水稻粉质胚乳fse3突变体的表型分析及基因定位

【目的】水稻各种类型的胚及胚乳变异突变体是解析胚发育及淀粉合成和调控路径的优良材料。研究旨在通过大规模的粉质胚乳致死突变体的基因克隆和功能鉴定,获得一系列调控胚发育及淀粉合成的关键基因,为稻米品质改良提供理论指导。【方法】从化学诱变剂N-甲基-N-亚硝基脲（MNU）处理的粳稻品种宁粳3号突变体库中,筛选到一个稳定遗传的胚乳粉质皱缩致死突变体,命名为fse3（floury and shrunken endosperm 3）。将其与9311配制杂交组合,利用F2群体中隐性极端个体进行精细定位;将种子在30℃条件下清水浸种24 h,然后在35℃黑暗条件下用TTC染色2 h检测种子活力;用体视镜观察30℃吸胀9 h后的种子胚结构;从突变体杂合植株上分离粉质成熟种子,去壳后磨成糙米粉进行理化性质分析;用扫描电镜观察成熟淀粉颗粒的结构;制备半薄切片观察发育胚乳中的淀粉颗粒结构;利用qRT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;并通过Western-blot检测相关淀粉合成酶的蛋白积累。【结果】与野生型相比,突变体籽粒的千粒重、籽粒大小、总淀粉含量、表观直链淀粉含量等指标均降低,淀粉在尿素溶液中的膨胀能力减弱,淀粉的黏度曲线与野生型也存在显著差异,fse3突变体的最高黏度、热浆黏度、冷浆黏度以及崩解值都显著高于野生型。TTC染色表明其胚活力下降,对发育中的胚纵切片观察发现突变体没有心型胚的分化。对发育中胚乳淀粉结构进行观察,发现fse3突变体的胚乳中产生大量小而不规则排布的单淀粉颗粒,复合淀粉颗粒发育滞后。成熟种子横截面观察发现fse3突变体淀粉颗粒排列疏松,大小不均匀,颗粒间存在较大间隙。利用F2群体中分离出的22个隐性极端个体将FSE3连锁在第9染色体长臂上,随后共用1 400个极端个体将目标基因定位于228 kb的区间内,包含28个开放阅读框。qRT-PCR发现在突变体中多个淀粉合成相关基因表现出不同程度的上调和下调,Western-blot结果表明部分淀粉合成酶的蛋白积累减少。【结论】FSE3是一个新的粉质胚致死基因,基因精细定位在第9染色体228 kb的物理区间,FSE3在水稻种子胚及胚乳的发育调控中起重要作用。     

水稻粉质胚乳突变体M37的基因定位及变异分析

在粳稻品种Kitaake的~(60)Co辐射突变体库中筛选到1个稳定遗传的粉质胚乳突变体M37,其粒厚、千粒重、总淀粉和直链淀粉含量均显著降低。对成熟及发育中胚乳淀粉颗粒结构进行观察,发现突变体的胚乳中淀粉颗粒排列松散,产生大量小单粒淀粉颗粒。利用M37/Dular的F_2群体中分离出的682个粉质极端个体将目标基因定位到水稻第1染色体长臂的51.6 kb,该区间含有7个开放阅读框(ORFs)。其中ORF6编码腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶大亚基2 (AGPL2)。对该基因测序分析发现突变体M37在AGPL2第4外显子上发生1个单碱基G到A的替换,导致该位点氨基酸由丙氨酸(Ala)变成苏氨酸(Thr)。氨基酸序列分析发现AGPL2的同源基因主要存在于单子叶中,突变位点在不同物种中均非常保守。该基因与已报道的水稻w24、gif2、eb6和eb7为等位基因。荧光定量PCR分析发现突变体中多个淀粉合成相关基因的表达水平发生显著变化。     

一个新的水稻糖质胚乳突变体的表型分析与基因鉴定

从60 Co辐射诱变的Kitaake突变体库中筛选获得一个胚乳糖质皱缩的突变体M42,其糙米的粒宽、粒厚和粒重显著降低,米粉中总淀粉含量显著降低,而可溶性糖含量显著升高.突变体胚乳外周含有异形淀粉颗粒,其他部位充满糖原.突变体米粉几乎检测不到峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度和消减值.突变体种子活力降低,萌发后苗高、...     

