一个水稻半矮化突变体基因的初步定位

发掘和鉴定控制水稻株高的基因,实现对水稻株高的定向改良,具有重要的理论意义和应用价值。利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变水稻恢复系R30,获得了一个能稳定遗传的半矮化突变体(sd-ch)。将sd-ch作母本,与"泸恢17"进行杂交,构建F2群体,进行遗传分析,并用SSR分子标记对sd-ch进行定位。结果表明,F1表现为正常亲本高度,F2群体株高出现性状分离,正常高度植株和半矮化植株数量分别为401和143,比值为2.8,经卡方检测符合3:1,表明sd-ch受隐性单基因控制;通过SSR分子标记对sd-ch进行定位,第8染色体上SSR标记RM6028从F2群体101个隐性表型单株中检测到2个单交换株,交换率为0.99%。该基因被定位于RM6028附近,遗传距离为0.99 c M。本研究对sd-ch的初步定位,以及对其进行精心定位、克隆和应用奠定了基础。     

谷子花药颜色基因Siac1的精细定位

为从分子水平上揭示谷子花药颜色性状的遗传基础,以‘E1005’为母本,‘品资39号’为父本构建F2分离群体,利用集团分离分析法(BSA)结合隐性群体分析法(RCA),对谷子花药颜色基因Siac1进行精细定位。遗传分析表明,F2植株黄色花药与白色花药分离比例符合3:1的孟德尔分离规律,表明白色花药性状由一对隐性核基因控制。利用SSR和SV标记将Siac1初定位于第VI 染色体上标记GSA07025和GSA07037之间约282 kb的区间内。进一步利用根据亲本重测序结果新开发的InDel标记,最终将Siac1精细定位于标记MRI579和MRI583之间约94.7 kb区段内。生物信息学分析表明,该区间共有10个开放阅读框,初步推测Seita.6G227100、Seita.6G227200、Seita.6G227300和Seita.6G227900为花药颜色性状的候选基因。本研究为克隆Siac1基因、解析花药颜色发育机制奠定了一定基础。     

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。     

辣椒CMS恢复基因的遗传分析及基因定位

本研究以辣椒胞质雄性不育系131BC5A与恢复系139D-21-3为亲本,构建了包含210个单株的F2群体,采用CAPS、SSR及SCAR等分子标记技术,对辣椒胞质雄性不育恢复基因进行遗传分析和基因定位研究。田间调查和遗传分析结果表明,F2群体的表现型中可育与不育的分离比为3:1。采用分离群体分组分析法(BSA),从F2可育群体和不育群体中各随机选取10株,构建可育和不育基因池。研究选用295对引物在亲本间进行多态性筛选,其中43对引物在亲本间表现出多态。通过进一步分析43对引物在基因池间的多态性,筛选出Rf基因连锁标记14个。然后对F2群体的210个单株进行连锁分析,最后将恢复基因定位在SSR标记pep43和pep20之间,约3.9 c M(或498.6 kb)的区间内,与两个标记的遗传距离分别为1.3 c M与2.6 c M。本研究为Rf基因的精细定位和克隆奠定了良好基础,也为辣椒雄性不育恢复系的分子标记辅助选择育种提供了理论参考。     

一个水稻披叶突变体的遗传分析和基因定位

在杂交育种后代中,发现了一个叶片披垂的突变体,暂命名为dl(t).通过两年观察,表现稳定遗传.以该突变体为父本,Y2B和缙香2B分别为母本配制杂交组合,F2遗传分析表明,该披叶性状由一对隐性基因控制.利用突变体与Y2B杂交得到的F2代群体进行基因定位,发现dl(t)基因位于第3染色体短臂上标记RM6038和RM5347之间,遗传距离分别为3.99 cM和0.94 cM.进一步在两标记之间发展新的分子标记,将该基因定位在RM6038和RM7576之间,分别相距3.99 cM和0.47 cM,且与RM1324共分离.这一结果表明该基因可能与已报道的水稻披叶突变基因dl(drooping leaf)等位.但该披叶突变体除叶片表现披垂外,其他性状与所有已报道的dl等位基因都不同,特别是花器官性状发育正常,这显然与已有报道的dl等位基因不同.     

