粳稻中花11 T-DNA插入突变体的分离和鉴定

通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法,对中花11成熟胚愈伤组织进行T-DNA转化,构建了含1489个独立的再生转化株系的突变体库,不仅为水稻功能基因组提供了一个有效的研究平台,还创造了一些具有优良农艺性状的突变材料,为水稻育种提供新的基因资源。插入第1代单本移栽且单本收获,第2代播种1066个家系,在水稻各个生育阶段从中独立筛选得到各类外形突变体66个。经过第三代重复筛选获得包括茎、叶、花和穗变异等各类突变52份。结果表明,外观性状的突变频率为3.4%。     

水稻T-DNA插入突变体库筛选及其突变特征研究

采用水培方法大规模苗期筛选水稻T-DNA插入突变体库,以苗期表观症状为参考指标,从2 173个T1代家系中共筛选分离出表型突变家系145个。突变体类型分为4类,即氮营养缺陷型突变型、白化苗型、黄化苗型、植株矮小型。     

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。     

稻瘟菌T-DNA插入所致Pi9致病突变体的获得

利用自建稻瘟菌菌株FJ95054B T-DNA插入突变体库,筛选获得2个对水稻品种P i9致病的突变体P i9-2-8T940017401和P i9-1-2 T940032801.以T-DNA侧翼序列为探针筛选该菌株的BAC文库,得到阳性BAC克隆.     

水稻PcG类基因 OsEMF2b T-DNA插入杂合突变体的细胞学研究

采用石蜡切片法对水稻OsEMF2b的T-DNA插入杂合突变体的花器官形态、雌雄蕊发育和种子形成等过程进行了细胞学研究。结果表明,OsEMF2b杂合突变体花器官形态和各部分的数量有变异,但花药和胚珠发育以及花粉和胚囊的育性正常。OsEMF2b杂合突变体出现一定比例的受精卵不分裂、胚胎发育延迟、胚胎畸形,胚乳游离核不能细胞化和胚乳细胞退化解体等异常现象,从而导致其结实率明显低于野生型。OsEMF2b基因可能在水稻的花器官形成和种子发育过程中具有重要的调控作用。     

大丽轮枝菌菌核型菌株T-DNA插入突变体库的构建及微菌核发育异常突变体的筛选

为阐明大丽轮枝菌微菌核形成发育的分子机理,利用农杆菌介导的遗传转化方法,建立了包含2 000个转化子的大丽轮枝菌菌核型菌株V08DF1的T-DNA插入突变体库,并在查氏、查氏-根或PDA培养基上培养,观察各转化子的菌落形态。从中筛选出130个菌落特征与野生型菌株V08DF1有明显差异的突变体菌株,其中14个突变体菌株为微菌核发育受阻。对这14个微菌核发育异常的突变体菌株进行T-DNA插入的PCR验证,均能扩增到潮霉素抗性基因,Southern杂交显示其中7个为单拷贝插入,5个为双拷贝插入,2个为三拷贝插入,表明T-DNA已经成功整合到这些突变株的基因组DNA中。     

水稻T-DNA插入氮营养缺陷型突变体的初步筛选

通过温室水培试验对根癌农杆菌介导的T-DNA随机插入构建的水稻突变体库的T1代2 173个家系进行筛选.以叶绿素SPAD值为指标,以苗期表观症状为参考指标,筛选到27个氮营养缺失的突变家系.对27个突变家系进行遗传分析、复筛及T2代鉴定,结果表明,编号955家系为氮营养缺陷型突变家系,且T2代能够稳定遗传.该材料通过进一步鉴定可用于分离、鉴定氮营养相关基因.     

苹果树腐烂病菌T-DNA插入突变体表型及致病突变体研究

【目的】筛选苹果树腐烂病菌T-DNA插入表型或致病突变体,为研究该病菌的表型及致病相关基因提供起始材料。【方法】从建立的T-DNA插入突变体库中,随机挑选230株突变体菌株进行表型观察及致病性测定,并对部分致病突变体进行TAIL-PCR侧翼扩增。【结果】大部分的突变体与野生型菌株03-8在表型及致病性方面无明显差异,仅30.87%的突变体表现出了明显的变化;其中16株突变体(占突变体总数的6.95%)致病性发生了明显的增强,而表型与03-8相比无明显的变化;20株突变体(占突变体总数的8.69%)致病性与03-8无显著性差异,但是表型发生了明显的变化;16.1%的突变体则同时表现出表型及致病性的显著差异,其中28株表现为致病性显著降低,7株致病性丧失。通过对15株致病突变体侧翼序列的扩增,获得了7条T-DNA侧翼序列,其中突变体X912的侧翼序列被注释为黄曲霉(Aspergillus flavus)阿魏酸酯酶B前体。【结论】获得了多个不同的苹果树腐烂病菌表型或致病突变体,为研究该病菌的生长发育及致病相关基因奠定了良好的基础。     

