水稻粒宽突变体gw87的基因定位及候选基因分析

【目的】对水稻粒宽突变体gw87（grain width 87）进行表型鉴定、遗传分析、基因定位及候选基因分析,为探明该基因调控水稻籽粒大小的分子机制及应用潜力奠定基础。【方法】利用甲基磺酸乙酯诱变籼稻恢复系材料676R,获得一份籽粒宽度和千粒重显著增加的突变体gw87。对该突变体进行表型观察、农艺性状调查及外源油菜素内酯（BL）敏感性、叶绿素含量、光合参数测定,了解其表型特征及生理特性。调查gw87与676R杂交F₁的表型和F₂群体的分离情况,分析其遗传行为;选取该群体中的突变植株进行高通量测序,并利用gw87与粳稻品种日本晴杂交的F₂代作为定位群体,通过MutMap分析和分子标记定位,遴选候选基因并进行DNA和cDNA测序验证。利用qRT-PCR分析gw87和676R中BR合成途径基因OsDWARF4、D11和D2的表达差异。【结果】与野生型亲本676R相比,gw87突变体的株高降低,节间缩短,其中,倒一节间长度缩短最大,并呈现出扭曲的形态;叶片长度减少,宽度增加;单株有效穗数、主穗穗长和结实率显著降低,但籽粒宽度和千粒重显著增大。BL敏感性试验显示,gw87突变体幼苗对外源BL的敏感性降低。光合色素和光合参数测定表明,gw87光合色素含量增加,光合速率也有所增加。遗传分析表明gw87的突变性状是由1对隐性核基因控制。MutMap分析显示gw87突变基因位于第5染色体中部,在该染色体区域仅有1个碱基突变引起编码氨基酸变化;分子标记连锁分析表明该突变基因位于InDel标记X2和X3之间约101 kb的染色体区域;综合这两方面分析结果,最后遴选出gw87候选基因是编码一个含有AP2/EREBP DNA绑定结构域的转录因子基因LOC_Os05g32270。对该候选基因进行DNA和cDNA测序验证,发现gw87突变体中该基因DNA的第1 041位的碱基由G突变为A,导致与该位点相邻的76 bp内含子序列被剪接为外显子,引起阅读框移码,蛋白翻译提前终止。qRT-PCR分析显示gw87突变体中BR合成途径基因的表达量显著上调,表明gw87突变体中BR信号减弱。【结论】gw87是smos1、shb、rla1、ngr5的新等位突变体,但与这些突变体表型不同,gw87籽粒的宽度和千粒重显著增加,可能是LOC_Os05g32270的突变位点不同,导致其编码蛋白的功能活性不同所造成。     

农杆菌介导遗传转化在水稻基因工程育种中的应用

随着生物技术的发展，水稻基因工程育种在水稻育种中发挥着越来越重要的作用。在诸多的转基因方法中，农杆菌作为一种天然的植物基因转化系统，以其独特优点而倍受重视。本文概述了农杆菌介导转化水稻的原理，农杆菌介导转化水稻的优点并且介绍了农杆菌菌株、受体材料和培养基成分的不同对农杆菌介导转化水稻的影响。另外对农杆菌介导遗传转化在水稻抗虫基因工程育种、抗病基因工程育种、抗逆基因工程育种、优质基因工程育种、耐除草剂基因工程育种及提高水稻光合效率和延缓衰老方面的研究进展进行了综述。最后对农杆菌介导遗传转化在水稻基因工程育种中存在的问题和发展前景做了简要说明。     

三个水稻联乙烯还原酶基因突变体的比较研究

 【Objective】 The present study was aimed at investigating the differences of mutant phenotypes resulting from different mutations in base sequence of rice divinyl reductase gene OsDVR (Os03g22780), and evaluating application potential of this gene in rice breeding as a leaf color marker gene. 【Method】The yellow-green leaf mutants isolated from Indica rice variety G46B and japonica rice variety Nipponbare via ethyl methanesulfonate mutagenesis were detected using high-performance liquid chromatography (HPLC) to screen the mutants accumulating divinyl chlorophyll. Then genetic analysis, gene mapping and allelism test of the target mutants were performed. Subsequently, DNA sequencing of OsDVR gene in these mutants and alignment of the deduced amino acid sequences of homologous DVR proteins were conducted, and leaf photosynthetic pigments, plant phenotypes and main agronomic traits of the mutants were investigated. 【Result】590ys and 525ys, two novel mutants accumulating divinyl chlorophyll, were obtained by screening 53 yellow-green leaf mutants isolated from ethyl methanesulfonate mutagenesis. Their mutant phenotypes were all controlled by a pair of recessive nuclear gene and moreover, the mutant genes were all mapped on the chromosomal region harbouring the 824ys mutant gene reported. Furthermore, allelism test confirmed that the mutant genes of 590ys and 525ys were allelic to that of 824ys. So 590ys, 525ys and 824ys mutants were all OsDVR mutants. However, mutational sites of OsDVR mutant gene and their encoded protein product in the three mutants were different, which resulted in extremely significant differences of chlorophyll contents and compositions, plant phenotypes, main agronomic traits and yields per plant among the three mutants. Among them, 525ys mutant had slight yellow leaves, and its growth and development, main agronomic traits and yield per plant were affected relatively less, indicating that 525ys mutant gene can basically meet the requirements as a leaf color marker gene introduced into rice male sterile lines. 【Conclusion】Different mutations in base sequence of OsDVR gene could result in extremely significant differences of mutant phenotype and yield per plant. The OsDVR mutant gene could be applicable in hybrid rice breeding as a leaf color marker gene.     

