变体库中发现了一份花器官变异突变体,主要表现为突变体小花开放后不闭合,暂命名为不闭颖突变体(open hull 1,oph1(t))。通过对突变体的性状调查、小花解剖观察、遗传分析,发现:突变体开花后,颖壳不闭合,结实率明显降低,其他农艺性状则无显著差异;突变体在开花时浆片与野生型无差异,但开花后一段时间内仍能保持膨胀状态。以oph1(t)/9516的F_2、F_3群体内突变体单株作为定位群体,最终将OPH1基因定位于第6染色体短臂,位于标记e55和e8之间,遗传距离为1.29 cM,是一个尚未报道的新基因。     

一个水稻生物产量突变体的遗传分析

[目的]对1个水稻生物产量突变体进行遗传分析。[方法]对转Bar基因水稻后代的筛选和鉴定的过程中,在T1代群体10个株系中发现1个生物产量突变株系;采用除草剂Basta喷洒及PCR扩增等方法对该株系进行遗传分析并进行农艺性状考察。[结果]该基因突变除了使株型增高外,径秆也较粗,开花较早,分蘖多,穗大,生物产量高。该株系分离比率为3∶1,符合孟德尔遗传分离规律。PCR分子检测证实,突变性状与T-DNA插入的目的基因(Bar)没有共分离,表明突变体不是由目的基因的T-DNA插入所引起的。[结论]该研究有助于克隆该突变体诱发基因及理解其对生物产量影响机制。     

水稻心白突变体whc的理化性质和基因定位

[目的]淀粉约占水稻胚乳干物质总量的80%,胚乳中淀粉的组分与含量以及颗粒结构对稻米品质具有重要影响。因此,阐明水稻淀粉合成的分子机制对品质改良具有重要意义。[方法]通过60Co-γ辐照诱变粳稻品种‘中花11’(ZH11),得到1个稳定遗传的胚乳心白突变体white core(whc)。对该突变体的形态学特征、理化性质、淀粉结构等性状进行了分析,并对突变体whc和‘N22’杂交配制的F_2群体进行基因定位。[结果]与野生型相比,该突变体表现为胚乳中心粉质不透明,粒宽与有效穗数增加,千粒质量下降14.5%。whc突变体成熟种子的直链淀粉含量减少24.7%,而总蛋白含量变化不明显。胚乳横截面扫描电镜分析发现,突变体whc的粉质胚乳部位淀粉粒异常。挑选极端单株将whc精细定位在Chr 4染色体长臂的RM349和d1分子标记之间,物理距离为158 kb。测序发现whc突变体中1个编码三角状四肽重复结构域蛋白[tetratricopeptide repeat(TPR)domain containing protein]的基因发生点突变,导致蛋白翻译提前终止。qRT-PCR分析显示,whc突变体中编码AGPase各亚基以及部分淀粉合酶的相关基因表达量发生改变。[结论]水稻心白突变体whc的表型可能是由1个编码TPR蛋白结构域的基因控制。     

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。     

水稻叶形遗传调控机理的研究进展

叶片是水稻光合作用的重要器官,水稻的叶形与产量密切相关。利用构建的多种遗传群体和突变体库,目前已定位和克隆到多个参与叶形调控的基因。综述了叶形遗传调控机理的研究进展,汇总了参与调控叶形相关的QTLs和基因,并对该领域的研究进行展望。     

一个水稻早衰突变体基因的精细定位

【目的】对水稻叶片早衰突变体W330进行遗传分析及精细定位,获得控制突变表型的基因。【方法】用60Co-γ辐射诱变籼型水稻恢复系中恢8015,从突变体库获得一份叶片早衰突变体W330。对该突变体进行表型观察和主要农艺性状调查。利用多代自交稳定的突变体W330与粳稻品种02428杂交,观察F1和 F2的表型,并统计F2群体中早衰突变表型与正常野生型的分离情况,分析该突变表型的遗传行为。利用构建的F2群体进行精细定位和候选基因分析,然后对候选基因进行DNA测序、酶切分析、表达分析、酶活测定及进化分析。【结果】突变体W330从三叶期开始出现叶片衰老,直至抽穗期及黄熟期。与野生型相比,突变体W330株高变矮、分蘖减少、叶片变窄、抽穗期不变、每株有效穗数、每穗着粒数和结实率亦显著降低。W330与02418杂交的F1表现正常,F2群体中正常植株与早衰突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体W330的突变性状受1对隐性核基因控制。利用F2定位群体及SSR、Indel标记,最终将目标基因定位在第3染色体短臂上2个分子标记CD-5与CD-7之间,物理距离约为21.5 kb。基因预测表明该区域共有4个完整的ORFs。其中,LOC_Os03g0131200编码一个过氧化氢酶OsCATC,基因组序列分析表明,W330突变体中的该基因从ATG开始第109位,在第一个内含子的末位发生了一个C到G的颠换,造成第一个内含子没有剪切,最终导致翻译提前终止,酶切试验验证了这一突变位点。与野生型亲本中恢8015相比,W330突变体在三叶期叶片中的过氧化氢酶的活力下降了47.8%,而过氧化氢含量上升了2.7倍。由此,推定W330与OsCATC等位。系统进化分析发现,OsCATC与水稻中同源的过氧化氢酶不在同一进化分支上。实时荧光定量PCR发现,与其野生型相比,突变体W330叶片中的OsCATA和OsCATB的表达量显著上升,而OsCATC的表达量没有明显的变化。推测,这3个高度同源的基因在水稻体内可能存在互补机制。【结论】W330突变体基因是已报道的过氧化氢酶基因OsCATC的等位基因。W330突变体在第一个内含子上发生的一个点突变造成可变剪切的发生,使得水稻一个过氧化氢酶失活,导致突变体W330突变表型的出现。     

