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。     

1个水稻紫叶基因pl41的遗传分析与定位

【目的】对水稻材料pl41的紫叶性状进行遗传分析和基因定位,为pl41基因的图位克隆、功能研究及其育种利用奠定基础。【方法】在紫叶籼稻品种‘Z3474’与绿叶粳稻品种‘日本晴’的杂交后代中,获得1个紫叶性状稳定遗传的材料pl41。观察pl41表型特征;配制pl41/日本晴杂交组合,利用F_1及F_2分离群体进行紫叶基因的遗传分析和基因定位研究。【结果】pl41紫色性状首先出现在苗期的叶鞘、叶尖和叶缘处,在抽穗期,pl41植株地上部分组织均呈现较深的紫色。与‘日本晴’相比,pl41叶绿素含量在苗期显著高于‘日本晴’,在抽穗期显著低于‘日本晴’,在灌浆期无显著差异;pl41花青素含量在苗期、抽穗期和灌浆期均极显著高于‘日本晴’。pl41紫叶性状受1对隐性核基因控制,定位在第12号染色体短臂289 kb范围内,对该区域5个预测基因的编码区序列进行了测序比对分析,发现其编码区序列在pl41与‘日本晴’之间无差异。【结论】初步定位了水稻pl41紫叶基因的范围,其最终确定还需要候选基因的精细定位、序列比对分析和转录水平分析。     

白菜类作物开花时间相关基因BraA.FLM.a的CAPS标记开发与利用

[目的]本文旨在研究白菜类作物开花时间候选基因BraA.FLM.a的酶切扩增多态性序列(CAPS)标记开发与利用。[方法]PCR扩增2个亲本的BraA.FLM.a基因外显子2到内含子2区域的特异序列,开发CAPS标记BraA.FLM.a-NlaⅢ,用CAPS标记对F2分离群体的基因型进行检测,并进行Pearson相关性分析研究基因型与开花时间表现型的关系。[结果]通过调查亲本早开花油用型品种‘Yellow sarson’材料YS-143和晚开花芜菁品种‘Vegetable turnip’材料VT-044的开花时间和F2群体的开花时间,发现两亲本的开花时间存在显著性差异。通过PCR扩增克隆了两亲本的BraA.FLM.a基因的特异序列,并在突变位点T-A处开发出CAPS标记BraA.FLM.a-NlaⅢ。在136份F_2分离群体上进行此CAPS标记的验证后,发现T基因型开花时间晚于A基因型的开花时间,并且差异显著(P0.05)。[结论]BraA.FLM.a基因的CAPS标记BraA.FLM.a-NlaⅢ与开花时间表型显著相关,该标记可以用作开花时间的分子选择辅助育种。     

水稻籼粳交新亲和位点的筛选与遗传定位

亲和基因能够突破水稻籼粳亚种间杂交结实率低的障碍,新的籼粳交雌不育基因鉴定与定位将有助于进一步解决亚种间杂交不育问题。将324份籼稻育种材料与典型粳稻日本晴杂交,从中筛选出1份材料9311K,与日本晴的杂交种F1的结实率为71.23%。经测序9311k的S5位点为籼型S5i。随后构建9311k/9311//日本晴三交群体对亲和基因进行定位,将该基因定位于第7染色体RM18-RM1335区间内,为一个新的雌不育位点,命名为S36(t)。     

EMS诱发菊花突变类型及重要性状的分子鉴定

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)处理菊花品种‘神马’茎尖以获得各种突变类型.对菊花的生物学性状及观赏性状进行调查,结果表明,突变群体的表型变异率达到6.31％,获得了菊花株高、叶片、开花期、花序以及花瓣等观赏性状的突变体.表型变异类型多样,特别是发现了自然突变或人工诱变中少见的开花期提早突变体和花器官的突变类型,如花苞片消失或易位、舌状花和筒状花增加或缺失等.本试验所用EMS构建的菊花突变群体变异类型丰富,且ISSR标记鉴定结果显示标记条带确实出现了差异,这表明突变植株的基因发生了变化.这为菊花新品种培育和功能基因组学的研究奠定了基础.     

