水稻类病斑突变体wy3的鉴定和基因定位

在粳稻品种武育粳3号栽培群体中获得一个类病斑突变体wy3。该突变体类病斑出现于苗期,分蘖期扩散至整张叶片,属于扩散型类病斑突变体。相比野生型,突变体wy3的株高明显降低,有效分蘖数减少,穗长、每穗粒数、结实率均显著降低。遮光处理表明,突变体wy3类病斑的产生受自然光诱导。台盼蓝染色结果表明,类病斑部位有大量的死亡细胞。突变体wy3的光合色素含量和净光合速率较野生型显著降低,SOD、POD、CAT活性和MDA含量均显著高于野生型。遗传分析表明突变体表型受单隐性核基因控制,采用BSA将该基因初步定位在第2染色体短臂端粒附近。采用F2群体中1099株类病斑单株将基因定位在标记W2-17和W2-18之间28kb的物理距离内。测序结果表明,突变体wy3中的LOC_Os02g02000编码区(CDS)第375位碱基C缺失,导致翻译提前终止,突变体中该候选基因为OsHPL3的一个新等位基因。     

一个水稻苗期温敏感白色条斑叶突变体的遗传分析及基因定位

通过对粳稻品种嘉花1号60Coγ射线诱变,从M2中筛选出一株低温敏感型白色条斑叶突变体(tws)。它在低温(20℃,24℃)条件下培养时,苗期第3和第4叶表现出白色条斑,而第5叶开始转为正常。低温条件下该突变体白斑叶片叶绿素含量明显下降。该突变体白色条斑叶性状具有温敏感性,且与叶龄相关。遗传分析表明,该突变性状受1对隐性核基因控制,定名为tws(thermo-sensitive white stripe-leaf)基因。以tws突变体与籼稻9311杂交的F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记将该基因定位在第4染色体MM3907和MM3928之间,其物理距离约为86kb。     

一个新的玉米叶色突变体的遗传分析及基因定位

在玉米自交系81647中发现了一个叶色突变体,该突变体在苗期叶片表现出黄绿色,随后叶片上出现坏死斑,短时间内植株萎蔫死亡。遗传分析表明,该突变性状由1对隐性基因控制,命名为nec-t(necrotic-temporary)。以玉米自交系B73与nec-t突变体的F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记将该基因定位在第2条染色体的K2和K14之间(SSR标记),其物理距离约为2.52 Mb。     

水稻苗期低温白叶突变体cde2的鉴定和基因定位

从粳稻品种Asominori的组培后代中发现了一个温度敏感的叶绿素缺乏突变体。低温(23℃)条件下该突变体幼苗3叶期前表现为白化表型随后致死,但在正常温度条件下与野生型无明显差异(30℃)。与野生型相比,该突变体幼苗低温条件下叶绿素含量明显下降,叶绿体结构发育异常。遗传分析结果表明,该突变体受一对隐性核基因控制,定名为cde2(chlorophyll deficient 2)基因。从cde2与籼稻品种培矮64衍生的F2群体中挑选1064株表现为突变表型的单株进行基因定位,将该基因初步定位于水稻第1染色体的着丝粒附近,随后利用已有的SSR标记和自行开发的Indel标记,进一步将该基因定位在标记RM11041和Indel1之间,物理距离为365.6kb。此外,对该突变体叶绿素合成、光合作用以及质体转录/翻译系统相关基因的表达量测定表明,CDE2突变后增加了与叶绿素合成和质体转录/翻译相关基因的表达,但降低了光合作用相关基因的表达。结果表明,CDE2在水稻叶绿素合成以及叶绿体的发育过程中起着重要的作用。     

水稻淡褐斑叶突变体lbsl1的遗传分析与基因定位

 通过EMS诱变籼稻品种IR64获得一个稳定遗传的淡褐色斑点叶突变体lbsl1（light brown spotted leaf 1）。在自然条件下,突变体播种后10~14 d,叶片上出现淡褐色斑点,随后逐渐扩散至全叶,第1叶至剑叶上均有淡褐色斑,为全生育期性状。斑点性状的表达对株高、生育期、结实率和千粒重等农艺性状具有显著的影响。遗传分析结果表明,该淡褐色斑点叶性状受一个隐性核基因控制。将突变体lbsl1与正常叶色水稻Morobereken杂交构建F2定位群体,利用SSR标记,最终将该淡褐叶基因lbsl1(t)定位在第6染色体短臂上一个约130 kb的区段上。定位的结果和发展的群体为该基因的进一步精细定位和克隆奠定了基础。     

