水稻长穗颈高秆突变体协青早eB1的遗传分析及其euil(t)定位

通过γ-射线辐射诱变水稻(Oryza sativa ssp.indica)协青早B获得的长穗颈高秆突变体协青早eB1，与起始品系协青早B相比，其株高和倒一、二、三节间长度都显著伸长。遗传分析表明，协青早eB1的长穗颈高秆特性由隐性单基因控制，且该基因与IR50eui的最上节间伸长基因(源自76：4512)等位。研究进一步以协青早eB1／矮脚南特的后代群体为定位群体，采用BSA(Bulk segregated analysis)方法，获得了与长穗颈高秆基因euil(t)分别相距18．4cM和7．9cM分子标记：RM164和AC9，并将euil(f)基因定位到第5染色体长臂中部。     

水稻橙红色突变体的遗传分析与基因定位

从水稻材料H9808航天诱变的后代中筛选出1株与色素相关的突变体,该突变植株在幼穗分化期新出幼叶的叶脉为橙红色,到拔节后期植株节间及下部约1/3的茎秆均呈现橙红色,在茎杆节底部中心有一橙红色的原点,抽穗时颖壳为橙红色,并保持到种子成熟,遗传分析表明突变体受1对隐性基因控制。在突变体与9311杂交的F2代隐性群体中,利用SSR标记将橙红色基因定位在2号染色体RM5350和RM12601标记之间,遗传距离分别为0.55cM和1.38cM。再利用新设计的InDel标记,进一步将该基因定位在S1和S2之间,遗传距离分别为0.41和0.25,为克隆水稻橙红色基因奠定了基础。     

一个水稻脆性突变体的遗传分析与基因定位

化学诱变处理籼稻品种E532,M3代中筛选出茎、叶均较脆的突变体,定名fr(fragile rice)。遗传分析表明,该脆性突变体受两对隐性基因叠加控制。以fr突变体与粳稻02428杂交的F2代群体为基因定位群体,利用SSR分子标记将fr突变位点分别定位在1号染色体上的SSR标记RM302和RM212外侧,遗传距离分别为11.89cm和15.19cm;7号染色体在RM11和RM234之间,遗传距离分别为9.36cm和10.01cm。这些结果为进一步研究脆性突变体及其基因精细定位打下基础。     

水稻簇生穗控制基因ts的定位及育种利用研究

从水稻(Oryza sativa L.)育种材料广恢128、粳稻Kitaake、蜀恢955和蜀恢881的复合杂交F2群体中发现了一个簇生穗突变体,该突变体命名为TS(top-spikelet-two-grain mutant)。TS最显著的变异为穗部一、二次枝梗顶端表现为2~3个小穗簇生在一起。为了明确TS中所含簇生基因ts的遗传机理及其在水稻育种中的利用价值,本研究利用TS与G2480B(indica)杂交的F1、F2群体进行簇生性状的形态观察和遗传分析;利用3个携带有ts基因的转育纯系分析ts基因的应用前景。结果表明,F1群体表现为全部显性,F2群体出现3∶1显隐性状分离,突变性状受1对隐性单基因控制,能够稳定遗传。采用简单序列重复(simple sequence repeat,SSR)标记技术,将突变基因ts定位于第6染色体上的长臂端,位于RM20323和RM6298之间,遗传距离分别为5.1和5.6 cM。3个转育纯系中,L332在保持簇生性状的同时,与亲本G2480B相比,其产量性状无显著差异,蒸煮食味品质较优。ts基因的表达与水稻的单株穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量无显著相关性。以上结果为ts基因在水稻育种上的利用提供了一定的理论基础。     

水稻千粒重QTL qtgw1基因的精细定位

粒重是水稻产量性状的主要构成因子及影响稻米品质的重要因素之一。本研究针对第1染色体上对千粒重具有重要作用的QTL进行精细定位。利用从珍汕97/密阳46重组自交系高代群体中挑选出在第1染色体短臂RM151-RM10404、RM151-RM10425和RM1344-RM5359区间呈杂合而背景基本纯合的5个剩余杂合体(Residual Heterozygous Line,RHL),衍生5个F2:3群体(RHL群体),对千粒重QTL进一步分析,在RM151-RM1344区间检测到控制千粒重的QTL qtgw1,其增效等位基因均来自母本珍汕97。应用SSR标记检测,从其中一个RHL衍生群体中筛选到分离区间为RM151-RM3746,RM151-RM10402和RM10381-RM10425的4个单株,衍生4个F2群体(FF群体),利用该群体将QTL qtgw1定位在RM10376-RM10404之间。从其中一个F2群体筛选到分离区间为RM10381-RM10402,RM10390-RM10425和RM1344-RM10425的3个单株,衍生3个F2群体(L群体),根据3个L群体QTL分析结果,将千粒重QTL qtgw1定位在RM10381-RM10404,物理距离约246.6 kb。     