水稻温敏黄转绿突变体v5的鉴定和基因定位

通过对粳稻品种‘日本晴’进行60Coγ射线诱变,从M2中筛选到一个温度敏感的黄转绿突变体v5(virescent5)。突变体植株在较低温度(20～24℃)下叶色表现为黄色,而植株在较高温度(26～30℃)下叶色几乎表现为绿色。对叶绿素含量的测定显示出低温条件下突变体叶绿素含量显著低于野生型植株;对相关农艺性状考察显示出突变体单株产量显著低于野生型。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制,利用F2群体(v5/Kasalath)将OsV5基因定位于第9染色体长臂,在BAC AP005838上标记STS1与BAC AP005702上标记STS5312之间166.5 kb的区段上。     

籼稻9311HR-T显性高秆基因的初步定位

从转入bar基因的籼稻半矮秆材料9311HR的BC3F2中发现了1株高秆突变体9311HR-T,其株高和秆长分别比野生型9311HR增加60.8%和71.5%,其高秆性状受1对显性基因控制.以9311HR-T与02428杂交产生的F2群体为材料,利用微卫星标记将9311HR-T高秆基因定位在水稻第1染色体长臂上的SSR标记RM472和RM1387之间,距RM472和 RM1387的遗传距离分别为8.6 cM和12.3 cM,该基因暂命名为DT1.     

水稻粒质量和粒形QTL定位及粒长位点qGL3.2的鉴定

[目的]通过水稻粒质量和粒形相关基因的QTL分析,挖掘普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)中优异基因,为高产水稻资源的鉴定与品种改良提供研究基础和创新材料。[方法]以籼稻品种‘9311’为受体亲本,普通野生稻为供体亲本构建的染色体片段置换系群体为研究材料,考察2015、2016和2017年水稻种子千粒质量、粒长、粒宽和长宽比等性状,利用QTL IciMapping 4.1软件对控制籽粒大小的QTL进行定位分析。并利用‘9311’与小粒家系Q8衍生的次级F_2群体验证第3染色体1个效应明显的QTL(qGL3.2)。[结果]3年共定位到16个QTL,分布于第2、3、6、8和11染色体上,解释遗传变异的4.52%～13.08%。‘9311’与Q8家系衍生的次级F_2群体验证了标记Indel3-17和RM3646之间qGL3.2位点的真实性,其对千粒质量、粒宽和长宽比的贡献率分别为33.18%、8.76%和59.92%;对粒长的效应尤为明显,LOD值高达39.29,可解释表型变异的贡献率达61.43%。精细定位和测序分析表明qGL3.2在基因Os03g0407400编码区发生1个C-A的替换,导致蛋白翻译提前终止。对130份种质资源等位变异类型和籽粒长度的分析表明C-A等位变异与粒长高度相关。[结论]qGL3.2位点Os03g0407400基因C-A突变对水稻粒质量和粒形有重要影响,这为该基因的进一步育种利用和分子标记辅助选择提供依据。     

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。     

优质太子米玉破与测序水稻基因组的SSR分子标记筛选

试验以太子米的优良品种玉破为材料,利用水稻932对SSR标记,与测序品种粳稻日本晴和籼稻"9311"的基因进行比较,共筛选到玉破与日本晴有多态性标记的173条,与籼稻"9311"有多态性标记的374条,这些标记对于构建优质米基因的渗入系或近等基因系、定位克隆优质米基因、研究优质太子米的形成机制具有重要作用.     

