Genetic Identification of a New Small Grain Dwarf Gene in Rice

The plant material used in the study was rice line 162d, a new small grain dwarf mutant. Polymorphic analysis of 221 SSR loci demonstrated that 162d derived from a semidwarf variety Shuhui 162 through mutation, and 162d and Shuhui 162 were just a pair of near isogenic lines. Genetic analysis of Fl and F2 populations suggested that dwarfism in 162d was controlled by a single recessive gene. Phenotypic characteristics of the mutant gene were that plant height was about a quarter of normal height, grain size about a quarter of normal size, leaf was short and broad, and seed setting rate was very low,compared with the near isogenic line Shuhui 162. The mutant gene was sensitive to gibberellin (GA3) treatment and did not located on the region near the centromere of rice chromosome 5, where dl gene located. Therefore, it was concluded that the mutant gene of 162d was a new small grain dwarf gene in rice.     

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。     

Genetic Analysis and Mapping of Dominant Minute Grain Gene Mi3（t） in Rice

Grain size, determined chiefly by grain length, is one of the main factors affecting the grain yield in rice production. To study the trait of rice grain size, F1 and F2 populations were developed from crosses Shuhui 881/Y34 and Shuhui 527/Y34, and genetic analysis for minute grain was performed. The F1 populations showed minute grains, and grain size segregations in the two F2 populations were both in accordance with the ratio of 3：1, indicating that minute grain in Y34 was controlled by a completely dominant gene. By using the F2 population from Shuhui 881/Y34, this dominant gene, tentatively designated as Mi3（t）, was mapped based on SSR markers in the interval between RM282 （genetic distance of 5.1 cM） and RM6283 （genetic distance of 0.9 cM） on the short arm of chromosome 3.     

水稻显性小粒基因Mi3(t)的遗传定位

 对一份水稻小粒材料Y34进行了遗传研究及基因定位。Y34与长粒型水稻蜀恢881和蜀恢527的杂交F1表现为小粒，表明小粒性状受完全显性基因控制；同时，其F2群体小粒性状遗传分离规律均符合3∶1的分离比例，表明小粒性状受１对显性基因控制。利用蜀恢881/Y34 F2群体和微卫星标记，将该基因定位在第3染色体短臂上RM6283和RM282两个标记之间，其遗传距离分别为0.9 cM和5.1 cM，并将该基因初步命名为Mi3(t)。     

水稻抽穗扬花期耐热QTL(qHTH5)定位及其遗传效应分析

对元江普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)(简称元江普野)荷花塘3号为供体、籼稻(O.sativassp.indica)恢复系蜀恢527为轮回亲本构建的种间近等基因系群体进行数量性状位点(QTL)分析,在近等基因导入系YJ10-03-01中鉴定了一个抽穗扬花期耐热QTL。利用均匀分布在水稻12条染色体上的360个SSR标记检测近等基因系YJ10-03-01和籼稻恢复系蜀恢527,共获得9个多态性标记。单标记分析表明第5染色体短臂上的多态性标记与抽穗扬花期耐热性极显著相关。进一步在人工气候室模拟高温条件下处理YJ10-03-01与蜀恢527杂交得到F2分离群体(1027个单株)并进行SSR标记分析,以水稻结实率为耐热指标,利用复合区间作图方法在第5染色体短臂上检测到一个抽穗扬花期耐热性QTL,暂命名为qHTH5。该QTL在F2及F3世代分别解释8.6%和19.4%的表型变异。在F3世代,继续利用目标区间标记RM7320和RM7444之间的SSR标记鉴定纯合重组体,利用置换作图法将QTL定位在约304.2kb之内(RM592-RM17921)。     

水稻显性半矮秆基因对株高表达的影响及其对GA3的敏感性

对具有显性半矮秆基因的6对高矮秆近等基因系的株高表达特性进行了比较。水稻显性半矮秆基因抑制了茎秆节间的伸长,矮秆系倒4～5、3、2、1节及穗长分别为高秆系的97.2%、53.3%、65.1%、61.9%和94.7%。通过对Y98149（突变体）和Y98148（野生型）在苗期和成株期对GA3反应的研究,发现Y98149较Y98148对外源赤霉素更敏感;内源赤霉素测定结果显示显性半矮秆突变体内源赤霉素含量较低,是野生型的78%。     