一个水稻类树稻突变体(leafy head 3)基因的精细定位

 从常规粳稻常优94后代中筛选到一份自然突变的抽穗期延迟的类树稻突变体lhd3（leafy head 3）。在短日照条件下,与野生型比较,lhd3突变体在生长后期,上部节间会继续长出叶片（一般为3片）和高位分蘖,类似于树的侧枝生长,抽穗期延迟,但基部分蘖数不受影响。经典遗传分析表明,lhd3与籼稻南京6号的F2群体中,正常植株与类树稻植株的分离比符合3∶1,说明此性状受单隐性基因控制。利用该群体进行图位克隆,将LHD3基因定位在水稻第1染色体短臂的两个新发展的STS标记wpla3和wpla25之间。再利用5个新发展的STS和CAPS标记,最终将该基因精细定位在WX6和CAPS1两个标记之间,物理距离约为60 kb。通过水稻基因组注释系统共预测到10个开放阅读框（ORF）。对该基因的进一步克隆将有助于阐明水稻生育期和叶原基发育调控机理。     

水稻颖壳类病斑突变体glmm1的鉴定与基因定位

【目的】鉴定水稻颖壳类病斑突变体，并进行基因定位，为基因克隆及其分子机制研究奠定基础。【方法】对野生型材料LR005和经EMS诱变得到的颖壳类病斑突变体glmm1(glume lesion mimics mutant 1)进行农艺性状分析、扫描电镜分析、DAB染色和全硅含量测定。glmm1与广亲和材料L422杂交获得的F2群体用于遗传分析，利用图位克隆和BSA-seq方法进行基因定位。【结果】突变体glmm1在抽穗10 d后颖壳和叶片逐渐出现褐色斑点，成熟后颖壳完全呈现褐色。与野生型相比，突变体的株高、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等都极显著降低。DAB染色表明glmm1颖壳和叶片的活性氧含量增多；扫描电镜显示突变体颖壳和叶片表面硅质细胞皱缩。遗传分析结果表明，突变体glmm1的颖壳类病斑表型受到一对隐性基因控制。利用glmm1与L422的F2分离群体，通过图位克隆和BSA-seq等策略将glmm1定位在水稻第2染色体上68 kb的区间内。该区间内有10个候选基因。序列分析发现该区间仅有一个SNP位点，位于基因Lsi1(LOC＿Os02g51110)的第5个外显子上，导致第238位氨...     

水稻白条纹叶突变体st11的遗传分析与基因定位

白条纹叶突变体st11是从粳稻品种Kitaake组培过程中获得的。该突变体在分蘖前叶色表现为正常,从分蘖期开始新生叶表现为白条纹直至成熟期。与野生型相比,该突变体的分蘖、株高、结实率和千粒重等农艺性状没有发生明显变化。遗传分析表明该突变体白条纹叶性状受一对隐性核基因控制。利用该突变体分别与水稻02428、Jodan杂交构建了两个F2群体用于基因定位。通过集群分离分析(bulked segregant analysis)发现该基因位于第1染色体端粒附近,并与分子标记RM151和RM10080连锁。进一步利用更多分子标记分析F2群体,我们将该基因定位于I10和I26两个标记之间大约270kb的区间内。     

水稻抗稻瘟病突变体lmm326的鉴定与调控通路初步分析

【目的】绝大多数水稻类病斑突变体中免疫系统被激活可以有效提升其对稻瘟病的抗性,为进一步解析类病斑突变体抗病的分子机制,对类病斑突变体lmm326进行了研究。【方法】lmm326是粳稻中花11通过EMS辐射诱变,经多代自交和回交获得的一个类病斑突变体,并将突变体分别与中花11和Dular杂交获得的F_2群体用于遗传分析,采用图位克隆的方法对目的基因进行精细定位。【结果】5叶期时,该突变体下部叶片表面开始出现类病斑表型;与野生型相比,突变体叶片光合色素含量、净光合速率、株高、结实率、单株有效分蘖数、千粒重等显著下降;突变体带病斑叶片中死亡细胞数量及过氧化氢的积累量明显多于野生型;突变体相较于野生型对4个已鉴定的稻瘟病生理小种的抗性明显提高。遗传分析表明该性状由一对单隐性核基因控制。采用图位克隆方法将该基因定位在第1染色体长臂端38kb的区间内,其中包含6个开放阅读框。测序发现基因Os01g0919900第2外显子上对应CDS的第433位碱基由C突变成T,最终导致其编码蛋白的第145个氨基酸由苯丙氨酸(F)变为亮氨酸(L)。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,lmm326中参与水杨酸信号通路的防卫基因显著上调表达。【结论】LMM326与OsSSI2互为等位基因,该基因可能参与负调控水杨酸信号转导途径,其突变激活了水稻体内的防卫反应。     