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。     

黄瓜黄叶基因YL的精细定位及候选基因预测

以黄瓜自交系WD1为材料,采用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变方式获得了一个稳定遗传的黄叶突变体yl;以黄叶突变体yl为父本、黄瓜自交系S52为母本,构建F_2群体,并对黄叶突变体yl、S52、F_1和277株F_2群体的叶色性状进行调查和遗传分析。结果表明:该突变体受一个隐性核基因控制,且绿色叶对黄色叶为完全显性。利用黄瓜7条染色体上的235对SSR引物对F_2群体的野生型与突变体DNA池进行混合分组分析法(BSA)分析,筛选得到2个DNA池间多态性标记5对,初步将该基因定位在黄瓜4号染色体分子标记SSR15682和SSR05415之间。通过进一步开发和筛选亲本间多态性分子标记,利用277株F_2群体将YL基因定位于黄瓜4号染色体上的分子标记In Del4-9和In Del4-10之间,物理距离为936.39 kb。利用20株黄化苗DNA混池基因组重测序数据和课题组已有的黄瓜自交系WD_1、S52重测序数据以及黄瓜9930基因组数据,对定位区间内基因进行序列分析,推测Csa4G297530为候选基因。     

分子标记辅助选育显性半矮秆粳稻不育系177A及特性分析

以粳稻显性半矮秆突变体Y98149为基因供体亲本与保持系8204B杂交、回交,利用分子标记辅助选择,在BC_1F_5中筛选出携带显性半矮秆sdt基因的粳稻新品系177,与BT型‘寒丰A'连续回交育成育性稳定、开花习性好、配合力强的显性半矮秆杂交粳稻不育系177A。     

水稻控制光响应基因Nfm1的图位克隆

抽穗期是水稻的重要农艺性状之一,决定着品种的地区与季节适应性,因而成为水稻育种家考虑的主要目标性状之一。前期克隆了一些控制水稻抽穗期的主效基因,但是对控制水稻抽穗期的调控因子的鉴定还非常有限。通过筛选水稻突变体库,获得一份在长日照条件下(LD)不开花的突变体(non flowering mutant 1,nfm1),其在短日照条件下能够正常开花。利用图位克隆,将Nfm1基因缩小在2个分子标记In Del1与In Del2之间,范围在50 kb区间内,该区间包含4个基因。通过序列测定,确定LOC_Os09g13740为Nfm1的候选基因。在突变体nfm1中,LOC_Os09g13740基因的第六外显子242处丝氨酸突变为异亮氨酸。突变体nfm1等位于已报道的水稻突变体lvp1-1,Nfm1编码一个含有SET结构域的组蛋白甲基转移酶SDG724。值得关注的是,在短日照条件下,突变体nfm1显著地提高每穗粒数,显示LOC_Os09g13740基因的弱表达可能在适应的生态区具有潜在的生产应用潜力,为培育适应不同生态区域的水稻品种提供了参考。     

一个水稻迟熟突变体相关表型分析及基因定位研究

在60Coγ射线诱变的突变体中发现一个迟熟突变体(暂命名lateflower4,简称lf-4)。该突变体营养生长周期较野生型水稻长约10天。遗传分析表明,lf-4受一对隐性基因控制。以(lf-4/9311)F2群体为基础,应用INDEL分子标记确定目的基因LF-4位于第8染色体短臂M1和M2之间,进一步应用F2分离群体将该基因定位于S3和S4之间,该基因的发现和定位将有助于分子标记辅助选择和水稻改良。     

农杆菌介导bar基因转化水稻胚性愈伤组织的研究

为建立以草丁膦为选择标记的农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的水稻Oryza sativa胚性愈伤组织转化体系,通过农杆菌介导法将bar基因导入了‘日本晴’Oryza sativa‘Nipponbare’‘秀水134’‘Xiushui 134’和‘中花11’‘Zhonghua 11’等3个水稻品种的胚性愈伤组织。在分别以选择压15.0,10.0和10.0 mg·L~(-1)的草丁膦质量浓度进行了3次选择后,聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)发现‘日本晴’‘秀水134’和‘中花11’的愈伤组织转化效率分别是77.9%,67.5%和92.2%,获得的抗性愈伤组织可以进一步分化成苗。它们的分化率依次是76.1%,44.4%和86.7%;成苗率分别为65.6%,66.7%和30.7%。在以草丁膦作为筛选标记时,首选‘日本晴’作为转化受体进行遗传转化。该体系为以抗除草剂基因作为筛选标记的水稻遗传转化和基因功能验证提供了技术基础,获得的抗草丁膦转化植株为水稻育种提供了材料。     