水稻成花素家族OsDTH11基因的CRISPR/Cas9编辑突变体的创制

水稻成花素家族基因在水稻的开花结实过程中发挥重要作用。水稻基因组中共有19个成花素相关基因,其中Hd3a和RFT1基因已被证实能够促进水稻抽穗开花,其余成花素成员功能未知。本文针对水稻成花素家族成员OsDTH11基因,基于CRISPR/Cas9技术构建了基因编辑载体,并通过农杆菌介导的遗传转化方法成功获得了该基因的敲除突变体。经测序验证发现了2种类型的突变体,一种是纯合的62 bp缺失突变体,另一种是31 bp缺失的杂合突变体。通过自交分离分别获得两种类型稳定遗传的纯合突变体材料,为OsDTH11基因的生物学功能与水稻开花分子机制研究奠定了基础。     

一份水稻矮杆突变体的形态特征和基因定位(英文)

[目的]对一株水稻矮杆突变体的形态特征进行分析,同时进行基因定位。[方法]以一株矮秆突变体(潇湘矮)为研究对象进行形态观察,并以潇湘矮作母本,半矮杆材料湘早143为父本,构建群体进行遗传分析,同时利用微卫星标记进行基因定位。[结果]潇湘矮的平均株高为55cm;遗传分析结果显示所有F1株高偏向于父本,F2群体出现半矮杆植株和矮杆植株,比例接近于3:1性状分离,证实潇湘矮株高性状受1对主效隐性基因控制;将该基因定位于水稻第5染色体上,位于RM249上游,遗传距离为8.4cM。[结论]rRH是一个新的水稻矮杆基因。     

水稻叶色突变体基因定位研究进展

水稻叶色突变体是一类较易观察和获得的突变体,研究水稻叶色突变体基因进行定位有助于深入阐明叶色基因的调控机理,对水稻叶片光合遗传改良和产量提高具有重要的指导意义。因此,对于近年来有关水稻叶色突变体的分类来源、遗传机理以及基因定位等研究进展进行综述,并介绍了叶色突变体的分子机理及其在水稻中的应用,旨在为水稻叶色突变体的研究和利用奠定基础。     

低温胁迫下水稻苗期低温失绿突变体cisc(ta)的miRNA表达谱分析

[目的]鉴定水稻耐冷相关功能基因、解析其调控耐冷性的分子机制.[方法]以耐冷籼稻材料"P1211"和冷敏型籼稻突变体cisc(ta)为试验材料,进行了低温胁迫处理和水稻幼苗转录组测序分析.[结果]冷敏型突变体cisc(ta)低温胁迫处理后共有4542个差异表达基因,其中有3673个基因上调,869个基因下调.在冷敏突变体cisc(ta)的差异表达基因中筛选到一些与低温胁迫相关的典型基因,如基本的螺旋-环-螺旋(bHLH)、活性氧清除(SOD1)和富亮氨酸重复序列(LRR)等调控基因,此外,还筛选出一些与生长素、脱落酸(ABA)、赤霉酸(GA)和冷应激反应调控(DREB/CBF)等相关的基因.为了确认RNA-seq数据,随机选择差异表达基因进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)表达分析,结果与这些基因的RNA-seq表达测定一致,证实了RNA-seq数据的准确性.[结论]该研究为水稻耐冷机理的研究和筛选水稻遗传改良有用的候选基因奠定基础.     

水稻雄性不育突变体cnj7的遗传分析和基因定位

cnj7是一个水稻雄性不育突变体,来源于粳稻常农粳7号自然突变。解剖发现突变体小花雌性器官正常,雄性器官数量正常,但花药萎缩,捣碎花药碘染,突变体花药壁内无染色花粉粒,是一个典型的无花粉型雄性不育突变体。通过对突变体F2和BC1F1群体的遗传分析表明,控制不育性状的是1对隐性基因。对cnj7与明恢86植株杂交衍生F2代不育单株的连锁分析表明,cnj7(t)基因位于水稻第9号染色体SSR标记R61552和RM556之间,遗传距离分别为20.6、11.3 c M。     

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。     

应用抑制差减杂交技术分离水稻早衰差异表达基因的初步研究

通过Co60辐射诱变获得了水稻早衰突变体材料H04002-9,以突变体为测试方,野生型为驱动方在早衰性状出现时构建了水稻早衰差异表达基因文库,差异片段克隆、测序后通过GeneBank数据库分析表明,突变体编码腺苷甲硫氨酸脱羧酶的Os02g0611200基因中有4个碱基发生了变异,引起了翻译出的蛋白质序列中3个氨基酸发生改变,使腺苷甲硫氨酸脱羧酶的活性发生了变化,因此初步推测Os02g0611200基因的表达量与水稻早衰具有相关性。