水稻半外卷叶突变体sol1的表型分析与基因定位

适度卷曲有利于提高水稻叶片的光合效率,增加植株光合产物的有效积累量。我们利用甲基磺酸乙酯(EMS)处理籼型水稻保持系西农1B,获得一个稳定遗传的水稻半外卷叶突变体。该突变体从十叶期开始各叶片逐渐向外卷曲直至半卷状,并伴随茎秆半矮化和叶片披垂,暂被命名为semi-outcurved leaf 1(sol1)。与野生型(WT)相比,sol1的叶片卷曲指数均达到30%以上(P<0.01);倒一、倒二、倒三、倒四节节间长度和穗长极显著缩短,倒一、倒二、倒三叶的叶夹角显著或极显著增加;有效穗数、千粒重、每穗实粒数、结实率显著或极显著下降,一次枝梗数则增加11.3%(P<0.05)。sol1的蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度显著高于野生型。石蜡切片显示,sol1倒一叶的泡状细胞体积变小,数量显著增多,表皮细胞体积略微增大。遗传分析表明,sol1的半外卷叶性状受1对隐性核基因调控,定位于6号染色体标记JY6-3和JY6-10之间165 kb的物理范围内,共含15个注释基因。qRT-PCR结果表明,与泡状细胞相关的内卷基因和外卷叶基因RL14、Roc5、REL1在突变体sol1中呈不同程度的上调,NRL、BRD1、OsHox32、ADL1、LC2则呈不同程度的下调。研究结果为SOL1基因的克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻紫鞘染色体片段代换系Z519的鉴定及PSH1候选基因分析

花青素是广受人们喜爱的植物色素,在食品加工、杂种纯度鉴定中具有重要的作用。本研究鉴定了一个以日本晴为受体、优良紫鞘恢复系R225为供体亲本的紫鞘水稻染色体片段代换系Z519。Z519共含有16个代换片段,分布于除第10染色体外的其他11条染色体,平均长度为6.85 Mb。Z519在芽鞘3 mm时鞘尖呈现紫色,其后在叶鞘、叶缘、茎维管束和柱头等部位出现紫色线条,而日本晴各部位均为绿色。Z519叶鞘中花青素含量极显著高于日本晴,剑叶中没有显著差异。与受体日本晴相比,Z519的株高显著降低,千粒重、主穗总粒数和实粒数显著增加,有效穗数、主穗长和结实率无显著差异。进一步以日本晴与Z519杂交产生的F1和F2群体对紫鞘基因进行了遗传分析和分子定位。该紫鞘表型受显性单基因控制,位于第1染色体In Del标记L03和SSR标记L01之间37.8 kb的区域,被命名为PSH1。对该区间进行候选基因预测和测序,Z519在一个编码质体ATP/ADP转运蛋白的LOC_Os01g45910基因第一外显子的第238~252碱基的GTG重复区又多插入了GTG 3个碱基,导致增加了一个甘氨酸。q RT-PCR结果进一步表明其表达量在Z519中明显降低,初步确定LOC_Os01g45910是PSH1的候选基因。该研究为PSH1调控花青素的分子机制奠定了良好基础。     

用单片段代换系（SSSLs）研究水稻株高及其构成因素QTL加性及上位性效应

株高是典型的数量性状,易受遗传背景和环境等因素的影响。单片段代换系和双片段聚合系减少了个体间遗传背景的干扰,是鉴定QTL和研究QTL上位性的新型遗传材料。本研究采用随机区组试验设计方法以初级单片段代换系间杂交衍生的16个次级单片段代换系和15个双片段聚合系分析了株高及其构成因素QTL的加性效应及加性×加性上位性效应。共鉴定出11个QTL,其中3个株高QTL,1个倒1节间长QTL,2个倒2节间长QTL,2个倒3节间长QTL和3个倒4节间长QTL,分布于第4、6和10染色体上。鉴定出23对双基因互作,其中7对为没有显著效应的座位间互作,16对为有显著效应的QTL与没有显著效应的座位间互作。结果表明,QTL加性效应和QTL间的上位性效应都是株高及构成因素的重要遗传组成。通过单片段代换系杂交衍生的次级单片段代换系和双片段聚合系可提高QTL鉴定和上位性分析的灵敏度。     

的遗传分析和基因初步定位

水稻散生突变体tac2是以恢复系缙恢10号为材料经甲基磺酸乙酯（EMS）化学诱变所得。该突变体苗期表型正常,分蘖期株型松散,分蘖角度较野生型显著增大,株高明显降低。外源赤霉素处理可以使该突变体株高恢复,但分蘖角度不受影响。遗传分析表明该突变性状受1对隐性主效基因控制。利用分子标记将该基因初步定位于第9染色体上的RM3320与RM201之间,遗传距离分别为19.2和16.7 cM。     

