水稻新型黄化转绿叶色突变体的遗传分析与育种利用

在育种实践中,叶色变异可作为标记性状,在种子生产和纯度鉴定等方面得到利用。本研究中,对一个水稻新型叶色黄化转绿型自然突变体进行了形态特征观察、遗传分析和育种利用,比较了突变体与野生型的主要农艺性状,利用突变体与正常绿色水稻材料构建遗传群体对该突变体进行经典遗传学分析,通过回交选育了带叶色标记的新不育系。形态观察发现,突变体植株从苗期到分蘖剑叶全展以前的整个叶片生长发育期能持续观察到各个叶片从叶尖向叶基部由黄转绿的发育特性。突变体的主要农艺性状和产量性状与野生型基本一致;遗传分析表明突变体受1对隐性核基因控制。利用突变体与三系不育系回交转育而成的实用型黄化转绿型标记叶色不育系标记性状明显、败育彻底、配合力和可恢复性好。该突变体不同于其它叶色突变体的叶色表达特性具有很好的基础研究和育种利用价值。     

水稻黄绿叶突变体djyg的遗传分析与基因定位

在粳稻品种Dongjin大田种植过程中,发现一个黄绿叶自然突变体,命名为djyg。该突变体在苗期表现明显的黄绿叶表型,抽穗以后,叶色逐渐恢复正常。叶绿素含量测定结果表明,在苗期、分蘖盛期及抽穗期叶绿素b的含量分别下降53%、62%、36%。电镜结果表明,分蘖期突变体中基粒、类囊体垛堆凌乱、排列疏松,类囊体基质较为稀薄。qRT-PCR结果证实,PORA、Cab1R、PsbA的表达量在突变体中均较野生型明显下调。遗传分析结果表明,黄绿叶突变体djyg由一对隐性主效核基因控制,图位克隆确定该候选基因为编码叶绿素合成酶基因YGL1的一个新等位基因。该突变体未影响植株的主要农艺性状,可作为一个理想的表型标记应用于杂交稻育种工作中。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl10的遗传分析和基因定位

以籼稻93-11为背景的水稻突变体中发现一个黄绿叶突变体(yellow-green leaf,ygl10)。形态分析表明,与野生型93-11相比,ygl10突变体株高、穗长降低,结实率下降。叶绿素含量测定表明,ygl10突变体中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著降低,其中叶绿素b降幅最大,只有野生型的2%。叶绿体超微结构观察表明,突变体中类囊体和基粒片层数量明显减少。遗传分析结果表明,该黄绿叶突变体由一隐性核基因控制。进一步利用分子标记将ygl10定位在水稻第10染色体约380kb的区段内。对该区段内存在的ORF进行序列分析,发现编码叶绿素a氧化酶(chlorophyll a oxygenase)基因(OsCAO1)的第9个外显子存在5个碱基缺失,从而导致提前出现终止密码子,推测CAO1即为ygl10的候选基因。     

一个水稻白化致死突变基因的精细定位和遗传研究

从粳稻品种日本晴经⁶⁰Co诱变的M₁代材料中发现了一个白化致死突变体,该突变体从萌芽后一直表现白化,3叶期后逐渐衰亡。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制,将该白化突变体暂定名为 al14。与野生型相比, al14突变体的叶绿素含量与类胡萝卜素含量显著降低。电子显微镜观察表明 al14突变体不能形成完整的叶绿体,只有原片层体结构。对叶绿体编码基因的表达分析发现,突变体中光系统Ⅰ和光系统Ⅱ基因表达明显下调,核糖体结构基因和质体编码的RNA聚合酶亚基基因表达明显上调,但是PsbN(photosystem Ⅱ protein N)却上调表达水平最高,达到118.23倍。利用 al14 突变体与黄华占杂交获得的F₂代分离群体进行基因定位,将该基因定位于水稻第6染色体上约40 kb的范围。目前,该范围内没有叶色相关基因的报道,可能为一新的调控叶绿体发育的基因。     

水稻白化转绿和穗顶端退化突变体vpa1的遗传分析和基因定位

[目的]通过对水稻转绿和穗顶端退化等突变体的研究,可以鉴定更多与叶绿体发育和穗发育相关的基因.[方法]在常规种植条件下比较突变体vpa1(virescent and panicle abortion 1)表型及主要农艺性状差异,利用分离群体分析和图位克隆法进行相关基因定位.[结果]突变体vpa1表现苗期白化,并逐渐转绿...     

