辣椒矮秆突变体的表型及其对外源激素的响应

于EMS诱变辣椒自交系6421种子所构建的突变体库获得1份矮秆突变体(命名为E29),观察E29的表型和细胞学特征,研究E29突变性状的遗传规律和赤霉素(GA3)、24-表油菜素内酯(24-e BR)及生长素(IAA)对E29种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:与自交系6421相比,E29表现出植株矮化,叶片变大、变厚,叶色变深等特征;显微观察结果显示,E29变矮是由于其茎秆伸长区细胞长度缩短,叶片变大、变厚是由于其叶肉细胞变大及细胞数增加;遗传分析结果表明,突变性状由单隐性基因控制;外施不同质量浓度的激素,发现4.0 mg/L GA3处理显著促进E29的根与下胚轴伸长,1.0~4.0 mg/L的IAA处理显著抑制E29的根与下胚轴伸长,0.5~2.0 mg/L的24-e BR处理对E29的根和下胚轴伸长影响不明显,各激素处理均不能使之恢复至野生型6421的根与下胚轴长度,表明E29为BR不敏感型突变体,其突变性状与GA3、IAA调控无关。     

甘蓝型油菜半矮秆突变体dw-1的遗传分析与激素响应特性

【目的】株高是影响油菜抗倒性、丰产性和全程机械化进程的关键性状,油菜矮秆、半矮秆资源的发掘与研究,是实现株高遗传改良的关键。目前油菜优异矮源缺乏,通过对获得的甘蓝型自然矮化突变体进行表型鉴定、遗传分析及激素相关形态学、生理学分析,旨在综合评估其利用潜能,为其在油菜矮化育种中的应用提供理论指导并为后续基因定位、克隆奠定基础。【方法】将甘蓝型油菜品系141492自交6代后发现的半矮秆突变体经游离小孢子培养获得DH系群体,选取1个半矮DH系,暂命名dw-1,其平均株高约95 cm,变幅83—105 cm。对dw-1农艺性状、经济性状、抗病性等进行表型鉴定,并以dw-1与野生型高秆为亲本构建6世代遗传群体,应用主基因+多基因混合遗传模型对株高进行遗传分析。通过光暗处理（16 h光照/8 h黑暗、24 h黑暗）形态学观察、下胚轴与茎秆赤霉素敏感性测验,鉴定突变体突变类型。【结果】与野生型相比,dw-1千粒重无明显变化,菌核病病指、二次分枝数、单株角果数显著或极显著增加,主序有效长、一次分枝数、株高、分枝部位高度、重心高度、主序角果数、每角粒数、单株产量显著或极显著降低,全生育期极显著缩短。遗传分析表明,dw-1株高的遗传受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制（D-0模型）,主基因加性效应-47.5,显性度0.2;B₁、B₂、F₂主基因遗传率分别为76.0%、84.0%、85.0%,多基因遗传率分别为4.1%、5.6%、6.7%。光照与黑暗条件下,dw-1形态建成正常且下胚轴长度均极显著低于野生型。外施低浓度赤霉素对下胚轴与茎秆伸长作用不明显,高浓度处理有显著促进作用,但均不能恢复至野生型表型。【结论】dw-1田间综合性状优良,矮生性状以1对加性-显性主基因遗传为主,主基因又以加性效应为主,常规杂交育种早代选择有效。dw-1矮化机制与油菜素内酯途径无关,为赤霉素敏感性减弱应答类型。     

糜子矮秆突变体778农艺性状调查及其对GA的敏感性分析

为探讨糜子矮秆突变体与原始材料农艺性状存在的差异及其矮化原因是否与赤霉素(GA)合成或信号传递途径有关,以糜子矮秆突变体778和其原始材料高秆260为材料,在苗期进行形态学观察,在成熟期对株高、穗长、节间长、节间数、种子长、种子宽和穗粒数等7个田间农艺性状进行测定,同时在不同生长时期使用不同浓度GA处理植株,对处理后的株高、根长、GA敏感系数(GRI)的变化进行测量。结果显示:矮秆突变体778在苗期株高已经和原始材料高秆260产生较大的差异,这种差异主要由地上基部、第一、第二伸长节节间长度不同造成的。比较分析矮秆突变体778和原始材料高秆260的成熟期性状差异,发现矮秆突变体778的株高、穗长、节间数、穗粒数、节间长度极显著低于高秆260(P<0.01),矮秆突变体778的种子长显著高于高秆260(P<0.05)。不同浓度GA(0、50、100、200 mg·L^-1)对糜子矮秆突变体778的株高和根长无显著影响(P>0.05)。不同浓度GA对糜子高秆260的株高、根长、敏感系数GRI值有显著影响(P<0.05),高秆260在不同浓度GA处理下的植株形态及生长势与其对照组相比均有差异。在100、200 mg·L^-1的GA浓度条件下,随着时间的增加,糜子矮秆突变体778与高秆260的株高差异不断缩小至没有差异,且敏感系数GRI值在不同浓度赤霉素组之间无差异,说明外施赤霉素可以使糜子矮秆突变体778恢复到原始材料高秆260,导致突变的基因可能是赤霉素合成途径基因。     