水稻糖质和皱缩胚乳突变体的基因分析

本研究用6个水稻皱缩胚乳突变体品系测定水稻皱缩胚乳基因的等位性并鉴定这些基因所在的染色体。这6个突变体品系是:EM-5 (糖质突变体)、EM-20 (皱缩突变体)、和最近在水稻品种“Kinmaze”中发现的4个皱缩突变体EM-6、EM-22、EM-27、EM-34〔这4个皱缩突变体是通过0.75毫克分子的MNU (N-甲基-N-亚硝基脲) 处理“Kinmaze”的受精卵1小时而诱变出的〕。6个突变体品系相互杂交及分别与Kinmaze杂     

水稻胚乳突变体b140的表型分析及基因克隆

[目的]对水稻粉质胚乳突变体b140进行表型分析和基因克隆,为阐明水稻淀粉合成机制奠定基础。[方法]以粳稻品种‘W017’为野生型,测量‘W017’和突变体b140的农艺性状,分析籽粒的灌浆期干物质积累量和理化性质,并观察淀粉颗粒的结构;构建b140与‘南京11’的F2群体,取隐性极端个体定位基因;利用qRT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;测定相关淀粉合成酶活性。[结果]b140表现为粉质胚乳,粒宽、粒厚和千粒质量均显著低于野生型,但粒长和其他农艺性状无显著变化。b140种子的总淀粉和直链淀粉含量均显著低于野生型,而可溶性糖含量显著高于野生型。扫描电镜观察b140胚乳淀粉粒呈球形或不规则形状,排列疏松。突变基因定位在第1号染色体短臂56 kb的区间内,测序发现只有1个已知基因Os01g0179400发生突变。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,b140胚乳中淀粉合成相关基因的表达量出现不同程度的下调。b140胚乳中腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性显著低于野生型。[结论]b140由于Os01g0179400基因发生突变,导致粉质胚乳表型。Os01g0179400突变影响了淀粉合成相关基因的表达以及腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性。b140的发现对于了解水稻淀粉合成和调控的机制具有一定的意义。     

一个新的水稻无中叶脉突变体的表型分析和基因定位

对一个中叶脉缺失的水稻突变体dl-7进行了突变表型观察和遗传特性分析,并利用分子标记精细定位了突变基因,以期为研究水稻叶脉的发育提供依据。结果表明:dl-7各叶位叶片的中脉延伸长度不同,表现出一定程度的披垂;突变体的颖花发育正常,没有受到突变的影响;叶片中央位置上形成的叶脉没有透明细胞,其形态和结构与侧脉类似;突变性状由单个隐性基因控制,目标基因dl-7被定位在3号染色体短臂上的280 kb区段内;杂交F_2代群体中分离出了共显性单株。因此认为dl-7是该类型中一个新的突变效应最弱的突变体。     

一个新的水稻无中叶脉突变体的表型分析和基因定位

对一个中叶脉缺失的水稻突变体dl-7进行了突变表型观察和遗传特性分析,并利用分子标记精细定位了突变基因,以期为研究水稻叶脉的发育提供依据。结果表明:dl-7各叶位叶片的中脉延伸长度不同,表现出一定程度的披垂;突变体的颖花发育正常,没有受到突变的影响;叶片中央位置上形成的叶脉没有透明细胞,其形态和结构与侧脉类似;突变性状由单个隐性基因控制,目标基因dl-7被定位在3号染色体短臂上的280 kb区段内;杂交F_2代群体中分离出了共显性单株。因此认为dl-7是该类型中一个新的突变效应最弱的突变体。     

一个水稻迟熟突变体相关表型分析及基因定位研究

在60Coγ射线诱变的突变体中发现一个迟熟突变体(暂命名lateflower4,简称lf-4)。该突变体营养生长周期较野生型水稻长约10天。遗传分析表明,lf-4受一对隐性基因控制。以(lf-4/9311)F2群体为基础,应用INDEL分子标记确定目的基因LF-4位于第8染色体短臂M1和M2之间,进一步应用F2分离群体将该基因定位于S3和S4之间,该基因的发现和定位将有助于分子标记辅助选择和水稻改良。     

水稻白化转绿突变体al14的表型分析及基因定位

本研究从徐稻3号群体中获得1个可稳定遗传的白化转绿自然突变体al14,与野生型相比,突变体al14出苗后白化,三叶期后转绿,白化叶的叶绿素含量显著降低.整个生育期除抽穗期和株高外,其他农艺性状和野生型无显著差异.经透射电镜观察,白化叶片中大部分叶绿体发育异常,类囊体膜数量变少,片层结构松散;遗传分析结果表明,该白化转绿...     

