水稻转绿型叶色突变体研究进展

水稻叶色突变体是开展光合作用机理研究的理想材料,还可以作为标记性状在杂交水稻种子生产中发挥重要作用。转绿型叶色突变体是一种叶色突变后在一定条件下可恢复绿色的叶色突变类型,目前在水稻中已定位了至少36个转绿型叶色突变基因,其中有8个基因已被成功克隆。本文综述转绿型叶色突变体的主要类型和特征特性、基因定位与克隆、分子机理及其作为标记性状在育种上的应用情况,以期为水稻转绿型叶色突变体的研究与应用提供参考。     

水稻温敏感叶色突变体研究进展

温度是影响水稻生长发育的一个重要因素,由温度引起水稻叶色改变的一类突变体统称为水稻温敏感叶色突变体。探讨温度影响水稻叶色的机理,对促进水稻遗传改良与高产育种具有重要意义。对已发掘的水稻温敏感突变体在温度对突变体的表型影响、基因定位及克隆、分子作用机理和育种利用及其研究进展等方面进行了分类讨论。     

一个水稻新型叶色突变体的形态结构与遗传定位

 所用水稻叶色突变体为自然突变,并命名为白淮稻7号,其叶色表型为绿 白 绿,且突变表型只有在移栽等因素引起的机械损伤信号胁迫下才会产生。研究结果表明,叶色转白前,突变体生长态势、叶色、叶绿素a含量和叶绿体超显微结构与野生型差异不大;叶色转白后,突变体总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都显著低于野生型和叶色转白前,而叶绿体中的类囊体逐渐降解,基粒片层减少、基粒数量明显减少,且在成熟后突变体叶色黄化、植株变矮小。遗传分析表明,突变性状由1对隐性核基因控制。以该突变体与江西1587的F2群体为定位群体,将突变基因定位于水稻第11染色体分子标记L59.2 7和L64.8 11之间大约740.5 kb的区间内。认为该突变基因是一个新的水稻叶色突变基因,暂命名为GWGL。     

水稻黄叶不育系突变体H08S的表型特征与遗传分析

光温敏不育系的育性因易受光温条件影响而出现波动,导致种子纯度不够,是水稻生产上常见的问题。本研究对1个水稻黄叶不育系突变体H08S进行温度敏感性分析和叶绿体超微结构观察,同时通过构建分离群体进行突变基因的遗传模式分析。结果表明,突变体H08S的表型受温度影响,为低温表达型叶色突变体,且其叶绿体结构出现异常,表现类囊体的片层结构减少,说明H08S基因的突变影响叶绿体的正常发育。突变体H08S分别与‘日本晴’、‘02428’构建F₂群体和BC₁F₁群体,观察并统计群体植株叶色表型的分离情况,并进行卡方检验,结果表明该突变性状受1对隐性单基因控制。     

水稻新型黄化转绿叶色突变体的遗传分析与育种利用

在育种实践中,叶色变异可作为标记性状,在种子生产和纯度鉴定等方面得到利用。本研究中,对一个水稻新型叶色黄化转绿型自然突变体进行了形态特征观察、遗传分析和育种利用,比较了突变体与野生型的主要农艺性状,利用突变体与正常绿色水稻材料构建遗传群体对该突变体进行经典遗传学分析,通过回交选育了带叶色标记的新不育系。形态观察发现,突变体植株从苗期到分蘖剑叶全展以前的整个叶片生长发育期能持续观察到各个叶片从叶尖向叶基部由黄转绿的发育特性。突变体的主要农艺性状和产量性状与野生型基本一致;遗传分析表明突变体受1对隐性核基因控制。利用突变体与三系不育系回交转育而成的实用型黄化转绿型标记叶色不育系标记性状明显、败育彻底、配合力和可恢复性好。该突变体不同于其它叶色突变体的叶色表达特性具有很好的基础研究和育种利用价值。     

一个水稻浅绿叶突变体的表型鉴定与遗传分析

从水稻浙辐802的辐射诱变后代中获得1个浅绿叶突变体M5-8,其剑叶的叶绿素含量与净光合速率显著下降,但剑叶宽显著增加,其它主要农艺性状没有显著变化,是一个新的水稻叶色突变。遗传分析表明,其浅绿叶表型由单隐性基因控制,可作为一个理想的表型标记应用于杂交水稻育种实践,同时为植物光合机理研究提供新的遗传材料。     

水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。     

一个水稻小粒突变体基因gw(t)的表型和遗传分析

籽粒性状是水稻产量的主要构成因素之一,其中粒长是最重要的指标之一,其遗传主要表现为数量性状,在水稻各个染色体均分布有其QTL。该小粒突变体是2007年由籼稻(Oryza sativa L.indica)蜀恢527杂交后代自然突变得来。利用该突变体分别与其野生型(籼稻)、泸恢H103(籼稻)、日本晴(粳稻)和02428(粳稻)杂交,获得F1及其衍生的F2群体,对小粒突变体进行了表型和遗传分析。结果表明,该小粒突变体表现的特点是:植株矮小,茎秆增粗;叶片短且宽,叶色暗绿;穗形直立,着粒紧密,籽粒小而圆;节间密集。遗传分析表明由1对隐性核基因gw(t)控制。为最终定位和克隆目标基因奠定了基础。     

水稻条斑和颖花异常突变体st fon的鉴定与遗传分析

 在水稻遗传转化过程中发现一个不含外源基因的条斑和颖花异常的双突变体,暂命名为st fon。该突变体除茎、叶、穗出现白条斑外,花器数目增多,颖花开裂。其极端表型为同一颖花中长出几朵小花或小花中枝梗伸长为花序。利用透射电镜对苗期叶片白色组织细胞超微结构进行观察,发现质体结构异常,不能发育成正常叶绿体所具有的片层和类囊体,叶绿体的发育阻断在质体发育早期。利用扫描电镜和石蜡切片对花器官形态发生过程进行观察,发现花分生组织生长具有无序和无限性。对扭曲的叶片石蜡切片观察,发现维管束鞘细胞过度生长,或一些泡状细胞增大。将突变体与4个叶色正常的材料进行杂交和回交,遗传分析表明突变性状呈细胞质遗传。     

一个水稻叶片白化转绿叶突变体的遗传分析和精细定位

 在水稻品种宜香B中发现了一个白化转绿叶突变体,经过多代自交获得了稳定的白化转绿叶色突变体。该突变体在4叶期前叶色为黄绿色,之后逐渐变绿,从苗龄4周到12周,突变体/野生型叶绿素含量比值从34.5%逐渐升高到99.4%。遗传分析表明该突变受1对隐性核基因控制,暂命名为gra。利用微卫星标记将gra初步定位于第10染色体标记RM596和RM5620之间,进一步利用极端个体定位法把gra精细定位于标记RM25522和RM25535之间。gra基因距RM25522和RM25535标记的遗传距离均为0.05 cM, 其物理距离约为136 kb。