籼稻半矮秆新突变体的遗传分析及对外源赤霉素的反应

对空间诱变矮秆突变体CHA-2的遗传分析表明,其矮生性状是由2对隐性半矮秆基因控制的,分别为sd1和1个新的半矮秆基因,该基因初步定名为iga-1.从CHA-2与惠阳珍珠早杂交F2群体中选择半矮秆株与矮脚南特进行测交和自交,鉴定获得由半矮秆基因iga-1控制的新半矮秆株系H2.赤霉素敏感性试验表明,半矮秆株系H2对赤霉素敏感性下降,推测H2是属于赤霉素弱敏感矮化突变体.     

玉米矮秆突变体的激素敏感性分析

【目的】研究玉米矮秆突变体的激素敏感性,从代谢水平解释它的矮化机理。【方法】以玉米矮秆突变体(掖478改良系的突变体)和3个野生型自交系(掖478、齐319、PH4CV)为材料,采用不同同质量浓度(50,100,150,200mg/L)赤霉素和生长素于苗期进行喷施处理,喷施后10,20,30d测定幼苗株高,分析该突变体的激素敏感性。【结果】100mg/L赤霉素和100mg/L生长素为最适激素质量浓度,处理后30d赤霉素和生长素对突变体株高的作用才能得以充分体现。在激素最适质量浓度、最佳观测时间下,赤霉素能使突变体株高得以恢复至野生型水平,而生长素则不能。【结论】该矮杆突变体属于赤霉素敏感型,赤霉素生物合成途径的缺陷是造成突变体矮化的主要原因,且该矮秆突变体对激素的响应不受遗传背景的影响。     

花生半矮化突变体sdm1的表型分析与赤霉素响应研究

本研究利用快中子辐照花生山花13号的干种子,获得了一个性状稳定遗传的花生半矮化突变体sdm1(semi-dwarf mutant 1),继而对其矮化形态、经济性状指标及赤霉素响应特性进行了分析。结果表明,与山花13号相比,该突变体植株半矮化、枝较粗,种仁较大、种皮色泽较深,种子成分中含油量提高、粗蛋白含量下降。采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了突变体叶片中赤霉素的含量,发现突变体赤霉素含量明显低于山花13号,用GA3处理突变体能够恢复突变体的株高。利用qRT-PCR方法分析赤霉素代谢和信号传导途径相关基因的转录水平,发现AhGA2ox、AhGA3ox、AhGA20ox、AhDella2、AhDella3等基因的表达均发生明显变化。以上结果表明,突变体内赤霉素合成途径关键酶基因的表达水平发生变化,使赤霉素合成能力下降,导致植株内赤霉素水平降低,从而出现矮化表型。     

小麦显性矮秆基因复等位多态特性研究

 世界小麦矮化育种主要使用隐性矮源。在普通小麦中发现的显性矮源均因导致植株极度矮化（20~55　cm）而未能在小麦育种中广泛应用。笔者发现,将显性矮源矮变1号（4DS携带Rht10,25~30 cm）及矮苏3（4BS携带Rht3,55 cm）的原种大群体种植或施以诱变因子并将其与中、高秆的小麦品种杂交、回交,从其分离世代的大群体中,均可选择到一些株高呈不同程度提升的稳定的突变株系。采用近等基因系法对不同株高突变衍生系的研究表明：其提升的株高真实遗传,各自均携带一个不同株高的半显性矮秆基因,随突变衍生系株高的提升,近等基因系的产量性状显著优化。采用标志基因测交法以及生理生化遗传标记对突变衍生系携带的不同株高的半显性矮秆基因重新进行了基因定位,确认它们分别与Rht10及Rht3的座位相同,因而均是其突变衍生的复等位基因。提出显性矮秆基因具有"复等位多态特性",即极度矮化的显性矮秆基因容易突变为一群株高提高程度不同的、可以达到小麦育种理想株高的半显性矮秆复等位基因。     