水稻短根毛突变体ksrh1的遗传分析和基因定位

从EMS诱变的籼稻品种Kasalath突变体库中筛选获得了一个短根毛突变体,命名为ksrh1。该突变体在苗期表现为根毛变短,除此之外其表型与野生型没有显著差异。遗传分析表明,该突变性状受1个隐性单基因控制。将突变体ksrh1与粳稻品种日本晴杂交构建F2定位群体,利用已公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记对突变位点进行基因定位,最终将KSRH1定位在水稻第1染色体长臂上的S3578和S3584之间,物理距离约为67kb。     

Identification and Genetic Mapping of a Lesion Mimic Mutant in Rice

A lesion mimic stripe mutant,designated as lms1(lesion mimic stripe 1),was obtained from the M2 progeny of a 60Co γ-radiation treated japonica rice variety Jiahua 1.The lms1 mutant displayed propagation type lesions across the whole growth and developmental stages.Physiology and histochemistry analysis showed that the mutant exhibited a phenotype of white stripe when grown under high temperature(30 ℃),and the lesion mimic caused by programmed cell death under low temperature(20 ℃).The genetic analysis indicated that this lesion-mimic phenotype is controlled by a single locus recessive nuclear gene.Furthermore,by using simple sequence repeat markers and an F2 segregating population derived from two crosses of lms1 × 93-11 and lms1 × Pei'ai 64S,the lms1 gene was mapped between markers Indel1 and MM0112-4 with a physical distance of 400 kb on chromosome 6 in rice.     

小麦类病斑突变基因lm3的定位

为进一步对类病斑突变基因lm3进行克隆和功能研究,以EMS诱变普通小麦花培品系H261所得后代中选育出的一个稳定遗传的小麦类病斑突变体LF2010为研究材料,通过BSA(bulked segregant analysis)、MBSA(multiple bulked segregant analysis)、小麦90K基因芯片结合BSA三种不同的基因定位策略对该突变基因进行定位。结果表明,lm3基因位于小麦6B染色体的长臂,与其两侧标记SWES2和Xbarc134的遗传距离分别为13.1cM和3.8cM,为一个新的小麦类病斑突变基因。     

水稻条纹叶和白穗基因SLWP的定位及变异分析

【目的】对叶绿体发育相关基因进行克隆和功能分析,为解析叶绿体功能奠定分子基础。【方法】用甲基磺酸乙酯(EMS)处理籼稻9311获得一个条纹叶和白穗突变体slwp,通过色素分析和农艺性状观察分析该突变体的表型,通过图位克隆方法分离该基因,进一步利用定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】突变体slwp从2叶期开始至抽穗期表现出条纹叶表型,抽穗后幼穗白化,光合色素含量明显低于野生型;株高降低、抽穗延迟、产量降低等表型。该突变性状为单隐性核基因控制,该基因定位于水稻第6染色体短臂C6-4和N14标记之间0.91 Mb区间内。基因组测序表明核糖核苷二磷酸还原酶小亚基基因(RNRS1)编码区第776位点发生单碱基替换,导致甘氨酸突变为天冬氨酸;该基因与已报导的水稻基因St1、Gws和St-wp为等位基因。通过对这4个等位基因的突变位点和表型进行分析,总结了该基因不同位点突变对植株表型的影响以及籼粳之间的差异。表达分析显示与叶绿素合成有关的基因受到不同程度调控,叶绿体发育第一和第二阶段基因上调表达,光合作用相关基因均下调表达。【结论】本研究分析了SLWP(RNRS1)基因不同位点的变异对水稻表型的影响,相关结果加深了对RNRS1基因功能的认识,有助于阐明叶绿体发育的分子机制。     

一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位

【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体,命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F_2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F_2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。     

Genetic Analysis and Mapping of a Thermo-sensitive White Stripe-Leaf Mutant at Seedling Stage in Rice (Oryza sativa)