水稻早衰突变体els-R7954的遗传分析和初步定位

为了深入研究水稻早衰机理,找到有效消除和延缓植株早衰的方法,本研究通过350Gy60Co-γ射线辐照水稻浙恢7954干种子,获得1份特异性水稻早衰突变体。观察该突变体生物学性状,发现苗期生长正常,分蘖末期叶片出现早衰现象,灌浆期整个植株枯黄,早衰现象非常明显,将其暂名为elsR7954(early leaf senescence)。遗传分析和基因定位发现,els-R7954受单隐性核基因控制,位于第2染色体SSR标记RM530和RM3774之间,距RM530约5.0c M。为进一步克隆该基因,丰富叶片早衰的分子机制奠定了一定基础,也为研究水稻早衰,最终提高产量和品质提供可能。     

晚粳稻品种浙粳22内稃突变体基因的遗传分析和基因定位

晚粳稻品种浙粳22内稃突变体是60Co γ射线对浙粳22辐照后选到的内稃约有正常内稃一半大小的突变体。遗传分析表明,该突变性状由1对隐性基因控制。该内稃突变体与籼稻珍汕97杂交的F₂群体,采用SSR分子标记对突变性状基因进行初步遗传定位,把内稃突变基因定位在第9号染色体上,暂将该突变基因命名为hig1,位于RM6051和RM556之间,遗传距离为12.7cM。     

一个水稻类感干尖线虫卷叶突变体的遗传分析与基因定位

筛选和鉴定水稻卷叶突变体是研究叶片形态建成机理的前提.本研究利用甲基磺酸乙酯对常规粳稻秀水09进行诱变,获得了一个稳定遗传的类感干尖线虫卷叶突变体(nematode infestation mimic rolling leaf mutant,nir).与野生型相比,nir全生育期叶尖卷曲、枯萎,表型与干尖线虫侵染症状相似.此外,突变体植株矮小,叶片表面较光滑,有效分蘖数少.采用nir与秀水09杂交的F2群体进行遗传分析,结果表明nir的类感干尖线虫卷叶性状受一对隐性核基因控制.利用nir与籼稻93-11杂交获得的F2群体,采用分子标记技术将目的基因最终定位在水稻第二染色体2 ～ 88w和2～82w之间,遗传距离为1.1 cM,物理距离245 kb.研究结果表明,nir很可能是一个尚未报道的新基因,进一步克隆nir基因有可能揭示与现有报道的卷叶基因不同的卷叶调控机理,为筛选理想株型、培育高产水稻品种提供理论基础和供试材料.     

籼稻直立穗突变体的培育、鉴定及其突变性状的遗传分析

采用60Coγ射线辐射诱变技术,首次育成了1个籼稻直立穗突变体。该突变体穗型直立,与亲本品种9311的弯曲穗型显著不同。与9311相比,该突变体的株高显著下降,穗粒数减少、穗子缩短、剑叶变短、谷粒变宽变短,但千粒重没有发生变化。遗传分析表明,直立穗突变性状受1对隐性单基因控制。利用该突变体与培矮64S组配的杂种与原杂交稻品种之间的主要农艺性状和产量构成因素差异不显著。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl15的鉴定和基因定位

由籼稻品系杂交后代中发现1个黄绿叶突变体,命名为ygl15。为揭示突变体ygl15叶色变异机制,对其进行了表型鉴定和基因定位分析。结果表明,突变体ygl15从苗期开始表现为黄绿叶,叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量较野生型显著下降,并最终导致其农艺性状受到影响,表现为株高、有效穗数、单株总粒数和单株实粒数显著下降,穗长、每穗粒数和结实率的变化不显著,千粒重略有提高;基因表达分析表明,突变体ygl15叶片中,叶绿素合成和光合系统相关的基因表达上调,但血红素合成相关的基因表达下调或不变。遗传分析表明,ygl15的突变表型受1对细胞核隐性基因控制。以突变体ygl15和中花11杂交的F_2群体为定位群体,经过初步定位和精细定位,将ygl15基因定位在水稻第3号染色体上的分子标记M08124～M08175之间,物理距离约79 kb。本研究结果为进一步克隆ygl15突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。     