一个类病变水稻的遗传分析及基因定位

为了弄清一个水稻种质类病变性状的发生特点并探明其类病变的遗传特征,以一个籼型地方水稻品种抗白油占为研究对象,采取症状观察、遗传分析及基因定位等方法,结果发现:其于孕穗期开始在植株中部叶片上出现褐色斑点,早晚季种植均出现;遗传分析表明,其类病变由隐性单基因控制,暂命名为lm-(t),并通过SSR和In Del标记将该基因定位于水稻11号染色体长臂。目前,11号染色体上尚未见相关基因的报道,该基因可能是一个新的类病变基因。     

陆地棉极短纤维突变体基因Li_2的遗传与定位

Li2突变体是在纤维伸长发育阶段纤维极端缩短类型的突变体,其控制极短纤维表型的基因被命名为Li2。本文以(Li2×海7124)F2及(Li2×sub18)F2作为标记群体,结合本实验室最新的海陆种间分子遗传图谱上染色体18的标记信息,对陆地棉纤维突变体Li2的极短纤维性状进行基因定位。在(Li2×海7124)F2分离群体中,纤维性状分离比符合孟德尔3∶1的分离,证明Li2突变体的极短纤维性状是由一对完全显性单基因控制。而在(Li2×sub18)F2分离群体中,纤维性状分离比出现异常,不符合3∶1的分离比,这可能与Li2突变体的温敏特性有关。利用JoinMap 3.0连锁分析软件,使用含623个单株的(Li2×海7124)F2群体将Li2基因定位在18染色体的端部,与最近标记Z08的遗传距离为6.051 cM;使用含651个单株的(Li2×sub18)F2群体将Li2基因也定位在了18染色体的端部,与最近标记Z08的遗传距离为9.266 cM。研究结果为进一步精细定位与图位克隆该基因提供了基础。     

不结球白菜紫色叶片花青素相对含量的遗传分析

为研究不结球白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis (L.) Makino var. communis Tsen et Lee]叶片紫色性状的遗传规律,选用紫色和绿色不结球白菜亲本纯系各一个配制正反交组合,并构建该杂交组合的6 个世代群体（P1、P2、F1、B1、B2和F2）,利用分光光度计在540 nm处测定6 世代家系的不结球白菜叶片花青素相对含量,最后花青素相对含量的遗传规律采用多世代联合的数量性状分离分析方法研究。结果表明：不结球白菜杂交组合后代的花青素相对含量介于2 个亲本之间,呈现出多峰或单峰偏态分布,且偏向于紫色亲本。其遗传模式符合2 对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型（E-0模型）;其中F2 的主基因遗传率为59.17%,多基因遗传率为27.58%,环境方差占表型方差的比例为19.48%;B1（F1×紫）的主基因遗传率为74.12%。环境因素对不结球白菜花青素相对含量存在一定的影响,因此建议在光照充足及温度适宜的秋季,且在分离早期世代进行不结球白菜紫叶性状的遗传选择,其中B1的遗传效率较高。     

RFLP连锁图与遗传育种

RFLP标记是在分子克隆技术基础上发展起来的一种新型的遗传标记。利用这种标记可以在一个通过有性过程产生的分离群体中使用常规的遗传分析建立遗传连锁图谱,即RFLP连锁图。一旦育种上目标性状的基因被定位在RFLP图谱上,应用连锁标记的选择就能显著地提高常规育种的效率。用RFLP图谱也能定位数量性状的基因。     

水稻斑马叶突变体zebra1349的表型鉴定及基因精细定位

从恢复系育种材料[R128//(R318/R1025)F1]F6中获得一个新的斑马叶突变体zebra1349,突变体秧苗期如果不移栽,与野生型一样表现绿色,移栽后5 d新抽出的叶片包括叶鞘会呈现出与叶脉垂直的黄绿相间的条纹,移栽后30 d抽出的叶片又表现正常绿色,成熟期主要农艺性状与野生型无明显差异。与野生型相比,突变体六叶期斑马叶黄区部位的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量分别下降了55.86%、61.02%、39.34%和47.03%。透射电镜(TEM)观察表明,突变体斑马叶绿区部位叶绿体发育正常;黄区部位叶肉细胞中叶绿体结构异常,类囊体膜退化和分解严重,类囊体基粒片层数量明显减少,片层间距拉大,排列疏松。对zebra1349与正常叶色品种杂交F1、F2代的遗传分析表明该性状受1对隐性核基因调控。利用1192株zebra1349/02428 F2隐性定位群体,最终把ZEBRA1349基因定位在水稻第12染色体In Del标记indel39和indel44之间,其遗传距离分别为0.04 c M和0.17 c M,根据日本晴基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为89 kb。本研究为ZEBRA1349基因的图位克隆和功能研究以及分子标记辅助育种奠定了基础。     

与亚洲棉光籽突变体DPL972中光籽基因紧密连锁的SSR分子标记的开发与应用（英文）

对棉纤维相关性状基因的克隆及遗传分析可为阐明纤维形成机制奠定良好基础。以野生型材料DPL971及其光籽突变体DPL972为亲本构建F2群体,其中光籽与毛籽性状分离比符合3∶1,表明突变体DPL972中的光籽基因为显性单基因(将其命名为Ga Fzl)。结合棉花基因组数据,合成1567对SSR(Simple sequence repeat)引物,覆盖了A组13条染色体,标记多态性分析和群体连锁分析发现在染色体A08上存在15对与光籽基因Ga Fzl连锁的标记,其中最近的标记为SSR82,遗传距离为6.6 c M。本实验完成了Ga Fzl基因的染色体初步定位,开发了15个与其连锁的SSR标记,为下一步图位克隆奠定了基础。     

