水稻雄性不育突变体oss125的遗传分析及基因定位

【目的】对水稻甲磺酸乙酯（EMS）诱变产生的雄性不育突变体oss125进行遗传分析,并利用改进的MutMap方法克隆突变基因,为进一步探讨该基因功能及在农业生产上的应用奠定基础。【方法】用化学诱变剂EMS处理籼稻品种黄华占,通过观察表型,从突变体库中筛选出一株雄性不育突变体,记为oss125。将oss125与野生型黄华占进行杂交,调查F₁的育性和F_{2^{群体的育性分离情况。随机挑取F}2}中30个雄性不育表型的株系,提取DNA后等量混合形成DNA池,采用Illumina Hiseq 2000进行高通量测序。利用改进的MutMap方法分析测序数据获得候选突变位点,并进一步采用高分辨率溶解（HRM）方法确定突变基因与不育表型的连锁关系。对候选基因进行序列分析,同时利用RT-PCR分析该候选基因的表达模式。【结果】oss125突变体在营养生长期表型与野生型黄华占相同,进入生殖生长后,花粉经1% I₂-KI染色显示,以碘败为主（85%）,15%能正常染色,但植株表现为完全雄性不育。oss125作为花粉受体与野生型黄华占杂交能够正常结实,F₁表现为可育,F₂群体的可育植株与不育植株分离比为3﹕1,表明雄性不育表型由1对隐性核基因控制。利用改进的MutMap方法分析突变体测序数据,得到4个候选位点,其中3个位于基因间区,1个位于OsRPA1a的第二个外显子区,编码区A663位点突变为C,导致其编码的氨基酸从谷氨酰胺（Q）突变成脯氨酸（P）,HRM分析显示该突变与雄性不育性状紧密连锁。【结论】OsRPA1a是控制突变体oss125表型的基因,OsRPA1a编码区A663位点突变为C,导致花粉发育异常,植株表现为雄性全不育,但雌性发育正常。OsRPA1a参与水稻雄配子和雌配子发育过程,为水稻减数分裂和体细胞DNA修复所必需。前人报道OsRPA1a的T-DNA插入突变体表现为雌性全不育而雄性半不育,但oss125突变体表现为雄性全不育而雌性可育,说明该基因控制雄性发育和雌性发育的功能可能分布在蛋白质的不同区域,oss125突变体中的OsRPA1a点突变可能坐落于雄性发育功能区,不影响雌性发育功能。     

优质水稻黄华占雄性不育突变体的筛选及初步分析

利用EMS(甲磺酸乙酯)处理优质水稻品种黄华占种子,经过田间筛选和对M1、M2代连续的遗传分析得到317份独立的、能够稳定遗传的、由单隐性核基因控制的雄性不育突变材料.通过对花器官形态观察及花粉染色分析,初步将这些突变体材料分为6类,其中花粉发育突变体在不同的花粉发育时期出现异常.这些突变材料为深入研究水稻雄性不育分子机制及开展分子设计育种提供充足的材料.98个无粉型雄性不育突变体用于雄性不育基因TDR的测序分析,其中3个突变体在3个不同的位置上出现单碱基突变.     

基于HRM体系的稻瘟病抗性基因Pi2特异性分子标记的开发及应用

Pi2是一个对稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,对于水稻(Oryza sativa)的稻瘟病抗性育种具有非常重要的应用价值,但目前针对该基因的分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)育种所开发的分子标记操作繁杂,难以实现批量以及准确检测,严重阻碍了该基因在水稻MAS育种过程中的大量应用。本研究通过对Pi2基因及其复等位基因进行序列比对,找出其特异性变异,开发成基于高分辨率熔解曲线分析(high resolution melting analysis,HRM)技术检测的与Pi2基因完全共分离的分子标记。通过对23份两系不育系和三系保持系材料进行Pi2基因鉴定,发现它们都不含有该基因。对4个Pi2基因改良的后代分离群体进行分子标记跟踪检测,发现该标记能够很好地区分供体亲本华占与其他受体亲本以及华占与各受体在Pi2基因处的杂合基因型。与已经报道的Pi2特异性分子标记相比,本研究所开发的分子标记的检测效果更好,操作更加简便。因此,本研究中的Pi2基因特异性分子标记结合HRM的检测方法能够高效准确地进行Pi2基因的资源鉴定和对抗病性改良后代群体的高通量检测筛选,为今后的水稻高效、准确、大规模分子育种提供技术支持。     

种子或带菌土壤传播稻曲病菌的可能性研究

探究稻曲病菌的侵染途径是预防控制稻曲病害的关键因素之一。通过人工接种处理土壤、水稻种子试验,基于稻曲病菌EGFP标记、超微结构观察以及激光共聚焦显微观察和PCR分子检测法,研究水稻种子带菌或带菌土壤是否传播稻曲病。结果表明,人工接种种子和土壤拌菌接种各处理在水稻不同生长期均未观察到有病菌侵入现象,各处理水稻成熟期穗部均未出现典型稻曲球症状。试验结果暂未能证明种子或土壤带菌可作为稻曲病菌的初侵染来源,有待综合考虑引起稻曲病发生的影响因素,以便获得该病菌初侵染来源更为直接的证据。