水稻半矮秆基因sd1对农艺性状的影响

比较了从7份半矮秆品种／高秆品种的B₇F₂中分离的高矮秆近等基因系,sd1基因抑制了节间伸长,从基部到倒第1节及穗长分别为高秆的38. 2%, 26. 0%, 48. 0%, 71. 1%和 92. 6%,缩短程度逐步减轻。sd1基因还可促进有效穗数、结实率和收获指数的提高而使矮秆类型的产量潜力高于高秆类型,但sd1基因并不影响抽穗天数、每穗粒数和千粒重。对sd1基因的多效性以及秆高和穗数的关系进行了讨论。     

水稻半矮秆基因sdl对农艺性状的影响

比较了从７份半矮秆品种８／高秆品种的Ｂ７Ｆ２中分离的高矮秆近等基因系，ｓｄｌ基因抑制了节间伸长，从基部到倒第１节及穗长分别为高秆的３８．２％、２６．０％、４０．８％、７１．１％和９２．６％，缩短程度逐步减轻。ｓｄｌ基因还可促进有效穗数、结实率和收获指数的提高而使矮秆类型的产量潜力高于高秆类型，但ｓｄｌ工基因并不影响抽穗天数、每穗粒数和干粒重。对ｓｄｌ基因的多效性以及秆高和穗数的关系进行了讨论。     

矮秆基因对小麦不同农艺性状的影响

矮秆基因不仅降低株高，而且在许多情况下也影响其它农艺性状。利用小麦品种丰抗8号，北京841和京411遗传背景的近等基因系，研究矮秆基因对农艺性状的影响，结果表明：Rht10,Rht12延迟小麦抽穗期，Rht1b在丰抗8号背景下抽穗较迟，Rht1,Rht1s,Rht2和Rht3基因对轴抽穗期无影响；矮秆基因在降低株高的同时一般也降低单株生物产量，但含有Rht1,Rht1s,Rht1b,Rht2基因的矮秆系与对应的高秆系相比单株生物产量差异不显著，单株粒重差异也不显著，单株生物量的降低主要表现为秸秆重量的减少。含有Rht3,Rht10和Rht12基因的矮秆系与高秆系相比，单株生物量，单株籽粒产量和收获指数显著降低。     

水稻矮秆多分蘖突变体mz3的遗传分析和基因定位

通过EMS诱变粳稻品种中花11获得一个稳定遗传的矮秆多分蘖突变体mz3。遗传分析表明该突变性状受一对隐性基因控制,并利用mz3与籼稻品种南京11杂交建立的F2群体,将该基因定位在水稻第6染色体长臂上的SSR标记RM19353与RM510之间约747kb范围内。由于该区间包含控制水稻株高和分蘖的D3基因,结合表型分析,推测突变基因与D3可能为一对等位基因。设计7对引物分别对中花11与突变体mz3的基因进行测序,结果显示,与中花11相比,D3基因在mz3中第636位核苷酸由G突变为A,使得编码色氨酸的密码子TGG突变为终止密码子TGA,导致翻译提前终止。进一步对定位群体中10个隐性极端个体测序,结果显示所有极端个体都带有该突变位点。亚细胞定位结果表明,突变体编码的D3蛋白与野生型一样定位在细胞核中,荧光双分子互补试验结果表明,突变体D3蛋白不能与D14蛋白发生互作,推测突变体编码的D3截短蛋白缺少了与D14互作的氨基酸序列,从而阻碍了独脚金内酯信号传递。因此,mz3表型很可能由D3基因突变引起。     

水稻矮化小穗基因DSP2的鉴定与克隆

[目的]水稻株高和穗型在产量形成中发挥着重要作用.鉴定与克隆水稻株高和穗型发育相关基因,可以丰富水稻株高穗型发育调控的分子机理,为分子设计育种奠定理论基础和提供基因资源.[方法]在粳稻日本晴T-DNA插入群体中筛选到矮化小穗突变体dsp2-D(dwarf and small panicle 2-Dominant),对其...     

