水稻开颖半不育突变体的观察、遗传分析和基因定位

【目的】通过对一份航天诱变水稻（Oryza sativa L.）开颖半不育突变体ohss（open-hull semi-sterility）进行形态特性调查、遗传分析和基因定位,筛选候选基因,为下一步基因克隆和功能分析奠定基础。【方法】以籼稻品种航恢七号为材料,通过“神舟八号”飞船搭载,诱变获得一份水稻开颖半不育突变体ohss。对其进行形态特征解剖观察,分析颖花器官发育突变特点。调查突变体和野生型的花粉可育率、自然结实率和套袋自交结实率,对其育性进行鉴定。随机选取5个成熟单株,考察穗部谷粒相关性状并进行统计分析。通过覆盖全基因组的SSR分子标记检测,解析空间诱变的分子变异效应。以航恢七号、Francis和02428与突变体ohss配制杂交组合,观察F₁和F₂植株的花器官表型,进行?²测验,对突变性状进行遗传分析。以02428/ohss的F₂分离群体作为目标基因定位群体,同时利用SSR标记以及新开发的多个InDel分子标记开展基因定位研究。利用RAP水稻基因组注释数据库对定位区间的候选基因进行预测,通过序列比对和基因表达分析筛选候选基因。【结果】开颖半不育花器官突变体ohss与野生型相比,抽穗期穗部明显包茎,颖花发育出现异常,内外稃片瘪弱、扭曲变形且开裂不抱合,颖花内部发育类似内稃状的器官,部分颖花没有内稃的分化。ohss发育异常颖花中可育花粉率58.74%,导致单株结实率、穗重、穗实粒数与野生型相比极显著降低。全基因组SSR标记检测表明突变体ohss总变异频率为0.0336,除了第7、12染色体未检测到突变位点,其他染色体上检测到突变频率范围为0.0143-0.0889。遗传分析结果显示ohss的开颖半不育表型受单隐性核基因ohss(t)控制,并将ohss(t)定位在水稻第3染色体上2个InDel标记InDel6043和InDel6070之间约27.6 kb的物理距离内。该区域有3个预测注释基因,序列比对和表达分析表明突变体ohss的OsMADS1编码区及启动子序列未发生突变,但是表达模式发生强烈改变。【结论】开颖半不育的花器官发育突变体ohss受单隐性核基因ohss(t)控制,ohss(t)定位在水稻第3染色体上InDel6043和InDel6070标记之间约27.6 kb的物理距离内,其OsMADS1的编码序列及5′UTR区未发生碱基突变但表达受到强烈抑制。     

不同接穗长度和栽种时间对杨梅嫁接成活率及生长量影响的研究

为提高杨梅嫁接成活率和接穗利用率,2014年开展了不同接穗长度、不同栽种时间对杨梅嫁接成活率和生长量影响的研究。结果表明,杨梅嫁接后6d、12d栽种的,5--6㎝短穗嫁接的成活率达87%和88%,略低于8-12㎝长穗嫁接的89%和90%,二者差异不极显著;嫁接后6d、12d栽种的成活达87%-90%,极显著高于嫁接后1d栽种的20.2%-21%。研究认为,在嫁接后遇下雨天气,根据天气情况,在接后6d-12d内选择晴天栽种,可显著提高成活率;在接穗紧缺时采用短穗嫁接,可大大提高接穗利用率。     