水稻穂顶部颖花退化T-DNA插入突变体的分子鉴定及表型特征分析

水稻穗部是重要的农艺性状之一,穂顶部颖花退化会导致水稻产量大幅下降。本研究对水稻穗退化T-DNA突变体进行分子鉴定和表型分析,旨在进一步探明水稻穗发育的调控机制。我们从水稻突变体库POSTECH RISD(Rice T-DNA Insertion Sequence Database)中筛选到了3个T-DNA插入突变体,paa1、paa2和paa3。这些突变体中T-DNA分别插入到水稻穂顶部颖花退化候选基因LOC_Os04g56160的第1个内含子、第8个外显子和3′端非翻译区。分别在T-DNA插入位点两侧水稻基因组和T-DNA片段上共设计3条引物,利用PCR方法鉴定出paa1、paa2和paa3突变纯合体与杂合体。3个突变杂合体自交后代(T_3)植株表型与基因型共分离分析结果显示,paa1及paa2植株的穗顶部颖花退化表型与基因型相吻合,而paa3植株的颖花发育正常。paa2与PAA-Hwa(LOC_Os04g56160基因点突变体,表型为穗顶部颖花退化)杂交,F_1代植株表现为穂顶部颖花退化。农艺性状调查结果表明,paa1及paa2与对照品种相比在株高、穗长、单株有效分蘖数等所有农艺性状上存在显著差异,然而paa3仅在部分农艺性状上表现差异。以上结果表明paa1和paa2为穗顶部颖花退化T-DNA插入突变体,LOC_Os04g56160为水稻穗顶部颖花退化调控基因,该结果为水稻穗发育研究奠定了理论基础。     

水稻白条纹叶突变体gws的生理特性及突变基因共分离分析

利用水稻T-DNA插入突变体库中获得的单隐性核基因控制的白条纹叶突变体gws进行光合特性、显微结构和遗传分析等研究.结果显示gws突变体叶绿素及叶绿素合成中间产物含量都降低,光合效率下降;叶片白色区域细胞无叶绿体,白绿交界处有少量前质体和叶绿体,绿色区域的叶绿体发育正常;共分离分析表明,gws突变体的突变表型不是由T-DNA插入第二染色体位点引起.     

T-DNA插入产生的水稻小粒突变体的遗传分析(英文)

[Objective] The aim of this study is to understand the genetic characteristics of a grain shape mutant and its possible role in genetic improvement of grain yield in rice. [Method] On the basis of the collection of T-DNA tag lines, the progeny of homozygous plants carrying T-DNA insertion were screened for mutants with mutated phenotypes. The genetic analysis of the mutant and test for the linkage between the mutated phenotype and the T-DNA insertion were carried out to determine its genetic characteristics. [Result] In the present study, a grain shape mutant induced by T-DNA insertion in rice was identified, which showed small grain. Genetic analysis of the mutant showed that the two types of phenotype, normal and small grain in the segregating populations derived from the T-DNA heterozygotes, fit the ratio of 3∶1. Test for Basta resistance showed that all the mutants were resistant while the normal plants segregated for resistant and susceptible by the ratio of 2∶1. The results indicated that the mutant phenotype cosegregated with Bar gene. The small grain mutant caused by T-DNA insertion was confirmed by PCR amplification aiming at T-DNA. [Conclusion] The grain shape mutant is useful for isolation of the tagged gene and genetic improvement in rice.     