控制水稻抽穗期和株高的QTL的定位及遗传分析

抽穗期（headingdata,HD）和株高（plantheight,PH）是水稻（Oryza sativaL.）非常重要的农艺性状。本研究利用金23B（Jin23B）和青谷矮1号（QGA-1）构建的BC3F1群体及其衍生的BC3F2群体通过分子标记定位水稻抽穗期和株高的QTL（quantitativetraitlocus）。构建的遗传连锁图包含105对SSR标记和8对InDel标记,图谱较好地覆盖了水稻12条染色体。两年来共定位到了9个抽穗期相关QTLs,6个株高相关的QTLs,其中抽穗期和株高最大效应都来源于第7染色体。抽穗期QTLqHD7-3在2011年LOD为37.07,可以解释的表型贡献率为41.05%,加性效应为11.68;株高QTLqPH7-2在2011年LOD为43.73,可以解释的表型贡献率为54.17%,加性效应为21.60;2012年LOD为42.66,可以解释的表型贡献率为54.39%,加性效应为19.95。qHD7-3和qPH7-2位于同一区域RM214-RM5543之间,Ghd7也位于这一区间,该QTL可能是Ghd7的等位基因。抽穗期QTLqHD2定位于第2染色体上标记ZH282和RM71之间,在两年内都能检测到,其LOD值分别为4.56和4.99,可解释的表型贡献率分别为4.31%和7.99%。株高QTLqPH4定位于第4染色体上标记RM241和RM317之间,其两年内的LOD分别为2.89和2.67,解释的表型贡献率为9.42%和8.78%。抽穗期QTL qHD2和株高QTL qPH4所定位的区间没有相关的基因或QTL报道,这两个QTL可能含有控制抽穗期和株高的新基因。本研究通过遗传定位证明了株高和抽穗期是由主效QTL和微效QTL共同控制的,并发掘了新的抽穗期和株高的QTL,为育种家利用分子标记辅助选择培育新品种提供更多的选择。     

Silicon Requirement of Coarse and Fine Varieties of Rice

ABSTRACT

Silicon (Si) provides extra strength to plants against lodging. A hydroponic study was conducted to compare Si requirements of three high yielding, nitrogen (N) responsive, coarse varieties of rice (KSK-133, PK-3717-12, and IRRI-6) with four low yielding, lodging susceptible, fine varieties of rice (BAS-191, BAS-385, BAS-370, and PK-3300). Two-week-old uniform seedlings were grown in half strength Johnson's nutrient solution containing 0, 25, 75, and 150 mg Si kg^{? 1} as sodium silicate. The plants were allowed to grow for 45 days after transplanting. Silicon application significantly (P ≤ 0.01) increased root and shoot dry matter production in all the rice varieties. The maximum shoot dry matter production occurred at 75 mg Si kg^?1 and decreased uniformly in all the rice varieties at 150 mg Si kg^{? 1}. However, growth response to Si application varied significantly (P ≤ 0.01) among various rice varieties. Root: shoot growth ratio, varying from 0.11 to 0.15, did not follow any trend. Different rice varieties and Si addition had a significant (P ≤ 0.01) main and interactive effect on concentration and total uptake of Si in rice root and shoot. Relative increases in Si content, both in shoot and root, were gradual and several fold with increasing rates of Si application. The effect was more pronounced in Basmati varieties (BAS-198, BAS-385, and BAS-370) than other varieties. A 0.91 mg Si g^{? 1} plant tissue was optimum for growth of KSK-133 (coarse), which was significantly higher than the optimum level, 0.62 mg Si g^{? 1} plant tissue, for Bas-370 (fine). However, further verification of the results is warranted under field situation.     

分子标记技术及其在水稻基因定位上的应用

分子标记作为一种新兴的遗传标记手段,因其特有的优势而得到广泛的应用,带动了许多领域的快速发展。本文主要对分子标记的一般特点,基于全基因序列、简单重复序列、已知的特定序列、反转录转座子、单核苷酸的分子标记的类型及各类型代表性技术的基本原理和各自的优缺点进行详尽的综述,并进一步介绍了近年来分子标记在水稻基因定位上的相关应用,如水稻高产、优质、抗逆和抗病等重要农艺性状基因的分离克隆。最后还对分子标记技术在遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助育种等方面的应用前景予以展望,以期该技术能发挥更大的作用。     

水稻赖氨酸和总黄酮含量的QTL定位及环境互作分析

为挖掘多环境下稳定存在的水稻赖氨酸和总黄酮含量相关QTL,以粳稻东农425和长白10号及其衍生的180个株系的F_(6:7)重组自交系(RIL)作为供试群体,采用完备区间作图法(ICIM)和基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM),对2014年和2015年水稻的赖氨酸含量和总黄酮含量进行加性QTL定位及环境互作分析。结果检测到10个影响赖氨酸含量的加性效应QTL和12个影响黄酮含量的加性效应QTL,分布在除第9、第10和第12染色体以外的9条染色体上,其中在第5染色体的RM538~RM1271标记区间内连续2年检测到总黄酮含量QTL。检测到6个存在环境互作效应的赖氨酸含量QTL、4个存在环境互作效应的总黄酮含量QTL,互作贡献率为0.15%~6.73%;一对影响总黄酮含量的上位互作效应的QTL,贡献率为0.99%。本研究结果为水稻赖氨酸和总黄酮含量QTL分子标记辅助育种提供了一定的理论依据。     

