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.     

水稻紫色颖壳突变体的转录组分析

鉴定水稻花青素新基因及揭示其代谢机制,用于水稻新品种选育,是创制功能性水稻的手段之一.为探讨水稻紫色颖壳形成对花青素积累代谢途径的作用,以从水稻籼稻转化体组织培养中筛选获得的1个紫色颖壳杂合突变体(PiX)为材料,采用Illumina HiSeqTM 6000高通量转录组学(RNA-Seq)技术对其自交获得的突变型、正...     

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。     

水稻短宽粒基因SWG1的图位克隆

【目的】水稻产量由单位面积有效穗数、每穗粒数和粒重3个因素构成,其中,粒重主要由水稻的籽粒形态决定。筛选和鉴定新的粒型突变材料和基因,可为产量性状的分子设计育种奠定基础。【方法】在籼稻保持系西大1B(XD1B)的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变群体中鉴定到一个短宽粒突变体short and widen grain 1(swg1);分析籽粒形态和其他农艺性状,并对颖壳进行组织细胞学观察分析;运用BSA法进行基因定位;通过遗传互补试验确定候选基因;采用qRT-PCR分析该基因的表达模式及其他粒型相关基因和细胞发育基因的表达水平。【结果】农艺性状分析发现,与野生型相比,swg1突变体粒长显著降低,粒宽显著增加,表现出短宽粒的表型;进一步组织和细胞学分析,发现突变体颖壳纵向细胞变短是粒长变短的主要原因,而粒宽增加是由于颖壳横向细胞数目和细胞大小同时增加。遗传分析结果表明,该突变性状受隐性单基因控制,通过图位克隆与遗传互补验证,确定候选基因为LOC＿Os07g42410,编码一个植物特异转录因子。qRT-PCR分析发现该基因表达无明显的组织特异性,在茎、叶、幼穗中表达强烈。通过对已知粒型相关基因、细胞...     

水稻稻曲病及纹枯病的发生与防治

一、水稻稻曲病 1、症状识别 稻曲病只发生于穗部,一般在水稻开花至乳熟期发病,主要在水稻抽穗至扬花期感病,危害穗上部分谷粒,少则每穗1～2粒,多则每穗10多粒.初发病的病粒大小、形状与健粒基本相同,病粒色泽稍带黄色,有充实感,不透光,剥开颖壳,可见白色絮状物.病菌孢子多在破口期进入,在颖壳内生长,初时受侵害谷粒颖壳稍张开,露出黄绿色的小型块状突起,后逐渐膨大,将颖壳包裹起来,形成比正常谷粒大3～4倍的菌块.菌块近球形,颜色逐渐变为黄绿或墨绿色,墨绿色菌块表面光滑,最后龟裂,散出墨绿色粉末(孢子).     

稻谷颖壳开裂特点及其影响的初步研究

调查同一组合2个典型株系共10个植株穗粒常规稻颖壳开裂特点及其影响。结果表明：稻谷颖壳开裂粒间表现有轻重之分；品质不同株系籽粒裂颖率存在较大差异，稻穗中部或下部及二次枝梗上的稻谷颖壳开裂现象严重；裂颖稻粒形成的糙米与正常稻粒形成的糙米相比，斑点米、裂纹米、有色米比率及厚度有所增加，而千粒重、长度、宽度减小。     

水稻品种‘南粳35’辐射诱变突变体的鉴定

利用60Co-γ射线辐照处理无休眠粳稻品种‘南粳35’,对M2代5 238个单株进行田间农艺性状考察和发芽势筛选,并对发芽势和表型与‘南粳35’具有明显差异的材料在M3和M4代进行表型验证和分子标记验证。通过表型验证获得4个休眠性增强的突变体,7 d发芽率约50%～70%,比野生型‘南粳35’的7 d发芽率低30%～50%。获得抽穗期延迟突变体2个,分别在播种(130±1)d和(135±2)d开始抽穗,比‘南粳35’迟抽穗约30和35 d。获得株高突变体1个,其株高为(77.3±2.41)cm,比‘南粳35’矮约25 cm。获得穗顶端退化突变体1个,成熟后其穗长与南粳35穗长差异极显著。获得内稃退化突变体1个,其粒长、粒宽和千粒质量与‘南粳35’差异极显著。获得小粒突变体1个,其在粒长和千粒质量上与‘南粳35’差异极显著。此外,还获得小穗突变体1个,长护颖突变体2个,颖壳开裂突变体4个。选取均匀覆盖12条染色体的129个SSR标记对获得的所有突变体进行分析,以确定这些突变体来源的可靠性。最终,共获得突变体17个,突变频率为0.325%。     