水稻花器官数目异常突变体afon1的表型分析与基因定位

【目的】研究水稻花器官数目异常突变体afon1(abnormal floral organ number1)的分子机理,鉴定出控制水稻花器官数目变化的基因。【方法】利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻品种浙农34获得一个花器官数目异常突变体作为试验材料,命名为afon1。开花期随机取突变体afon1和野生型浙农34的稻穗各5个,利用组织学和扫描电子显微镜等技术研究afon1的花器官表型、细胞学特征和花粉育性。成熟期随机取突变体afon1和野生型浙农34植株各10株,测定株高、分蘖数、穗长、每穗颖花数、每穗实粒数和千粒重等农艺性状。随机取突变体afon1和野生型饱满种子各100粒,测定发芽势和发芽率。以突变体afon1为母本,分别与野生型浙农34和粳稻品种浙农大104杂交构建2个F2群体进行遗传分析和基因定位,筛选候选基因进行DNA测序比对,构建AFON1蛋白质的空间模型并对其结构进行分析,同时对候选基因以及与花器官数目相关的基因进行实时荧光定量PCR分析。【结果】与野生型相比,突变体afon1中59.64%小穗的花器官数目发生异常,其中多数小穗仅在内稃一侧产生一个颖壳状的器官,部分小穗表现2—4轮花器官数目同时增加;株高和千粒重显著增加,而结实率显著降低。遗传分析表明,突变体afon1与野生型浙农34杂交的F1植株小穗花器官数目表现正常,F2群体中小穗花器官数目正常植株与花器官数目异常植株的分离比符合3﹕1,表明突变体afon1性状受一对隐性核基因控制,基因位于水稻第1染色体长臂端In Del标记1M5和1M18之间,物理距离为73 kb,该区间内共有6个注释基因。突变体afon1和野生型的测序比对发现,突变体afon1中的基因LOC_Os01g67430外显子中第565个碱基T突变成A,导致第189个氨基酸由色氨酸突变为精氨酸。蛋白质序列和空间结构分析表明,AFON1蛋白质序列中含有一个Lipase_3结构域,结构域内的突变导致蛋白质的空间结构发生了明显的变化。实时荧光定量PCR结果显示,LOC_Os01g67430在突变体afon1幼穗中的表达量要显著高于野生型,而在根、茎和叶中则无显著差异;穗发育早期FON1和FON2/4等调控花器官数目的基因在突变体afon1花器官中的表达量显著增加。【结论】LOC_Os01g67430为突变基因afon1,该基因通过影响花器官数目相关基因的表达而调控各轮花器官数目。     

水稻裂颖突变体srg花器官突变的形态发生及遗传分析

在水稻Lemont×Dular的重组自交系群体(RILs,F10)中发现了裂颖突变体(split rice glume,srg).利用扫描电子显微镜观察野生型水稻和裂颖水稻的颖花原基分化情况,结果发现,突变体水稻的幼穗在形成内、外稃原基后,有些颖花在形成浆片后并不是直接发育形成雄蕊原基,而是在外稃或内稃原基内侧又分化出浆片原基;有些颖花原基从中间缢裂,缢裂的颖花原基又分别形成类稃片的结构,颖花发育后期,6枚雄蕊发育畸形,并且观察到不同数目的雄蕊.同时以突变体作母本,Dular、Lemont为父本配制杂交组合进行遗传分析,F2表型和χ2测验结果表明,该突变性状受单基因隐性控制.     

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。     

优质水稻黄华占雄性不育突变体的筛选及初步分析

利用EMS(甲磺酸乙酯)处理优质水稻品种黄华占种子,经过田间筛选和对M1、M2代连续的遗传分析得到317份独立的、能够稳定遗传的、由单隐性核基因控制的雄性不育突变材料.通过对花器官形态观察及花粉染色分析,初步将这些突变体材料分为6类,其中花粉发育突变体在不同的花粉发育时期出现异常.这些突变材料为深入研究水稻雄性不育分子机制及开展分子设计育种提供充足的材料.98个无粉型雄性不育突变体用于雄性不育基因TDR的测序分析,其中3个突变体在3个不同的位置上出现单碱基突变.     

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。     

影响拟南芥转化效率和激活标签丢失的因素分析

用激活标签载体pSK I015和农杆菌介导的浸花转化法创建拟南芥激活标签突变体,优化了浸花法转化方案,采取原地转化的措施,减少了工作量,又保证了植株在转化期间的正常生长,转化效率高达1.434%.突变体分析表明,57.5%含单拷贝T-DNA插入,100%整合了Bar基因,87%含有CaMV 35S增强子,进一步分析发现CaMV 35S增强子丢失机率与农杆菌继代次数呈正相关.     

稻瘟菌若干T-DNA插入突变体初步分析

为揭示稻瘟菌致病分子机制,创建了该菌T-DNA插入突变体库．部分突变体经表型分析,获得3个生长发育及致病性同时发生变异,5个生长发育正常但致病性变异及2个生长发育变异但致病性正常的突变体；以TAIL-PCR方法获得了这些突变体T-DNA插入位点及其边界序列,并用生物信息方法对被T-DNA标签的基因进行了分析,为进一步研究这些基因的功能提供了重要信息．     

水稻果胶甲基转移酶OsTSD2基因突变体的分析

探讨水稻果胶甲基转移酶OsTSD2基因的功能,尤其是对生长发育的影响,筛选并鉴定了OsTSD2基因突变的3个突变体tsd2a、tsd2b和tsd2c。表型观察显示:突变体水稻结实率下降、种子粒长变短、粒宽变窄、千粒重下降;突变体的颖壳颜色变暗,颖壳的破裂程度加重并出现新的背部破裂;荧光免疫标记试验研究发现,突变体种子萌发率下降可能是由于突变体种子盾片中的甲基化果胶含量低所致。结果表明,OsTSD2基因的下调导致水稻的种子在发育和萌发过程中存在明显的缺陷。