一个水稻卷叶基因的遗传分析和精细定位

【目的】水稻叶片是光合作用的重要场所,也是理想株型的重要构成因素,通过对卷叶相关基因进行遗传分析和精细定位,为水稻卷叶基因分子标记辅助育种提供紧密连锁标记。【方法】从⁶⁰Co-γ射线辐射诱变籼稻品种9311（wild-type,WT）所得突变体库中获得了一份卷叶突变体材料,暂时命名为rl16(t)（rolled leaf 16）。首先,对突变体rl16(t)进行连续多代套袋自交,确定突变表型的稳定性。在抽穗期,随机选取rl16(t)和WT各10株,分别测量剑叶卷曲度以及主要农艺性状。同时取rl16(t)和WT新鲜叶片的相同部位用FAA固定,乙醇系列脱水,石蜡包埋,用石蜡切片机切10 μm薄片置于载玻片上,番红染色后置于显微镜下,拍照观察叶片泡状细胞显微结构,对泡状细胞个数和面积进行统计和测量。在分蘖期各取10株rl16(t)和WT剑叶,测定叶绿素含量。以rl16(t)为母本与WT杂交,观察F₁ 和F₂植株的叶片表型,进行χ²测验,分析突变体的遗传行为。将卷叶突变体rl16(t)与粳稻品种滇粳优杂交F₂分离群体作为定位群体,同时利用SSR标记结合新发展的InDel分子标记用于定位目的基因。利用基因表达定量对定位区间内的3个已知结构域基因和已克隆的水稻卷叶相关基因进行定量表达分析。【结果】与WT相比,rl16(t)叶片出现显著内卷,株高降低,穗长变短,结实率降低等表型变化。rl16(t)自苗期（3叶1心）整株就出现叶片纵向内卷成近似筒状的表型。随着发育进程,植株叶片始终呈现卷曲表型,而WT叶片在发育进程中则始终呈平展状。剑叶石蜡切片观察发现,rl16(t)泡状细胞数量和面积与WT相比均减少。WT的泡状细胞数量为（385.1±43.6）个/mm²,rl16(t)泡状细胞数量为（1059.5±254.4）个/mm²。rl16(t)除泡状细胞发生变化外,叶片其他细胞结构与WT相比均无显著性变化。突变体rl16(t)的类胡萝卜素含量低于WT,而叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均显著高于WT。rl16(t)与WT杂交所得F₁植株表现叶片平展,并且在包含423单株的F₂中,分离出97株卷叶植株和326株平展叶植株,分离比符合3﹕1（χ²=0.86＜χ²_0.05= 3.84）。将Rl16(t)初步定位于第9染色体长臂SSR标记RM23769和RM23916之间,进一步扩大定位群体,最终将该卷叶基因定位在InDel标记DF70和SSR标记RM23818之间,该区段物理距离为51 kb。定位区间内有3个编码已知结构域的基因,分别是LOC_Os09g09320、LOC_Os09g09360和LOC_Os09g09370。rl16(t)与WT在基因LOC_Os09g09320与LOC_Os09g09370的表达量上无显著性差异。而rl16(t)中LOC_Os09g09360的表达量显著降低,只有WT的一半。对已克隆的8个卷叶基因进行表达定量分析,发现有7个基因（SLL1、ROC5、RL14、SRL1、ACL1、NRL1和NAL7）在rl16(t)中出现了不同程度的表达下调,只有OSZHD1表达上调。【结论】rl16(t)叶片发生内卷与泡状细胞数量变少,与面积变小相关。Rl16(t)是一个新的卷叶基因,LOC_Os09g09360有可能是目标基因。     

细菌趋化性研究进展

细菌趋化性是指有运动能力的细菌对物质化学浓度梯度做出的反应,使细菌趋向有益刺激,逃避有害刺激。为研究细菌趋化性的研究进展,对趋化细菌运动方式、趋化性分子机制、趋化性在致病机理中的作用以及趋化性对细菌病害防治的重要意义进行概述。趋化细菌的运动有泳动和翻滚2种方式,分别由鞭毛的逆时针和顺时针旋转所调节。细菌的运动需要趋化信号转导系统的控制,通常信号转导途径分3个部分：（1）膜上趋化受体接收信号;（2）从膜受体到鞭毛马达的信号转导;（3）对最初信号输入的适应。     

翻耕深度对膜下滴灌棉花农艺性状及产量的影响研究

为了探明翻耕深度对新疆膜下滴灌棉花生长的影响,通过设置3个翻耕深度（10 cm、30 cm和50 cm ）处理,研究不同翻耕深度对棉花农艺性状及产量构成的影响。结果表明,翻耕深度对棉花生育进程影响显著,翻耕30 cm和50 cm分别比翻耕10 cm全生育期延长20天和25天。同时翻耕深度增加使棉花株高、果枝数、主茎叶片数和单株铃数均显著增加,LAI增大。翻耕深度增加,棉花中、下部结铃比例减小,上部铃比例显著增加,同时皮棉产量显著增加,翻耕30 cm比10 cm增加52.9%,翻耕50 cm比30 cm增加9.2%。而收获株数和单株结铃数增加是皮棉产量提高的主要原因。综合分析认为,深翻耕有利于连作棉田棉花生长及产量水平提高。     

西科麦6号成株期抗条锈病的遗传研究

为明确西科麦6号对小麦条锈菌流行小种的抗病性和抗病遗传规律,用小麦条锈菌生理小种CYR31、CYR32、CYR33、Su11-4和V26。在2015年3月,对西科麦6号和铭贤169及其杂交后代F1、F2、F3进行成株期接种,作抗病遗传分析,结果表明:西科麦6号对小麦条锈菌CYR31的抗病性由2对显性基因和1对隐性基因控制;对CYR32的抗病性由3对显性基因(其中2对表现累加作用)控制;对CYR33的抗病性由1对显性基因和1对隐性基因控制;对Su11-4的抗病性由1对显性基因和1对隐性基因重叠或独立控制;对条锈菌V26抗病性由1对显性基因独立控制。从西科麦6号在试验和生产上的良好表现,多年抗病鉴定及本研究的遗传分析证明,西科麦6号对小麦条锈菌具有良好的抗性,并且这种抗性的遗传性较稳定,是一个综合性状优良的种质资源和抗源材料;可以进一步进行分子标记及定位研究,以期为小麦抗病育种提供新的抗条锈病亲本做出贡献。     