一个水稻木质素单体合成突变体的鉴定及分析

在粳稻品种浙粳88经60Co-γ射线辐照产生的后代中,获得1个茎秆脆弱的水稻突变体浙粳88GH。利用m(a)ule试剂测定木质素成分,与野生型浙粳88相比,浙粳88GH的皮层和维管束木质素单体成分改变。在基因初定位基础上,利用PCR扩增和基因测序对第2条染色体90kb目标区域中候选基因进行分析,证明LOC_Os02g09490基因第1个外显子191位碱基由C突变为G。通过生物信息学方法对到LOC_Os02g09490基因的家族谱、蛋白质三维结构进行分析,并通过qRT-PCR方法检测到LOC_Os02g09490基因在浙粳88根、茎、叶中的组成型表达和在浙粳88GH中极低水平表达。构建2个亚细胞定位载体并通过农杆菌介导的方法在烟草中瞬时表达,第1次试验证明LOC_Os02g09490蛋白定位在细胞核与细胞膜。     

水稻OsWRKY19基因启动子的分析

利用PCR技术从水稻(Oryza sativa)秀水11品种中克隆了转录因子WRKY19编码区5'上游大小为1 404 bp的调控序列，命名为OsW19p, 将它和长度为105、378、977、1 106、1 205和1 306 bp的5'端缺失体分别与gus基因融合，构建植物表达载体。用根癌农杆菌介导法将所有载体转化水稻，GUS组织化学分析和荧光测定结果表明：(1)培养基中的2,4-D强烈抑制 gus基因在愈伤组织阶段的表达；(2) gus基因在转基因植株的根、茎、叶和花中均有表达，在花粉和成熟种子中无表达，在种子萌发时胚有表达，在苗期种子根和不定根及它们的侧根均有表达但根尖无表达，成熟期根部只有侧根有表达；(3)除p105以外OsW19p (p1404)和其它5个不同长度的缺失体均可驱动gus基因在转基因苗叶片中的表达，p1205活性最高，p977和p1306的活性减弱,由此推测-1404～-1306 bp和-1205～-977 bp间包含正调控元件，-1306～-1205 bp和-977～-378 bp间包含负调控元件。     

甘蓝型油菜矮秆突变体的遗传及其矮秆基因的RAPD标记

甘蓝型油菜(BrassicanapusL.)矮秆突变体DS-1与中双四号配制正反交组合F1、F2、BC1和BC2,遗传分析表明,该突变体的矮秆性状受一对部分显性主效基因和微效基因控制,将这对显性主效基因命名为Ds1。同时随机选取147株F2植株作为Ds1的RAPD标记的筛选群体,最终从1041条随机引物中筛选到1条引物S470,其扩增的多态性片段S470.416与Ds1连锁,遗传距离为8.9cM。     

Cross-species Transferability of Rice Microsatellites in its Wild Relatives and the Potential for Conservation Genetic Studies

Here, we investigated the transferability of 60 microsatellite markers characterized for cultivated rice Oryza sativa L. in three wild Oryza species representing different genome types: O. rufipogon Griff. (AA), O. officinalis Wall. et Watt. (CC), and O. granulate Nees et Arn. ex Watt. (G). The results indicate the 60 rice SSR loci tested produced homologous amplification products to different extents in O. rufipogon (100%), O. officinalis (90%) and O. granulata (73.3%). Proportions of polymorphism for successfully amplified loci ranged from 0.983 via 0.667 to 0.364 in O. rufipogon, O. officinalis and O. granulata, respectively. The utility of these microsatellite markers was tested for the characterization of genetic diversity in 117 genotypes of these four Oryza species. The values of genetic diversity in cultivated rice are higher than the other two wild species O. officinalis and O. granulata, suggesting microsatellites tend to have more variability in the focal species than in non-focal species to which they are applied. However, much lower levels of genetic variation were observed in rice than in its wild progenitor O. rufipogon, which indicates severe loss of genetic variation may reflect the ‘domestication bottleneck’ through which rice passed. The observation that most of the rice microsatellites are able to detect allelic polymorphisms at different extent in Oryza species suggest that rice microsatellite loci should be useful for the analysis of genetic diversity and inter- and intra-specific relationships in the genus. Therefore, high rates of successful cross-amplification of rice microsatellites among Oryza species with different genome types will offer excellent opportunities to investigate the population genetic structure of wild rice species and explore their conservation genetics.