一个显性矮秆水稻突变体的获得及其遗传分析

 【目的】分析该研究组已发现的一个显性矮秆水稻突变体的遗传组成及背景。【方法】利用农杆菌介导法转化粳稻品种武香粳9号,产生T-DNA插入群体。在筛选和鉴定水稻T-DNA插入突变体的过程中,发现一个矮秆突变体。利用PCR扩增、Southern杂交等分子生物学方法对该突变体后代进行鉴定及遗传分析。【结果】突变体自交后代群体中出现矮秆和正常株高两种类型,分离比为3﹕1,符合一对显性单基因的遗传,并且矮秆性状的表现与T-DNA插入共分离。利用籼稻品种龙特甫与其纯合矮秆植株进行杂交,杂交F2代的矮秆株与正常株的比例同样呈3:1分离,符合一对显性单基因的遗传规律。利用SSR等分子标记,将该基因定位在水稻的第4染色体上。【结论】该矮秆性状由一对显性基因控制,由T-DNA插入引起,位于水稻第4染色体上,可作为进一步分离该基因的遗传材料。     

水稻黄叶突变体yl的遗传分析与基因定位

[目的]水稻叶片作为重要的光合器官,是作物产量的形成基础。叶色突变体不仅可以作为育种标记,还是研究叶绿体发育和培育高光效水稻品种的先决条件之一。[方法]从籼稻品种‘9311’的~(60)Co-γ射线辐射诱变突变体库中筛选获得了1个水稻黄叶突变体yl。利用yl/‘宁粳4号’杂交的F2群体进行基因定位。[结果]与野生型相比,yl突变体的幼叶表现出明显的黄化,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量下降。突变体叶绿体中类囊体片层结构排列松散。与野生型相比,yl突变体的每穗粒数、结实率和千粒质量下降。该性状受1对隐性核基因控制。该基因初步定位于第9染色体长臂上,进一步开发分子标记把定位区间缩小在14.5 kb内,该区域包含3个候选基因。经测序比对分析发现,yl突变体的第3个ORF的第5外显子发生碱基突变(2131CTA→G),从而造成蛋白第233位氨基酸发生改变并导致翻译提前终止,形成了1个包含原有232个氨基酸和16个新形成氨基酸残基的蛋白,该基因与已报道的水稻黄叶基因YLC1是等位基因。[结论]本研究明确了YLC1参与叶绿素的合成,为叶绿体色素合成和叶绿体发育的研究提供了基础。     

利用RFP标记进行水稻籼粳杂种偏分离的遗传分析

为了研究水稻籼粳杂种偏分离的遗传基础,用转化红色荧光蛋白(RFP)的7个粳稻株系与籼稻杂交,以整合在不同基因组位点的RFP为可视遗传标记,对F1花粉及F2植株进行遗传分析。根据‘7F5’转基因系的研究结果,在粳稻‘日本晴’和籼稻‘9311’杂交的遗传背景中,水稻基因组chr02:33465170位置附近存在一个花粉偏分离位点。‘9A2’转基因系组配的籼粳杂种产生1∶1(RFP+∶RFP-)比例的花粉,并且其F2植株群体发生偏分离,说明相应RFP位点(chr04:29587748)附近有一个控制F2植株偏分离的连锁位点,该位点的遗传机制与F1的花粉比例无关。RFP标记提高了籼粳杂种花粉及后代植株的研究效率,为探索偏分离遗传机理提供了新的研究手段。