水稻多分蘖矮秆突变体d63的遗传分析与基因定位

 多分蘖矮秆突变体d63来源于SARⅢ二倍体与明恢63杂交得到的双胚苗株系的自然突变。与野生型相比,其株高显著下降,分蘖明显增多,剑叶变细变短,结实率和千粒重均大幅下降。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性单基因控制。该基因位于水稻第8染色体短臂上距离RM22195约0.4 cM的位置。用水稻基因组注释软件Rice Genome Annotation预测,发现从端粒区至RM22195间共有14 个注释基因,未发现已经报道的与株高、分蘖相关的同源基因。因此,推测D63可能是一个未被报道的新基因。     

粳型水稻显性半矮秆突变体的发现与初步研究

 在中粳杂交组合“M9056 × R8018选”的F6 选种圃中，发现半矮秆突变单株。以纯合半矮秆单株为父、母本， 与稳定野生型高秆单株进行正、反杂交。种植 P1 、P2 、F1、F2 世代群体。结果表明F1 植株与半矮秆亲本基本相同， 仍然表现半矮秆。 说明该半矮秆突变材料的矮生性表达为显性， 无细胞质效应。F2 群体植株株高性状发生分离，其分离比符合一对等位基因的遗传模式，说明该半矮秆材料的矮生性表达受一对核基因控制。     

Effect of Dominant Semi-Dwarf Gene on Plant Height and Its Related Traits and Sensitivity to Gibberellic Acid in Rice

The semi-dwarfness is one of the basiccharacteristic deployed in rice breeding due to itsadvantageous effects on plant fertilizer response,lodging resistance and yield potential [1-2]. Althoughmany new semidwarfing genes have been identified,sd-1 still remained the predominant semidwarfinggene presented in current rice cultivars [3-4]. Manystudies have been done on genetics of recessive dwarfand semi-dwarf rice genes and lots of new sd1non-allelic recessive dwarfing genes was discoveredas the …     

Photosynthetic Characteristics and Heterosis in Transgenic Hybrid Rice with Maize Phosphoenolpyruvate Carboxylase （pepc） Gene

The plants can be classified into C4, C3 and CAM categories based on the photosynthetic pathways. Under high light intensity and high oxygen content the C4 species have relatively higher photosynthetic rate than C3 plants. Plant physiologists and breeders…     

生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性

【目的】水稻粒形为多基因控制的复杂数量性状,同时影响稻谷产量和稻米外观及碾磨品质,挖掘粒形相关基因并解析其遗传机制,对于水稻高产和优质品种选育具有重要意义。【方法】以前期利用大粒籼稻品种特大籼(TDX)为供体亲本、小粒粳稻品种日本晴(Nipponbare,NPB)为轮回亲本获得的一个大粒近等基因系,在水稻第2染色体上初定位粒形调控基因GS2.2(grain size 2.2)的基础上,对GS2.2基因进行了精细定位和候选功能基因的克隆鉴定。【结果】利用BC₄F₂群体中2887份极小粒单株及该群体中70份基因型杂合的大粒单株自交获得的BC₄F₃群体,将GS2.2基因精细定位在2M-7-1与2M-9之间的160.6 kb的区间内。该区间编码18个基因开放阅读框(ORF1-18)。测序发现ORF18基因在大粒近等基因系与小粒日本晴等位基因间存在5个SNP差异,ORF18编码生长素调控因子蛋白OsGRF4。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术对大粒近等基因系中ORF18进行敲除,发现ORF18敲除株系粒长变短,证实ORF18是GS2.2的功能基因。进一步对ORF18大粒近等基因系和基因编辑敲除株系进行稻瘟菌室内离体和病圃接种鉴定,发现ORF18大粒近等基因系稻瘟病抗性增强,而基因编辑敲除株系稻瘟病抗性减弱,表明ORF18正调控水稻稻瘟病抗性。【结论】本研究发现的生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性,为协调水稻高产和抗性育种提供了重要的基因资源。     

一个大麦矮秆突变体m1062的表型鉴定和遗传分析

为发掘应用新的大麦矮秆突变体,以大麦品种秀麦3号辐照诱变的矮秆突变体m1062为材料,分析该矮秆突变体的株高、穗长、穗粒数、单株穗数、抽穗期、百粒质量和单株产量等重要农艺性状,以明确其矮化效应及应用价值。结果表明,该突变体株高降低26.77~28.11 cm,各茎节长和穗长都有不同程度降低;穗粒数和单株穗数增加,抽穗期推迟,百粒质量降低,但对单株产量没有负面影响。色素含量测定结果表明,突变体m1062叶绿素和类胡萝卜素含量都明显增加。遗传分析表明,该突变体受隐性单基因控制。本结果可为矮秆突变体m1062的育种应用、基因克隆和功能研究奠定基础。     