水稻白化转绿和穗顶端退化突变体vpa1的遗传分析和基因定位

目的 通过对水稻转绿和穗顶端退化等突变体的研究,可以鉴定更多与叶绿体发育和穗发育相关的基因。方法 在常规种植条件下比较突变体vpa1（virescent and panicle abortion 1)表型及主要农艺性状差异,利用分离群体分析和图位克隆法进行相关基因定位。结果 突变体vpa1表现苗期白化,并逐渐转绿恢复成正常叶色,抽穗后可明显观查到穗顶端退化表型。vpa1的主要农艺性状除了结实率以外,株高、穗长、每穗实粒数等均较野生型显著下降。遗传分析表明白化转绿和穗顶端退化表型受独立的两个隐性基因控制。控制白化转绿叶性状的Osv16定位于第3染色体RM3441和RM3029之间约125kb物理区间内,区间内未见白化转绿性状相关基因的报道。控制穗顶端退化性状的Ospaa10定位于第1染色体RM11157和RM5972之间,区间内物理距离约190kb,区间内未见穗顶端退化相关基因的报道。结论 Osv16和Ospaa10两个基因的突变导致vpa1的叶色和穗型同时出现变异,为白化转绿基因Osv16和穗顶端退化基因Ospaa10的克隆和功能研究打下了基础。     

叶色白化水稻突变体转绿中若干生理与叶绿体发育特型的研究

以水稻白化转绿型叶色突变体及其野生型亲本为材料,研究突变体转绿过程中叶片相关生理特性及其叶绿体发育超微结构变化.研究结果表明:突变体随着叶色转绿,叶片叶绿素、可溶性蛋白含量增加、超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,突变体叶色在完全转绿后,SOD活性电泳中出现了清晰的Fe-SOD谱带;突变体在2叶1心期,叶肉细胞内都是囊状空泡,没有叶绿体,而野生型亲本叶肉细胞内已具有大量叶绿体存在;突变体6叶1心期,叶肉内可以观察到叶绿体的存在,但叶绿体形态不规则或畸形;野生型亲本叶绿体可以直接由前质体正常发育而来,而突变体的叶绿体发育经历了“前质体-白色体-叶绿体”的过程,其叶绿体发育明显滞后.     

水稻白化致死突变体abl4的鉴定和基因定位

 从60Co诱变的粳稻中花11 M2代中发现了一个白化致死突变体,该突变体从发芽后至3叶期一直表现白化,3叶后逐渐死亡,根据随后的基因定位研究结果,将该白化突变体暂定名为albino lethal 4 (abl4)。与野生型相比,abl4突变体的叶绿素含量与类胡萝卜素含量极低,几乎难以检测到。叶绿素荧光分析结果表明,abl4叶片中的电子传递速率和实际光化学效率都为0,而最大光化学效率也极低,显示突变体没有光化学活性。abl4突变体中包括过氧化物酶、超氧化物歧化酶在内的抗氧化酶活性显著升高,过氧化氢酶（CAT）活性显著下降,脂质过氧化产物丙二醛含量显著提高,提示abl4突变体受到氧化胁迫。电子显微镜观察表明abl4不能形成完整的叶绿体,只有类似前质体结构。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。利用abl4突变体与籼稻品种龙特甫B杂交获得的F2分离群体进行基因定位,首先将该基因定位于水稻第4条染色体上的SSR标记RM3785和RM303之间。随后,利用新开发的STS和dCAPS标记,进一步将ABL4 基因定位在RH46 31和RH46 33之间,物理距离约为201 kb。      

一个水稻分蘖角度突变体tac2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。     

一个水稻类病变黄叶突变体的鉴定和精细定位

从15000多个水稻转基因株系中发现了一个类病变黄叶突变体.该突变体最显著的特征为叶片由下而上依次黄化,同时出现类似病原体感染的病斑.根据突变体表型,将该突变体命名为syll(spotted and yellow leayes 1).遗传学分析表明,该突变性状受1对隐性核基因控制.PCR检测和潮霉索抗性分析显示.该突变...     