白菜抽薹相关性状遗传分析

研究与白菜抽薹相关性状的遗传特性,为白菜类作物晚抽薹育种应用提供理论依据。试验以抽薹指数、开花时间和薹长5 cm时间分别作为抽薹早晚的评价标准,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对晚抽薹大白菜高代自交不亲和系(P1)和易抽薹欧洲白菜型油菜自交系(P2)及杂交所获得的F1、B1、B2和F2各世代群体进行联合遗传分析。结果表明,抽薹指数性状和薹长5 cm时间性状均受2对加性-显性-上位性主基因控制（B-1模型）,开花时间性状受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制（D模型）。与抽薹相关的3个性状各分离世代(B1、B2、F2)均未检测到多基因遗传,其主基因遗传率分别为抽薹指数96.22%(B1)、93.33%(B2)、93.55%(F2);开花时间70.68%(B1)、70.68%(B2)、70.64% (F2);薹长5 cm时间79.44%(B1)、79.55%(B2)、79.38%(F2),环境条件对白菜抽薹性状影响较大。由此可知,对白菜抽薹性状的遗传改良应以主基因为主,适宜在早期世代进行选择并注意环境条件影响。     

普通野生稻矮化突变体的株高与分蘖基因的QTL 定位及主效基因的遗传分析

为了挖掘和克隆更多控制株高与分蘖的基因应用于水稻育种,利用多分蘖普通野生稻矮秆突变体与少分蘖高秆南特号组配杂交组合F1并构建分离群体F2;并且对该群体的株高与有效分蘖数进行性状遗传分析以及基因型检测,利用IciMapping V3．0对株高与分蘖数进行QTL连锁遗传分析。结果表明,两亲本的株高与分蘖数均为多基因控制的数量性状,且存在极显著的正相关;利用平均分布于水稻12条染色体上的345对分子标记对两亲本普通野生稻矮秆突变体与南特号进行多态性筛选,共筛出194对差异明显的多态标记,多态率为56．23％;利用122对基因型清晰的多态标记对571株F2分离群体进行连锁分析,共获得33个与株高相关的QTLs,19个与分蘖数相关的QTLs;检测到1个与株高有关的主效QTLs,定位于1号染色体RM302～RM104标记之间,对表型贡献率达71．72％。找到一个控制株高的主效QTL,与分子标记RM302和RM104紧密连锁,对株高具有极强的矮化效果,该结果为进一步克隆矮秆基因与株型分子育种提供理论基础。     

基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL

【目的】定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F_2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1、q BT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1、q MIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。     

红米色素着生位置及其基因定位

分别对红米和白米做了石蜡切片观察,其色素位于果皮和种皮中;并对红米水稻材料红宝石进行了遗传研究及基因定位。红宝石与白色水稻R272的杂交F1表现为红色,表明色素基因受显性基因控制;同时,其F2群体米色性状遗传分离规律符合3∶1的分离比例,表明红色米皮的性状受1对显性基因控制。利用R272/红宝石的F2群体和微卫星标记,将该基因定位在第7染色体上RM8006和RM21186两个标记之间,其遗传距离分别为4.0cM和2.1cM,在物理图上这两个标记的距离为1.7Mb,并将该基因初步命名为Red。     

水稻特异亲和基因S-e的分子定位

水稻籼粳亚种间杂种具有强大的优势，但亚种间杂种的不育性限制了这一优势的利用。开展杂种不育基因的定位工作，对于进一步了解杂种不育性的遗传基础，克服亚种间杂种的不育性具有重要的意义。本研究选用粳型品种台中65的近等基因系E47-1和籼型品种广陆矮4号为材料，利用74个SSR标记对杂种F2群体进行偏态分离标记的筛选，同时根据F2和F3群体花粉育性和具有偏态分离的SSR标记之间的连锁关系，对特异亲和基因(F1花粉不育基因)S-e座位进行了分子定位，取得了以下主要结果：1、利用116个均匀分布在水稻12条染色体上的SSR标记对籼粳两亲本进行多态性筛选。结果有101个SSR标记在亲本间具有多态性，15个SSR标记在亲本间无多态性，SSR标记在亲本间的多态率高达87．07％。2、选用74个亲本间具有多态性的SSR标记对E47-1／广陆矮4号组合F2群体的偏态分离进行了初步的筛选和分析。发现有6个染色体区段的9个SSR标记在F2群体中存在偏态分离，它们分别位于第3、第6、第7、第10、第11和第12染色体上，卡方值均达到显著或极显著水平。6个染色体区段中有2个严重偏态分离区段，分别位于第6和第12染色体。3、通过对F2群体的花粉育性和偏态分离区段的SSR标记基因型的相关关系分析，表明位于第12染色体上的SSR标记RMl9附近存在一个F1花粉不育基因。继而在该标记附近设计位置特异性微卫星标记PSM401、PSMl80、PSMl82，利用F3作图群体，将特异亲和基因S-e座位定位在分子标记PSM401、PSMl80和PSMl82、RMl9之间，该基因与各标记的遗传距离分别为2．3cM、1．3cM、3．7cM和4．3cM。4、选取在S-a、s-b、S-c、S-d、S-e五个座位均纯合、花粉表现为部分不育的F2单株，发展了另一R群体，表明该群体存在另一特异亲和基因座s-f。本研究利用SSR标记，对特异亲和基因S-e进行了分子定位。S-e座位的分子定位，进一步丰富和完善了特异亲和性的学术观点，并为分子标记辅助选育水稻的粳型亲籼系奠定了基础。     