水稻ygl80黄绿叶突变体的遗传分析与目标基因精细定位

通过化学诱变获得遗传稳定的水稻黄绿叶突变体ygl80。与野生型亲本10079相比,ygl80突变体在苗期和孕穗期叶片叶绿素分别下降76.64%和54.59%,类胡萝卜素含量分别下降53.85%和41.18%,成熟期株高、每株有效穗数、每穗着粒数、穗长和千粒重分别减少14.8%、16.5%、21.3%、9.1%和7.4%。遗传分析表明,ygl80的突变性状由1对隐性核基因控制。利用(ygl80/浙辐802) F₂作为定位群体, 将突变基因定位在第5染色体长臂InDel标记C2和C3之间,遗传距离分别为0.24 cM 和0.39 cM,两标记之间的物理距离约为90 kb,此区间内包含11个预测基因。基因组序列分析发现,ygl80突变体在编码叶绿素合酶的YGL1(LOC_Os05g28200)基因编码区第5027碱基处(位于第14外显子),碱基C突变为碱基T,使编码蛋白序列第348位的脯氨酸(Pro)突变成亮氨酸(Leu)。该基因是已报道的水稻ygl1黄绿叶突变基因的等位基因。ygl80突变体在整个生育期都表现为黄绿叶,而ygl1突变体在苗期叶片黄化,中期慢慢转绿,后期叶色以及总叶绿素和类胡萝卜素的含量接近野生型,这可能是YGL1基因编码的叶绿素合酶蛋白的氨基酸不同突变位点造成的。     

水稻雄性不育多样性及利用

水稻中存在十分丰富的雄性不育多样性。水稻雄性不育,表型上可分为普通型（非转换型）雄性不育和可转换型雄性不育,遗传上可分为核质互作不育、隐性核不育和显性核不育,一个类型又可能有多个来源。本文评述几种水稻雄性不育类型及其利用问题,同时,扼要介绍雄性不育再生复育受到温度显著影响的新发现,提出两用核不育系育种中利用再生复育特性的“三个阶段”策略。     

一个新的水稻小粒矮秆突变基因的遗传鉴定

水稻品系162d是一个新发现的水稻小粒矮秆突变体。通过对221个SSR标记位点的多态性分析证明162d是由蜀恢162突变产生的,162d和蜀恢162是一对近等基因系。对F1和F2代的遗传分析表明162d的矮生性由一对隐性基因控制。该基因的表型特点是株高为正常高度的1/4左右,籽粒为正常大小的1/4左右,结实很差,叶短而宽。该基因对赤霉素GA[sub]3[/sub]敏感,不位于d1基因所在的水稻第5染色体着丝点附近区域。因此,认为162d突变基因是一个新的水稻小粒矮秆基因。     

稻米品质及其遗传特性研究进展

本文扼要地介绍了影响稻米品质的主要化学成分,评价稻米品质的主要指标,以及稻米品质遗传研究的进展,讨论了当前稻米品质遗传与改良等方面研究中存在的问题.     

干旱对稻米品质的影响研究

用13个杂交水稻组合及恢复系,研究了水稻开花与灌浆结实期持续干旱对稻米品质的影响,结果表明干旱可降低稻米加工品质,其中对整精米率的影响最大;干旱对粒形影响不大,但极显著增加垩白米率和垩白度,从而降低稻米的外观品质;干旱还可影响稻米的蒸煮和食用品质,使稻米的糊化温度提高,胶稠度变硬,直链淀粉含量降低。提出优质米生产首先应选用优质品种,同时,应选择温光条件和水源条件均好的生产基地,栽培上应搞好灌浆结实期的水分管理,特别注意保持后期的田间水分,不能断水过早。     

水稻基因组研究进展

近10余年来，随着分子生物学的飞速发展，水稻基因组研究取得了重大进展。本文从cDNA分析、分子连锁作图、物理作图、基因定位和克隆等方面，对此作了扼要介绍。     

干旱对稻米品质的影响研究

用13个杂交水稻组合及恢复系,研究了水稻开花与灌浆结实期持续干旱对稻米品质的影响,结果表明干旱可降低稻米加工品质,其中对整精米率的影响最大;干旱对粒形影响不大,但极显著增加垩白米率和垩白度,从而降低稻米的外观品质;干旱还可影响稻米的蒸煮和食用品质,使稻米的糊化温度提高,胶稠度变硬,直链淀粉含量降低。提出优质米生产首先应选用优质品种,同时,应选择温光条件和水源条件均好的生产基地,栽培上应搞好灌浆结实期的水分管理,特别注意保持后期的田间水分,不能断水过早。