裂颖种子对水稻发芽及稻米品质的影响

水稻出芽率是影响水稻种子质量的主要原因之一。对3个水稻品种正常种子和裂颖种子进行发芽试验,发现裂颖种子随储存时间增长,发芽率和发芽势下降速度比正常种子快。生产应用中裂颖种子和正常种子自然混合的种子发芽率受裂颖种子影响较大,从而影响种子整体的发芽质量。在发芽试验中,裂颖种子比正常种子更易被霉菌侵染形成畸形苗。裂颖种子由于种壳包被不完全,易受外界条件影响,裂颖谷粒的稻米品质也会下降。     

水稻不同品种颖壳横向发育的细胞学研究

本研究采用传统石蜡切片技术,系统观察了水稻不同品种(大粒、常规、长粒和小粒)颖壳细胞的横向生长发育状况,比较分析了水稻颖壳横向细胞在形态学和细胞学上的品种间差异。结果表明:①水稻颖壳细胞结构无品种间差异,但维管束数目和细胞结构层次存在品种间差异,且各品种内稃和外稃细胞结构存在差异,内稃含有条形边界组织,外稃没有;②不同品种水稻颖壳内层薄壁细胞分裂进程基本一致,内层薄壁细胞数目均在造孢细胞时期之前就达到了一定数量,随后持续分裂,至小孢子早期内稃和外稃内层薄壁细胞分裂基本完成,但同一发育时期颖壳内层薄壁细胞的数目在不同品种间存在极显著的差异;③不同品种水稻颖壳内层薄壁细胞横向加宽生长进程基本一致,细胞宽度均在减数分裂期之前增加缓慢,之后细胞宽度开始迅速增加,但细胞宽度在不同时期的生长发育速度因品种而异;④从4个品种颖壳内层薄壁细胞的数目和宽度两方面综合分析,细胞数目是影响稃片宽度的主要因素。     

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。     

杂交稻在贮藏期对麦蛾感虫性的研究

杂交稻在贮藏期受麦蛾为灾常表现为感虫，其感虫比例明显高于常规稻，杂交稻感虫的原因主要由于谷粒的裂颖率高，有利于初孵幼虫的入侵，裂颖率与成虫羽化率，稻谷损失率呈极显著的正相关（Ｐ＜０．００１），），而与敏感率系数呈很显著的正相关（Ｐ＜０．０１）。换言之，裂颖率越高，感虫性越大，反之，抗性增强。不育系的感虫性可能是造成杂交稻感虫的主要原因，发展新的抗虫不育系生选用具有显性抗虫基因的恢复系作为抗源，可能     

具有黄绿叶标记的香型籼稻不育系选育研究

【目的】转育成携带有标记性状的实用香型籼稻三系不育系及保持系。【方法】利用常规杂交自然分离突变体黄绿色叶片、有香味植株,转育成带有标记性状和香味的实用型不育系。【结果】选育的黄绿叶片突变体不育系其叶色自苗期至成熟期均表现为黄绿色,与正常叶色极易区别,并且未发现黄色退化现象。采用热水法鉴别具有香味的株系转育成带黄绿叶标记的香型籼稻不育系,其株高在41.5—56.5cm,植株叶片及谷粒颖壳呈黄绿色,其中叶鞘、叶耳及叶片边缘呈紫红色,分蘖力中等;其中黄标3A的穗长24.9cm,穗子着粒数145.0粒,谷粒呈长粒梭状形;千粒重28g,播始期85d,其保持系基部结实好,充实饱满。柱头呈紫黑色,柱头较大、而外露好。与恢复系测交、常规杂交的正、反交,其F1代均表现为正常绿色;测交、常规正、反交F2代群体平均分离比例分别为:2.92﹕1、2.76﹕1和2.96﹕1,经卡方检测,F2代群体分离符合3﹕1比例,表明黄绿色叶片呈隐性遗传,受1对隐性基因控制。【结论】黄绿叶标记不育系带有香味,且叶色与正常叶色有显著差异,受1对隐性基因控制。黄绿色叶片这一标记性状遗传稳定。与不同恢复系配组,F1代表现一般配合力强,可恢复性好。     