小麦dms突变体株高与赤霉素代谢的关系

为探究小麦dms突变体矮化的原因,用HPLC测定了大田植株发育过程中dms突变体矮株(D)、中等株(M)、高株(T)的茎秆赤霉素含量的变化;测量了喷施赤霉素后大田dms突变体株高的变化,并通过测量赤霉素处理后dms突变体幼苗胚芽鞘和第1叶长的长度变化,研究了dms突变体对赤霉素的敏感性。结果显示,D、M、T株对赤霉素的敏感时期和敏感浓度不同,总体来讲,T株敏感性最大,M株和D株次之;周麦18和T株幼苗的第1叶长度在200μmol/L赤霉素处理下显著增加,M株的第1叶长对赤霉素响应不显著,周麦18幼苗的胚芽鞘长度在100μmol/L赤霉素处理下显著增加,而T株和M株的胚芽鞘长度在各浓度赤霉素处理下均与空白对照无显著差异,D株在相同培养条件下生长迟缓,多数种子腐烂或出现胚芽鞘畸形,证明其对赤霉素敏感性差或者不敏感;在不同的生长时期,dms突变体D、M、T株的内源赤霉素含量都有很大变化,结合大田试验发现,D株在内源赤霉素含量最低的时期对外源赤霉素敏感,在内源赤霉素含量较高的时期对外源赤霉素不敏感,不能简单界定D株属于赤霉素缺陷型突变体或赤霉素不敏感型突变体。     

水稻油菜素内酯不敏感且闭花授粉突变体的遗传分析和基因定位

粳稻秀水09(XS09)经甲基磺酸乙酯(EMS)诱变处理,得到一个性状稳定的闭花授粉突变体fod(floret opening defective)。突变体fod与野生型XS09相比,具有植株相对矮小,种子相对短粗,授粉时内外稃不分离等特点。且该突变体对外源油菜素内酯不敏感,表现为突变体叶夹角在油菜素内酯处理后明显小于野生型;不同浓度油菜素内酯对突变体的根长抑制程度显著低于野生型;在黑暗培养下野生型的中胚轴伸长,而突变体没有。遗传分析表明fod突变性状受1对隐性基因控制。利用F2杂交群体,经SSR和STS分子标记将突变基因Osfod定位于第7号染色体标记P8与P9之间,两个标记之间的物理距离大约为296 kb。     

多分蘖水稻突变体植株性状分析

通过中子辐射诱变处理早籼保持系红矮B种子,在F2中分离到1株极多分蘖突变体,命名为370FB。与红矮B相比,该突变体自交F3-F7代植株表现为极多分蘖,分蘖数超过200个/株,矮秆,株高45 cm,仅为红矮B的1/2,孤雌生殖。突变体与不育系红矮A的杂交结果显示,该突变表型为隐性突变。     

一个水稻显性矮秆突变体的遗传特性与降株高能力

通过EMS(甲基磺酸乙酯)诱变获得遗传稳定的水稻显性矮秆突变体Dy。与野生型盐恢269相比,突变体表现株高明显矮化,主要农艺性状(穗长、粒长、粒宽、分蘖数、千粒质量、结实率、抽穗期)均发生显著改变。赤霉素(GA_3)和油菜素类固醇(BR)敏感性分析结果表明,Dy中GA_3含量显著高于野生型,经GA_3处理后,Dy的第2茎节长与野生型无显著差异,表明Dy对GA_3不敏感;而经BR处理后,Dy的第2茎节伸长受到明显抑制,表明Dy对BR敏感。遗传分析结果表明,突变体Dy受1对显性核基因控制。以突变体Dy/Dular的F_2群体作为基因定位群体,将该基因定位于第3条染色体长臂SSR标记YC327和YC329之间,遗传距离为0.93 cM。通过与7个籼稻恢复系和8个常规粳稻品种杂交F_1株高的调查,发现突变体Dy具有较强的降株高能力,降株高率最高达41.23%。     