A thermo-sensitive white stripe-leaf mutant(tws)was selected from the M2 progeny of a japonica variety,Jiahua 1, treated by 60 Coγ-radiation.In comparison with the wild type parent,the mutant displayed a phenotype of white stripe on the 3rd and 4th leaves,but began to turn normal green on the 5th leaf when grown at low temperatures(20°C and 24°C). Furthermore,the content of total chlorophyll showed an obvious decrease in the leaves with white stripe.These results suggest that the expression of the mutant trait was thermo-sensitive and correlated with the leaf age of seedlings.The genetic analysis indicated that the mutant trait was controlled by a single recessive nuclear gene,designated as tws.In addition,by using SSR markers and an F2 segregating population derived from the cross between the tws mutant and 9311, tws was mapped between the markers MM3907 and MM3928 with a physical distance of 86 kb on rice chromosome 4.     

水稻类病斑突变体lmm7的鉴定与基因定位

【目的】对水稻类病斑突变体的研究有助于解析其与植物生长和防御反应的关系。【方法】本研究在粳稻品系FI135胚培养过程中获得了1个类病斑突变体lmm7(lesion mimic mutant 7)。通过对其进行系统的表型鉴定、农艺性状考查、超微结构观察、生理学特性分析，阐明LMM7基因对植物生长的调控。通过病原菌抗性鉴定，明确lmm7对植物防御反应的影响。利用9311B与突变体lmm7杂交所得F₂群体对该突变体进行了遗传分析和基因精细定位。【结果】该突变体苗期表型正常，分蘖初期，植株基部叶片从叶尖开始不断出现褐色斑点，并向整株扩散，且斑点数目随植株生长不断增加。与野生型相比，突变体的株高、穗长、有效穗数、每穗粒数、结实率及剑叶长宽都显著降低，但籽粒性状和抽穗期没有显著性差异。遮光处理表明，突变体lmm7的表型受到光照诱导，抽穗期突变体lmm7叶肉细胞严重失绿，光合色素含量显著降低。组织化学分析表明，突变体病斑处的H₂O₂含量显著升高。透射电镜观察结果表明，突变体lmm7叶肉细胞的叶绿体数目减少，叶绿体类囊体片层结构严重受损，细胞器肿胀解体，并出现大量嗜锇小体，同时病斑内部和周围区域积累了大量的ROS。抗性鉴定结果显示突变体lmm7稻瘟病抗性水平显著高于野生型。遗传分析表明lmm7的突变表型受单个隐性基因控制。利用图位克隆的方法，目的基因被定位于水稻第7染色体短臂两InDel标记7B35和7B43之间，区间范围约260 kb。测序结果表明该区间内候选基因LOC_Os07g0203700第2891位碱基T发生了单碱基缺失，导致后续移码突变及翻译提前终止。【结论】lmm7与spl5互为等位基因，其突变抑制了植株的生长，同时增强了对稻瘟病的抗性。     

小麦航天诱变后代的条锈病抗性变异及选择效果研究

为明确小麦航天诱变后代条锈病抗性的变异和选择效果,在甘肃陇南用系谱法对8个小麦品种的诱变后代进行了研究。结果表明,兰天10号、兰天14号、兰天17号在SP1(诱变一代)和SP2(诱变二代),PASCAL和85-173-4在SP2的群体病谱均较原品种对照发生了不显著的变异,但它们在SP1和SP2都没有出现显著的条锈病抗性突变体;郑麦9023、陇原031和DORICO在SP2均出现了显著的条锈病抗性突变系且有分离现象。8个品种的SP2和SP3(诱变三代)共获得9个显著的条锈病抗性突变系和12个显著的非条锈病抗性突变系,其中15个突变系的后代都出现了条锈病抗性的分离和变异。经过4代的选择,证明感病品种在SP2出现的抗性不显著提高株系具有一定的选择可靠性,从郑麦9023和陇原031中分别获得了抗条锈、大粒和兼抗条锈、白粉病的优良突变系。这些结果表明,航天诱变小麦种子能够引起后代条锈病抗性的丰富变异;变异可能出现在SP1、SP2或以后世代;对于感病品种在SP2出现的抗性不显著提高株系可以进行选择;不论哪一方面性状的显著突变系,一般会随世代进展出现条锈病抗性的分离和变异,都应作为抗性选择的目标对象而注意保留。