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。     

水稻颖花持续开放突变体sostenuto floret opening(sfo1)的鉴定与基因定位

水稻颖花开放是其生殖发育一个关键生理过程,对受精和随后种子发育具有重要影响。本文报道了一个与水稻颖花开放相关的突变体,来源于籼稻保持系西农1B的EMS(ethyl methane sulfonate)诱变群体。该突变体表现为开颖后浆片失水萎缩过程缓慢,内外稃持续开裂不闭合,暂命名为水稻颖花持续开放sostenuto floret opening 1(sfo1)突变体。遗传分析表明sfo1性状受1对隐性单基因控制,利用群体分离分析法(bulked segregation analysis,BSA)将SFO1基因定位在第5染色体SSR标记RM1054和IN/DEL标记ZTQ51之间,物理距离113 kb,含注释基因15个。本研究结果为SFO1基因的图位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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

不同环境条件下籼型杂交稻株高的发育遗传研究

 采用数量性状的加性 显性发育遗传模型分析了按NCⅡ交配设计的两套籼型三系杂交水稻在两种环境条件下株高的发育遗传规律。供试材料和环境均会影响水稻株高表现，且环境对株高的影响随发育进程的推进不断减小。在不同发育阶段，水稻株高主要受加性和显性效应基因共同控制，但影响程度会随供试材料的改变而有所不同；基因型与环境互作效应会对株高产生一定影响；控制株高的遗传效应在各发育时期均有新的表现，且加性效应的表达比显性效应的表达更为活跃；条件环境互作效应亦会对株高发育遗传产生一定影响，前期影响尤其大；水稻株高的群体平均优势总体上随发育进程的推进而逐渐增加，至成熟期达到最大；群体超亲优势的变化规律因供试材料的不同而略微出现一些差异，但均在后期趋于稳定，且均为正值。在多数发育时期，水稻株高条件群体平均优势达到正向显著或极显著水平，而条件群体超亲优势达到负向显著或极显著水平，即群体平均优势和群体超亲优势在各时期均有新的表现，但其表现的大小和方向均有所不同。     

水稻功能叶性状的遗传分析

 以籼型水稻13个不育系和19个恢复系为材料，按NCⅡ交配设计配制两套杂交组合（7×10和9×9），在四川泸州和重庆北碚两个不同的生态环境下，研究水稻剑叶、倒2叶和倒3叶的遗传特征。剑叶宽、倒2叶长和宽、倒3叶长的遗传变异是由加性和显性效应共同引起的，但叶宽是加性效应占主导地位，而叶长则以显性效应为主，剑叶长的遗传变异主要由显性效应引起，倒3叶宽的遗传变异则主要由加性效应引起。功能叶各性状的加性效应与环境互作不显著，而叶长的显性效应与环境互作均达到显著或极显著水平。两套组合中叶宽的狭义遗传率均大于叶长，其中最大的是倒2叶宽，分别为58.65%和48.19%。叶长和叶宽均表现出不同程度的中亲优势或负向超亲优势，其中，叶长和叶宽的中亲优势率变幅为446%（倒3叶宽，第1套）~27.53%（倒3叶长，第2套），而6个功能叶性状的杂种优势指数则均大于100%。