赤霉素GA4是水稻矮化特征的重要调节因子

【目的】 以水稻幼胚组培过程中获得的一株半矮化水稻突变体为研究对象,解析水稻半矮化突变体株高变矮及分蘖增多等表型异常的原因,为克服水稻过度矮化发育障碍因子及培育抗倒伏高产水稻品种提供科学理论依据。【方法】 首先统计分析半矮化水稻突变体与野生型的表型差异,利用体式显微镜和光学显微镜观察突变体花的结构及其细胞特征;通过转录组测序及qRT-PCR分析差异基因的表达特征,并通过外源喷施赤霉素GA3处理检测突变体对外源赤霉素的敏感性;最后利用高效液相色谱和质谱联仪检测突变体内赤霉素的含量与富集特征。【结果】 表型观测与统计结果表明,突变体水稻株高比野生型减少56.59%,有效分蘖数高出47.44%,差异均达到极显著水平。突变体的表皮毛消失且花发育迟缓,雄蕊变小。尽管突变体分蘖数较高但结实率明显降低,仅为野生型的12.62%,且种子长度和宽度均减小,差异极显著。通过显微镜观察茎的纵切切片,发现突变体细胞长度减少23%,差异极显著。外源喷施赤霉素后突变体的株高、有效分蘖、结实率、种子大小、表皮毛和茎秆细胞长度均有不同程度的恢复,说明植物体内赤霉素合成不足可能是引起水稻矮化的主要原因。转录组测序结果显示突变体中OsGA13ox 显著上调,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。由于OsGA13ox控制GA12转化为GA53,而GA12和GA53分别转化为GA4和GA1,GA4的活性高于GA1,因此,突变体中GA4减少可能是导致半矮化的主要原因。赤霉素检测结果表明突变体中GA4含量减少94.9%,与预测结果一致。此外,D14作为SL（独脚金内酯）的特异性受体,参与调控植物SL信号转导,抑制枝条分枝或者分蘖。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,突变体中D14 显著下调,而经过GA3处理的野生型和突变体中D14 均显著上调。D14 上调可能导致有效分蘖数减少,而其下调可能致使有效分蘖数增加。统计结果表明突变体中有效分蘖显著增多,而经过GA处理之后,野生型和突变体有效分蘖数均显著低于未经GA3处理前,表明D14 在水稻中的表达可能受到GA的调控从而影响水稻分蘖。【结论】 OsGA13ox 异常表达导致活性更高的GA4在水稻中的富集减少,形成水稻半矮化突变体;赤霉素可能通过影响D14 的表达间接调控水稻的分蘖。     

水稻矮秆突变体的遗传分析

在构建水稻Ds转座子插入突变群体中,获得了两份矮秆突变体,暂定名为矮242和矮915,经Basta抗生检测及PCR分子检测,确认矮秆242突变不是由Ds转座子插入所引起的,通过突变体与正常中花11杂交和回交后代的遗传分析,证明这两个矮秆突变是受单基因所控制的隐性突变;通过矮242和矮915突变体之间的杂交遗传分析,F1株高表现正常,显然这两个矮秆基因不存在等位性。     

具有隐性高秆基因的矮秆迟熟突变体"02428ha"的遗传分析

"02428ha"是从隐性高秆水稻"02428h"中发现的1个矮秆迟熟突变体。其抽穗期比02428h迟32d左右,株高降低60cm左右。遗传分析表明,02428ha矮秆性状的遗传涉及2对基因,而迟熟感光性则受1对显性基因控制。     

大豆矮化突变体苗期表型观察及对外源激素的响应

以‘菏豆12'及其~(60)CO-γ射线诱导矮化突变体为材料,研究突变体的第一复叶叶柄长度、苗期株高、叶柄显微结构,利用4种外源激素处理根系,初步探查突变基因的类型。结果表明:该突变体叶柄比野生型短,株高矮,整体紧凑。叶柄横切观察发现,该突变体木质部细胞及髓细胞直径变小。根系对6-苄氨基嘌呤(6-BA)、赤霉素(GA_3)、吲哚乙酸(IAA)非常敏感,对油菜素内酯(BR)无应答,表明该突变体可能是BR信号转导出现障碍,后续目标基因发掘应围绕BR信号转导途径的相关基因展开。矮化短叶柄突变体在大豆理想株型改造与大豆分子育种中可能具有潜在利用价值。     