水稻叶色突变体xws的基因定位与育种利用

在育种实践中,叶色基因可作为标记性状,对提高杂交制种效率和降低杂交种子生产成本具有重要意义。xws是在水稻两用核不育系的大面积制种田中发现的一株自然黄叶突变体,本研究比较了xws与野生型的主要农艺性状,并对该突变体进行了遗传分析、基因定位及育种利用。结果表明:xws比野生型始穗期推迟3 d,株高、穗长、单株有效穗数、穗粒数均比野生型有所增加,而千粒重比野生型略有减少。遗传分析表明xws黄叶性状受单隐性核基因控制,暂时将其命名为XWS。以xws与R华占杂交的F2群体作为定位群体,将XWS基因定位在水稻第3号染色体分子标记WY152到WY244之间,其遗传距离分别为0.2 cM和0.5 cM。此外,通过xws开展相应的育种利用研究,已选育出稳定的带叶色标记性状两系不育系黄13S,其所配组合展示出极大的应用潜力。     

一个新的水稻叶绿素缺失黄叶突变体遗传分析及其基因定位

粳稻品种"嘉花1号"经60Coγ射线辐照后,在其后代中筛选到一个黄叶的突变体(yl6),经过表型分析,发现该突变体幼苗期不论在低温(20℃)还是在高温(32℃)培养条件下,与野生型相比叶色均呈现出淡黄色,表明其为一温度不敏感突变体。光合色素含量测定结果显示,yl6突变体的黄叶突变性状主要是由叶绿素含量下降所导致。电镜结果显示,yl6突变体内叶绿素合成受阻且叶绿体的正常发育受到影响。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因(yl6)所控制。利用该突变体与籼稻"培矮64S"杂交产生的F2、F3群体中分离出的608个突变体型单株作为定位群体,结合SSR和CAPS分子标记将yl6基因定位在水稻第6染色体短臂上的CAPS1和RM2353分子标记之间,其物理距离约为271kb,目前该区域内没有发现与水稻叶绿素合成/叶绿体发育相关已知功能基因。本研究结果可为yl6基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

与亚洲棉光籽突变体DPL972中光籽基因紧密连锁的SSR分子标记的开发与应用

对棉纤维相关性状基因的克隆及遗传分析可为阐明纤维形成机制奠定良好基础.以野生型材料DPL971及其光籽突变体DPL972为亲本构建F2群体,其中光籽与毛籽性状分离比符合3∶1,表明突变体DPL972中的光籽基因为显性单基因(将其命名为GaFzl).结合棉花基因组数据,合成1567对SSR(Simple sequence repeat)引物,覆盖了A组13条染色体,标记多态性分析和群体连锁分析发现在染色体A08上存在15对与光籽基因GaFzl连锁的标记,其中最近的标记为SSR82,遗传距离为6.6 cM.本实验完成了GaFzl基因的染色体初步定位,开发了15个与其连锁的SSR标记,为下一步图位克隆奠定了基础.     

中国小麦LB0288中抗叶锈病基因的鉴定

明确中国小麦LB0288中所含的抗叶锈病基因,找到与其紧密连锁的DNA分子标记。将小麦LB0288和感病小麦品种Thatcher杂交,获得F1、F2代群体,用叶锈菌小FHTT分别对双亲及其杂交后代进行叶锈鉴定并进行标记分析。抗性鉴定结果表明F2代群体时呈现一对显性基因的抗感分离比例,经过亲本和抗感池间标记筛选以及F2代群体的标记检测,位于5DL的SSR标记barc144与抗病基因连锁,遗传距离为5.3 cM,同时Lr1的STS标记与之共分离,根据该基因的抗性特点和染色体位置推断为Lr1。此实验通过抗性鉴定、遗传分析和分子标记等手段确定LB0288中含有小麦抗叶锈病基因Lr1。