Genetic Analysis and Mapping of TWH Gene in Rice Twisted Hull Mutant

A mutant with twisted hulls was found in a breeding population of rice (Oryza sativa L.). The mutant shows less grain weight and inferior grain quality in addition to twisted hulls. Genetic analysis indicated that the phenotype of mutant was controlled by a single recessive gene (temporarily designated as TWH). To map the TWH gene, an F2 population was generated by crossing the twh mutant to R725, an indica rice variety with normal hulls. For bulked segregant analysis, the bulk of mutant plants was prepared by mixing equal amount of plant tissue from 10 twisted-hull plants and the bulk of normal plants was obtained by pooling equal amount tissue of 10 normal-hull plants. Two hundred and seven pairs of simple sequence repeat (SSR) primers, which are distributed on 12 rice chromosomes, were used for polymorphism analysis of the parents and the two bulks. The TWH locus was initially mapped close to the SSR marker RM526 on chromosome 2. Therefore, further mapping was performed using 50 pairs of SSR primers around the marker RM526. The TWH was delimited between the SSR markers RM14128 and RM208 on the long arm of chromosome 2 at the genetic distances of 1.4 cM and 2.7 cM, respectively. These results provide the foundation for further fine mapping, cloning and functional analysis of the TWH gene.     

转抗虫基因优良籼型恢复系的获得及其外源基因的遗传稳定性研究

用基因枪法将雪花莲外源凝集素基因（gna）转移到优良籼型杂交稻恢复系蜀恢527中,通过PCR、PCR Southern blotting和Southern blotting等分子方法检测证明,外源基因已稳定遗传到转基因第三代（T2）。转基因第一代植株（T0）在株高和结实率上与相应的组培、种子实生苗植株相比,发生明显的不可遗传的变异。随着繁殖代数的增加,转基因植株恢复到与对照植株一致。还讨论了DNA微量提取法在转基因后代筛选中的运用。     

水稻矮化少蘖突变体dlt3的基因定位和蛋白质组学分析

目的 株高是农作物的重要农艺性状之一。导致株高变矮的原因很多,最受关注的是赤霉素(GA)和油菜素内酯(BR)对株高的影响,其调控机制的阐明对于植物科学基础研究及遗传育种研究均具有重要意义。方法 利用γ射线诱变水稻材料9311,获得一个矮化少蘖突变体,命名为dlt3 (dwarf and low-tillering 3),通过形态学调查手段分析dlt3突变体的株高、分蘖数、叶夹角、叶形态和结实率等性状,通过叶枕部位的伸直情况和α-淀粉酶活性检测分析其对外源BR和GA应答的敏感性,通过构建遗传群体和筛选分子标记对其进行基因定位,并利用基于iTRAQ的定量蛋白质组学技术分析dlt3突变体的蛋白质组表达谱。结果 表型分析显示dlt3突变体具有半矮化、少分蘖、叶夹角减小、叶表面皱褶、叶形变短变宽和结实率降低等多个突变表型;突变体对GA正常应答,而对BR处理表现为不应答。遗传分析显示dlt3突变因单个基因隐性突变导致;利用分子标记将dlt3基因定位在第6染色体标记RM2615和R6M14之间。定量蛋白质组学分析在dlt3突变体中鉴定到330个差异表达蛋白,包括222个上调和108个下调表达蛋白。其中,4个差异表达蛋白与BR信号途径直接相关;多个差异表达蛋白与水稻株高或生长发育调控直接相关;此外,多个差异表达蛋白,如丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、Ca²⁺结合蛋白和锌指结构域蛋白等在dlt3突变体中大量富集。结论 dlt3是一个BR不敏感的矮化少蘖突变体,DLT3基因突变引起BR信号途径的异常,进而可能导致胞内蛋白磷酸化信号转导和转录激活途径受到广泛影响,从而引起植株生长发育等多方面性状异常。