Identification of a Long Rice Spikelet Mutant

A spontaneously occurring rice (Oryza sativa L. ) mutant, characterized by homeotic conversion in glumes and stamens, was found in the progeny of a cross. The mutant showed long glumes and glumaceous lodicules and morphological transformation of stamens into pistils. Mutant florets consisted of 1 to 3 completely developed pistils, some pistilloid stamens with filaments, but tipped by bulged tissue and 0 to 3 stigmas. It seens that the mutant phenotype of the homeotic conversions in glumes and stamens is similar to that of the B loss-of-function mutants in Arabidopsis and Antirrhinum. The mutant is controlled by a single recessive gene as a segregation ratio of 3:1 (wild type to mutant plants) was observed in the F2 generation.     

基于染色体片段置换系的野生稻粒长QTL——qGL12的精细定位

【目的】利用野生稻染色体片段置换系以及次级群体,精细定位与水稻粒长相关的QTL,发掘野生稻中影响粒长的新基因,为水稻育种提供遗传材料和基因资源。【方法】利用中国农业科学院作物科学研究所野生稻实验室已构建的野生稻染色体片段置换系群体,定位到一个与粒长相关的QTL——qGL12。在此基础上,选择粒长与受体亲本9311差异显著,且携带qGL12片段的置换系CSSL141与9311回交构建次级分离群体,设计区间内分子标记引物,筛选交换单株,结合粒型表型分析与基因型鉴定,对qGL12进行精细定位。通过扫描电子显微镜检测颖壳细胞,观察细胞的长宽变化,对定位区间内的基因进行基因注释以及测序分析,预测候选基因。【结果】根据整套置换系多个环境下的表型鉴定,qGL12初定位于第12染色体标记RM28621附近;选取携带qGL12的置换系CSSL141作为精细定位的亲本,CSSL141携带4个野生稻导入片段,在多年多点的田间试验中,CSSL141粒长、粒宽、粒重均明显高于9311;利用构建的CSSL141/9311 F2群体将qGL12定位于第12染色体标记RM5479与RM28621之间,影响粒长、粒宽以及粒重,对粒长的贡献率最高,为44.61%。在定位区间内设计了7个多态性分子标记引物,选择目标区间基因型杂合的植株种植F3,通过筛选交换单株,结合交换单株的基因型与表型,将qGL12定位于RM5479与RM28586之间50 kb区间内,为进一步缩短定位区间,在此区间内设计了4个多态性分子标记引物,选择交换单株种植下一代,筛选后得到20株交换单株,结合交换单株基因型与籽粒表型,最终将qGL12定位到第12染色体15.69 kb区间,该区间内有3个候选基因,其中Os12g39650编码一种微管蛋白,Os12g39660编码一种质膜钙转运ATP酶,Os12g39670尚未有明确功能,通过测序分析发现,Os12g39650、Os12g39660在编码区内存在变异;对亲本以及后代交换单株的颖壳细胞进行电镜扫描,发现9311颖壳细胞的长度与宽度均比CSSL141小,CSSL141/9311 F4代群体中,目标区间为野生稻基因型的交换单株颖壳细胞的长度与宽度均比目标区间为9311基因型的交换单株大,表明qGL12通过调控颖壳细胞的大小影响水稻粒长。【结论】利用野生稻染色体片段置换系,将野生稻粒长QTL——qGL12定位于第12染色体15.69 kb区间内,通过调控水稻颖壳细胞的大小影响粒长。该区间内有3个基因。来自野生稻的Os12g39650与Os12g39660与栽培稻等位基因相比,存在自然变异,确定为qGL12的候选基因。     