水稻矮秆脆性突变体dbc1的鉴定与基因定位

利用EMS诱变籼型水稻恢复系缙恢10号,获得一个稳定遗传的矮化脆性突变体dbc1,苗期即表现矮化、叶片变脆,一直保持到成熟。与原始亲本相比,突变体的各节间均显著缩短,株高仅58.93 cm,略有包穗,属于dn型矮化变异,对赤霉素的敏感性显著下降,有效穗、千粒重和结实率无明显变化,穗长、穗粒数和实粒数则极显著下降。进一步分析发现,dbc1的茎秆和叶片的载荷强度极显著下降,纤维素含量无变化,木质素含量则略有下降,差异达显著水平。遗传分析表明该性状受1对隐性核基因调控,利用886株西农1A/dbc1的F₂变异单株,最终把DBC1基因定位在第2染色体SSR标记RM13943和RM13952之间,物理距离仅197 kb,含有52个注释基因。这为下一步调控基因的克隆和dbc1材料的育种应用奠定了基础。     

水稻条斑花叶突变体生态st(t) 的鉴定与遗传定位

利用EMS诱变育成优良籼型恢复系缙恢10号,从其后代中鉴定出一个白色条斑花叶突变体st(t),在三叶期开始表现白斑,拔节期白斑变为不规则线状,一直保持到成熟。突变体叶绿素含量明显下降,类胡萝卜素含量显著升高。透射电镜观察表明,突变体的绿色叶片部位与野生型相比,在细胞结构上无明显差异,叶绿体发育正常;突变体的白化部位细胞结构异常,质体内多含有积聚在一起的嗜锇小球,不能发育出正常叶绿体所具有的类囊体和基质片层结构。遗传分析表明该性状受一对隐性核基因调控,利用1 500株西农1A/st(t)的F₂隐性定位群体,最终把St(t)基因定位在第6染色体SSR标记RM19745和RM19762之间,遗传距离分别为0.07 cM和0.27 cM,根据9311基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为345 kb。这为St(t)基因的图位克隆和分子标记辅助育种奠定了基础。     

水稻籽粒簇生材料Z1820簇生性的遗传分析

用簇生性亲本Z1820与无簇生性的正常亲本缙香1A、缙2A和缙4A杂交得F1代,让F1自交得F2,同时以缙香1A、缙2A和缙4A为轮回母本亲本回交得BF1,调查各世代簇生情况。结果分析表明：F1的簇生性为中间类型,F2、BF1的簇生性在簇生程度上产生分离;Z1820与缙香1A、缙2A产生的后代的遗传行为符合单基因不完全显性遗传,而Z1820与缙4A的遗传表现则有所偏离,缙4A可能具有影响簇生性表现的遗传因子。笔者首次使用簇生率描述水稻的簇生性。     

水稻雄蕊雌蕊化突变体的遗传分析

在杂交育种后代中发现了一个水稻雄蕊雌蕊化突变体 ,表现为 :外颖和内颖变窄 ,外颖弯曲呈弯月形 ,内外颖不闭合 ,1～5枚雄蕊转变为雌蕊或雌蕊 雄蕊嵌合体。由于高度雌性不育 ,突变纯合体本身无繁殖保持功能 ,只能通过杂合体繁衍 ,在自交 15代后仍分离出完全相同的突变体 ,表现稳定遗传特性。遗传分析表明该突变体由单隐性基因控制。     

水稻长穗颈性状的一种新遗传行为的发现与分析

在罗沙米的自然群体中发现一种隐性高秆突变体,秆型分析表明,突变体的株高增加主要是倒1节间伸长所致,属最上节间伸长型,是一种长穗颈突变。该突变还引起了剑叶和粒长发生显著变化。突变体/野生型、野生型/突变体的F1代全部为正常穗颈,F2代正常穗颈与长穗颈之比为3∶1;突变体/缙恢10号、缙1B/突变体的F1代全部为正常穗颈,F2代正常穗颈与长穗颈之比为13∶3。遗传分析结果表明,除主要基因外,高秆性状的遗传还受到一对抑制基因的作用,有两种遗传模式可解释该突变体的遗传行为。     

一个水稻抽穗期主基因Hd(t)的遗传分析及分子定位

从缙恢10/R21的杂种后代中发现了一个抽穗期稳定遗传的迟熟恢复系N91(110~114 d),以早熟不育系金23A(89~94 d)作为杂交和回交亲本,获得的F₂和BC₁F₁群体抽穗期均表现双峰分布,χ²检测表明其抽穗期受一对主基因控制,暂命名为Hd(t)。在400多对SSR引物中筛选出5对在早熟基因池和迟熟基因池中表现差异的引物,进行单株验证,用回交群体进行基因定位,发现位于第7染色体长臂末端的SSR标记RM1364和RM3555与Hd(t)连锁,遗传距离分别为32.7 cM和22.5 cM。在目标区域进一步合成8对SSR引物,将Hd(t)基因定位在RM22143与第７染色体末端之间,与RM22143相距12.9 cM。该结果为Hd(t)基因的精细定位、分子标记辅助育种和基因克隆奠定了基础。