一个矮秆多分蘖突变体的遗传分析和定位

从粳稻品种‘中花11’转基因后代中发现了一个矮秆多分蘖突变体,突变体表现出植株矮化、分蘖力强 、穗长变短、叶片变窄及结实率降低等一系列突变表型。遗传分析表明该矮秆多分蘖突变体表型受一对隐性核基因控制,因其与突变体htd1具有相类似的表型,故将该基因命名为htd2。利用籼粳杂交F2群体将突变基因定位在第3染色体短臂上SSR标记 RM6038和RM5444之间,与两个标记的遗传距离分别为1.4和2.1 cM,两个标记之间的物理距离大约为400 kb。     

甘蓝型油菜ADP-核糖基化因子基因全长cDNA克隆及表达分析

 【目的】克隆甘蓝型油菜（Brassica napus L.）矮化突变体“NDF-1”和野生型近等基因系亲本“3529”中ADP-核糖基化因子（ADP-ribosylation factor,ARF）基因全长cDNA,分析矮化突变体中该基因在不同组织中的表达水平,探讨矮化突变体中该基因在甘蓝型油菜茎杆发育过程中的作用。【方法】采用SSH（suppression subtractive hybridization）、RACE（rapid-amplification of cDNA ends）和RT-PCR技术,克隆甘蓝型油菜矮化突变体“NDF-1”和野生型“3529”中的ARF基因的全长cDNA序列。分别采集甘蓝型油菜野生型和矮化突变型苗期子叶、薹期根、茎尖和真叶,采用相对定量PCR方法检测矮化突变体中该基因的表达。【结果】获得了甘蓝型油菜矮化突变体“NDF-1”和野生型“3529”的ARF基因的全长cDNA,分别命名为BnARF和BnARF-h。序列分析表明：这两个基因长度分别为837和802 bp,都含有546 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码181个氨基酸,与其它植物、动物和酵母的ARF基因有很高的相似性。BnARF基因在野生型和矮化突变体的根、子叶、茎尖和真叶中均有表达,其中在子叶中表达量最高,真叶中次之,根和茎尖中的表达量最少。同时BnARF在矮化突变体的根、子叶和茎尖中的表达量都显著低于野生型,但在真叶中表达量相近。【结论】克隆了甘蓝型油菜矮化突变体“NDF-1”和野生型“3529”中ADP-核糖基化因子基因的全长cDNA,这两个ARF基因的序列上有两处碱基存在差异,其中一处是错义突变,推测这一突变可能与植株矮化有关。而BnARF基因在野生型和矮化突变体的根、子叶和茎尖的表达存在显著性差异,可能参与了甘蓝型油菜的矮秆发育过程。     

EMS诱导辣椒“6421”突变体库的构建及矮秆突变体的鉴定与分析（英文）

[目的]为促进辣椒的遗传改良,以"6421"为试验材料,建立辣椒突变体库。[方法]采用不同浓度的EMS溶液(0.2%~1.2%)处理"6421"种子,确定半致死剂量,并构建突变体,并对M4代中获得的矮秆突变体进行农艺性状调查与遗传分析。[结果]EMS浓度为1.0%时,种子发芽率和出苗率分别为45.2%和40.2%,种子发芽指数和生活力分别为17.6和19.7,接近半致死;取经半致死浓度处理的种子10,000粒构建突变体,2015年在M_4代中共获得562份能稳定遗传的突变体,突变性状可分为11大类32小类;矮秆突变体E29,E58,E142和E312的株高、株幅、主茎粗、主茎长以及主茎节位数均显著低于对照植株,E58侧枝数显著高于对照植株;E29,E58和E312突变性状均由单隐性基因控制。[结论]该研究首次成功地构建了辣椒突变体库,不仅为辣椒育种提供了丰富的种质资源,还为开展辣椒基因组学研究提供了有用的试验材料。     

水稻矮秆突变体ipd1的遗传分析及其基因精细定位

植物中矮秆突变体对于阐明植物生长与发育非常重要,我们从籼稻品种3037中发现一个自发突变的矮秆突变体,表现为茎短而壮,节间比野生型多一个节,叶片相对较短且颜色深绿,将此突变体暂命名为ipd1（internode plethora dwarf1）。遗传分析表明该突变表型受隐性单基因控制。激素处理结果表明ipd1的矮化性状可能是由内源GA合成途径变化引起的。利用图位克隆的方法,首先将IPD1基因定位在第3染色体短臂上,进而通过对1,052个分离群体的分析将IPD1定位在约100kb的染色体区段,为今后的基因克隆奠定了基础。