糖能兼用甘蔗新品系的性状遗传分析及综合选择

为选育糖能兼用甘蔗新品种,以自育的27个新品系和2个对照品种为试验材料,通过调查测定出苗率、分蘖率、宿根发株率、枯心苗率、黑穗病发病率、株高、茎径、公顷有效茎数、田间锤度、甘蔗蔗糖分、甘蔗纤维分、公顷蔗茎产量、公顷产糖量和公顷总可发酵糖量等性状,对各性状进行方差分析、遗传变异和遗传相关分析,对公顷产糖量和公顷总可发酵糖量进行多性状指数选择,并与单性状选择做比较。结果表明:除新植枯心苗率之外,所测性状在试验材料间均具有显著或极显著的差异,公顷有效茎数、公顷蔗茎产量、公顷产糖量和公顷可发酵糖量的遗传变异系数较大且广义遗传率较高,株高、茎径和田间锤度的遗传变异系数较小且广义遗传率较低。公顷有效茎数与公顷蔗茎产量、公顷产糖量、公顷可发酵糖量的表型和遗传相关性达显著水平。用指数选择法进行综合选择,13个新品系入选,且有8个入选材料的新宿平均公顷产糖量和新宿平均公顷可发酵糖量均超过双对照,指数选择法能获得较高的遗传增益,可用于糖能兼用甘蔗新品种的评价选择。     

糜子雄性不育突变体的创制和遗传分析

杂种优势是培育高产、优质、高抗作物新品种的主要手段,而雄性不育系的选育直接决定着作物杂种优势育种的成功。利用~(60)Co-γ射线诱变首次创制出糜子(Panicum miliaceum,2n=4x=36)雄性不育突变体M207A,并对其进行了育性鉴定和初步的遗传分析,目的是利用该突变体进行糜子杂交种的选育、在糜子中实现杂种优势的利用。首先采用室内花粉镜检与田间调查相结合的方法对突变体进行了育性鉴定;将突变体与育性正常的糜子品种配组杂交获得的F_1和F_2群体在不同地点、不同年份、不同季节种植,对不育突变体的遗传模式进行了分析。结果表明:不育株花药褐化,无外露,花药干瘪,不育度在95%以上,不育性状稳定;利用育性正常的品种给稳定的突变体进行授粉,其结实率可达到正常水平;自交F_2群体中育性分离比例为35∶1,符合单基因座位上同源四倍体基因的理论分离比,说明该突变性状是由隐性单基因控制的可遗传的"无花粉型"细胞核雄性不育。雄性不育突变材料M207A的创制,为糜子杂种优势利用奠定了材料基础。     

胡麻粗脂肪含量的主基因+多基因遗传分析

【目的】了解胡麻粗脂肪含量的遗传方式。【方法】以用DYM×STS构建的包含233个家系的重组自交系群体(F6∶7)和2个亲本为材料,在甘肃定西、宁夏固原和河北张家口3个环境下种植,采用索氏抽提仪测定粗脂肪含量,运用数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法,进行胡麻粗脂肪含量的遗传模型分析。【结果】甘肃定西、宁夏固原和河北张家口3个环境条件下家系间胡麻粗脂肪含量均存在广泛变异,表现超亲遗传现象,近似正态分布;粗脂肪含量的遗传模型均为4MG-AI,表现为4对具有加性上位性效应的主基因遗传模型,不存在多基因效应。主基因遗传率分别为92.80%,99.02%和80.71%,环境引起的变异分别为7.20%,0.98%和19.29%。【结论】胡麻粗脂肪含量受主基因控制,且存在加性上位性效应。在胡麻高油育种中,提高粗脂肪含量不仅要注重主基因的利用,也要考虑基因间的互作效应。     

大豆对胞囊线虫4号生理小种的抗性遗传分析

大豆胞囊线虫病（Soybean cyst nematode）严重危害我国大豆生产。我国大豆胞囊线虫有8个生理小种,其中,4号生理小种致病力最强,主要分布在黄淮海大豆产区。了解抗源的遗传模式有助于抗病基因的定位和分子标记的开发。以对大豆胞囊线虫4号生理小种高抗抗源CBL黑豆为父本、高感材料品75-14为母本,构建了F₁、F₂和F_2∶3 3个世代群体,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的联合分离分析方法,分析CBL黑豆抗大豆胞囊线虫4号生理小种的遗传效应。结果表明：CBL黑豆对胞囊线虫4号生理小种的抗性受2对加性-显性-上位性主基因和加性-显性-上位性多基因控制,F₂世代主基因遗传率为64.47%,F_2∶3世代主基因遗传率为75.99%。主基因遗传率较高,育种可以在早代选择。