杂交稻早夏季制繁种种子生活力和活力低的原因分析

杂交稻在早夏季制繁种收获时正值全年最高温度期,晴天中间水泥地晒种,造成种子损伤,使 发芽势、发芽率、发芽指数降低,同时晴天收割后闷种又使种子在高温、高湿的条件下加速老化,破坏了 细胞膜的完整性,脱氢酶活性降低,导致种子的发芽力下降,发芽指数降低。而阴天午间水泥地晒种和闷 种的影响则较小,早夏季制繁种种子收获进仓后比夏季制繁种要多经过一段时间的炎热夏季,在常温库 条件下,受高温的影响更大,从而加速活力的下降,低温库有利于早夏季制繁种种子生活力和活力的保 持。早夏季制繁种种子的裂颖率、柱头夹持率高于夏季制繁种种子,降低了种被的保护作用,其发芽力、 发芽指数、细胞膜的完整性均较差,早夏季制繁种的种子千粒重低于夏季制繁种的种子,千粒重低的种 子活力也低。     

水稻粉质胚乳fse3突变体的表型分析及基因定位

【目的】水稻各种类型的胚及胚乳变异突变体是解析胚发育及淀粉合成和调控路径的优良材料。研究旨在通过大规模的粉质胚乳致死突变体的基因克隆和功能鉴定,获得一系列调控胚发育及淀粉合成的关键基因,为稻米品质改良提供理论指导。【方法】从化学诱变剂N-甲基-N-亚硝基脲（MNU）处理的粳稻品种宁粳3号突变体库中,筛选到一个稳定遗传的胚乳粉质皱缩致死突变体,命名为fse3（floury and shrunken endosperm 3）。将其与9311配制杂交组合,利用F2群体中隐性极端个体进行精细定位;将种子在30℃条件下清水浸种24 h,然后在35℃黑暗条件下用TTC染色2 h检测种子活力;用体视镜观察30℃吸胀9 h后的种子胚结构;从突变体杂合植株上分离粉质成熟种子,去壳后磨成糙米粉进行理化性质分析;用扫描电镜观察成熟淀粉颗粒的结构;制备半薄切片观察发育胚乳中的淀粉颗粒结构;利用qRT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;并通过Western-blot检测相关淀粉合成酶的蛋白积累。【结果】与野生型相比,突变体籽粒的千粒重、籽粒大小、总淀粉含量、表观直链淀粉含量等指标均降低,淀粉在尿素溶液中的膨胀能力减弱,淀粉的黏度曲线与野生型也存在显著差异,fse3突变体的最高黏度、热浆黏度、冷浆黏度以及崩解值都显著高于野生型。TTC染色表明其胚活力下降,对发育中的胚纵切片观察发现突变体没有心型胚的分化。对发育中胚乳淀粉结构进行观察,发现fse3突变体的胚乳中产生大量小而不规则排布的单淀粉颗粒,复合淀粉颗粒发育滞后。成熟种子横截面观察发现fse3突变体淀粉颗粒排列疏松,大小不均匀,颗粒间存在较大间隙。利用F2群体中分离出的22个隐性极端个体将FSE3连锁在第9染色体长臂上,随后共用1 400个极端个体将目标基因定位于228 kb的区间内,包含28个开放阅读框。qRT-PCR发现在突变体中多个淀粉合成相关基因表现出不同程度的上调和下调,Western-blot结果表明部分淀粉合成酶的蛋白积累减少。【结论】FSE3是一个新的粉质胚致死基因,基因精细定位在第9染色体228 kb的物理区间,FSE3在水稻种子胚及胚乳的发育调控中起重要作用。     

三系水稻保持系航天育种的研究

[目的]研究三系水稻保持系航天诱变突变株的育性变化情况。[方法]以籼型水稻单株纯系品种特B、湛B、双青B和II-32B的种子为材料,各品种取1/2种子进行航天诱变,余下1/2种子为对照,研究航天诱变突变株测交和回交后代的性状表现及遗传变异。[结果]4个保持系突变株测交后代可育花粉率变幅为0~25.6%,回交一代可育花粉率变幅为0~72.2%。各突变株测交后代自交结实率变幅为0~8.2%,突变株对不育系的不育性保持能力表现出一定的下降趋势;回交后代自交结实率与对照差异显著,II-32A×II-32B3-1的后代自交结实率最高,为33.4%。回交后代农艺性状与对照的差异比上一代更明显。[结论]三系水稻保持系航天诱变突变株回交后代的育性有较大变化。     

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。