水稻淡褐斑叶突变体lbsl1的遗传分析与基因定位

 通过EMS诱变籼稻品种IR64获得一个稳定遗传的淡褐色斑点叶突变体lbsl1（light brown spotted leaf 1）。在自然条件下,突变体播种后10~14 d,叶片上出现淡褐色斑点,随后逐渐扩散至全叶,第1叶至剑叶上均有淡褐色斑,为全生育期性状。斑点性状的表达对株高、生育期、结实率和千粒重等农艺性状具有显著的影响。遗传分析结果表明,该淡褐色斑点叶性状受一个隐性核基因控制。将突变体lbsl1与正常叶色水稻Morobereken杂交构建F2定位群体,利用SSR标记,最终将该淡褐叶基因lbsl1(t)定位在第6染色体短臂上一个约130 kb的区段上。定位的结果和发展的群体为该基因的进一步精细定位和克隆奠定了基础。     

水稻白条纹叶突变体st11的遗传分析与基因定位

白条纹叶突变体st11是从粳稻品种Kitaake组培过程中获得的。该突变体在分蘖前叶色表现为正常,从分蘖期开始新生叶表现为白条纹直至成熟期。与野生型相比,该突变体的分蘖、株高、结实率和千粒重等农艺性状没有发生明显变化。遗传分析表明该突变体白条纹叶性状受一对隐性核基因控制。利用该突变体分别与水稻02428、Jodan杂交构建了两个F2群体用于基因定位。通过集群分离分析(bulked segregant analysis)发现该基因位于第1染色体端粒附近,并与分子标记RM151和RM10080连锁。进一步利用更多分子标记分析F2群体,我们将该基因定位于I10和I26两个标记之间大约270kb的区间内。     

Genetic Analysis and Molecular Mapping of Novel White Striped Leaf Mutant Gene in Rice

A new white striped leaf mutant wsl1 was discovered from Nipponbare mutated by ethyl methanesulfonate. The mutant showed white striped leaves at the seedling stage and the leaves gradually turned green after the tillering stage. The chlorophyll content of wsl1 was significantly lower than that of wild-type during the fourth leaf stage, tillering stage and booting stage. The numbers of chloroplast, grana and grana lamella were reduced and the thylakoids were degenerated in wsl1 compared with wild type. Genetic analysis showed that the wsl1 was controlled by a single recessive gene. Molecular mapping of the wsl1 was performed using an F₂ population derived from wsl1/Nanjing 11. The wsl1 was finally mapped on the telomere region of chromosome 9 and positioned between simple sequence repeat markers RM23742 and RM23759 which are separated by approximately 486.5 kb. The results may facilitate map-based cloning of wsl1 and understanding of the molecular mechanism of the regulation of leaf-color by WSL1 in rice.     

携带白化转绿型叶色标记光温敏核不育系玉兔S的选育及其特征特性

 以我国主栽的籼型光温敏核不育系培矮64S为起始材料，利用300 Gy的60Co-γ射线辐照干种子，经多代选择选育了一个携带白化转绿型叶色标记的新型不育系玉兔S。该不育系苗期性状明显比原亲本培矮64S差，但成熟期的主要农艺性状、育性特征、配合力、抗病性及稻米品质均与培矮64S相仿。补偿性生理机制研究表明，在分蘖、拔节和开花阶段玉兔S叶绿体内腺苷酸激酶和RuBP羧化酶的活性要比培矮64S高。遗传研究表明，白化转绿型突变性状受单隐性基因控制，并在幼苗阶段特异性表达。对不育系玉兔S在两系杂交水稻生产中的应用前景作了讨论。     

一个水稻卷叶基因rl(t)的精细定位

 叶片适度卷曲是水稻理想株型塑造的重要组成部分。卷叶基因rl(t)在杂合状态下可使叶片适度卷曲,增加水稻产量,具有较高的育种利用价值。以卷叶珍汕97B\[携带rl(t)基因\]与平展叶品种奇妙香（轮回亲本）杂交并回交的BC5F3和BC5F4为定位群体,在前人关于rl(t)的定位区间内设计了15对多态性分子标记,将rl(t)精细定位于第2染色体上分子标记P95053和P113.6之间的11 kb范围内,遗传间距约0.04 cM。区间内只包含1个释义基因,预测编码GL2类同源异型结构域,属于同源异型盒家族中的HD GL2类（也称为HD ZIP Ⅳ）转录因子。卷叶基因rl(t)的精细定位为克隆目标基因和研究其调控机理奠定了基础。     

一个水稻苗期白条纹叶及抽穗期白穗突变体的鉴定和基因定位

从粳稻中花11组培后代中发现了一个苗期白条纹,抽穗期自穗的突变体.该突变体表现为1叶期叶全白,2叶期从新叶叶尖开始沿叶脉逐渐转绿,至成株期完全变绿,抽穗后内外颖表现为自色,穗轴和小枝梗表现为绿色,成熟后颖壳转黄.根据基因定位结果,将该突变体定名为wslwp(white striped leaf and white pa...