水稻窄卷叶突变体nrl4的表型分析与基因定位

【目的】研究水稻卷叶突变体叶形变化的分子机理,鉴定出新的水稻卷叶基因。【方法】利用EMS诱变籼稻品种浙农34,获得一个窄卷叶突变体,命名为nrl4(narrow and rolling leaf 4)。在抽穗期随机选取野生型浙农34和nrl4各10株,对其进行表型观察和主要农艺性状调查等,并测定叶绿素含量;同时用Zeiss荧光显微镜观察剑叶中部叶片横切面维管束的数目并统计泡状细胞数量。以多代自交稳定的突变体nrl4为母本与野生型浙农34杂交,观察植物F_1和F_2叶片表型,统计F_2中性状分离比并作卡方测验,分析突变表型的遗传行为。利用nrl4与粳稻品种浙农大104杂交,采用F_2分离群体进行基因精细定位。利用定量表达对定位区间内5个预测的基因进行相对表达量的分析。【结果】与野生型相比,窄卷叶突变体nrl4抽穗期时全部叶片卷曲且变窄、叶绿素含量升高;株高稍有增加,结实率增大,籽粒明显变长、变窄。窄卷叶突变体nrl4功能叶夹角不同程度减小,叶形更为直立。突变体叶近轴表面特有的泡状细胞数目降低、体积变小,导致叶片向内卷曲。突变体nrl4的叶脉数减少,叶片变窄,中脉一侧2个大维管束之间的小维管束平均为4.5个,而野生型为6.0个。遗传分析表明,突变体nrl4和浙农34杂交的F_1表型正常,F_2群体中正常植株与窄卷叶突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体nrl4的突变性状受1对隐性核基因控制;利用SSR和In Del分子标记将nrl4定位在水稻第3染色体长臂3M11103和3M1115之间、物理距离约为53 kb的区间。在这一区间内,有5个预测注释基因,序列比对和表达分析表明在野生型浙农34和突变体nrl4之间,这些基因序列及启动子序列均未发生变化,但是LOC_Os03g19770在突变体叶片中的表达量显著增加。【结论】nrl4叶片变窄与维管束数目减少有关,叶片发生内卷与泡状细胞数目减少、体积变小有关。水稻窄卷叶突变体nrl4的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第3染色体In Del标记3M11103和3M1115物理距离约为53 kb的区间内,预测区间内基因序列及5′UTR区未发现碱基变异,但LOC_Os03g19770在突变体叶片中的表达量达到了野生型植株叶片的17.5倍,推测LOC_Os03g19770为候选基因。     

水稻白穗突变体wp8的表型鉴定及候选基因定位和功能分析

[目的]叶色突变体是研究植物光合作用和光形态建成等途径的优良材料,它作为一种可利用的种质资源可应用于杂交制种中。本文旨在阐明叶绿体发育的分子机制。[方法]水稻白穗突变体white panicle8(wp8)来自粳稻品种‘宁粳6号’化学诱变突变体库。wp8与籼稻品种‘N22’杂交构建F₂分离群体用于WP8基因的遗传分析和图位克隆。[结果]相比于野生型,wp8在营养生长期叶片表现出白条纹症状并持续整个生长周期;wp8在抽穗期颖壳白色,在籽粒成熟时颖壳转为黄色。与野生型相比,wp8幼叶、穗部、成熟期剑叶光合色素含量均显著下降。用透射电镜观察幼苗期和成熟期叶片,发现wp8大部分叶绿体发生降解,一些仅存的叶绿体中类囊体片层结构消失并出现大量嗜锇体和空泡状结构。遗传分析和基因定位发现,wp8突变性状由一个隐性核基因LOC_Os06g14620突变导致,WP8为ST1(STRIPE1)的一个新等位基因。荧光定量RT-PCR分析表明,突变体活性氧、光合作用相关基因表达都发生紊乱。[结论]水稻叶色突变体wp8的白条纹叶和白穗性状是由6号染色体编码核糖核苷二磷酸还...     

玉米籽粒皱缩突变体sh2021的表型分析和基因定位

【目的】分析玉米籽粒皱缩突变体的表型特征并进行籽粒相关基因的精细定位,为揭示该基因调控玉米籽粒发育的分子机制奠定基础。【方法】以玉米自交系‘B73’种植过程中籽粒自发突变个体为材料,命名为shank2021(sh2021),对其形态学和细胞学特征进行观察;构建分离群体,通过混合群体分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA)对基因进行初步定位,筛选交换单株进一步缩小定位区间,最后结合转录组测序及基因功能注释推测控制籽粒缺陷性状的候选基因。【结果】与野生型相比,sh2021籽粒凹陷皱缩、颜色加深、籽粒排列不规则,且百粒质量降低。扫描电镜观察发现,与野生型相比,sh2021胚乳细胞和淀粉粒均显著变小,且淀粉粒大小不均匀。遗传分析结果表明,sh2021是由单个隐性基因突变所致。利用BSA分析方法将目的基因定位在3号染色体末端约13.25 Mb区域。进一步扩大分离群体筛选交换单株,将目的基因定位在标记ID5与ID9之间的529.60 kb范围。通过sh2021和野生型的转录组测序,结合基因功能注释结果,预测Zm00001d044119、Zm00001d044120、...     

水稻叶色突变体基因定位研究进展

水稻叶色突变体是一类较易观察和获得的突变体,研究水稻叶色突变体基因进行定位有助于深入阐明叶色基因的调控机理,对水稻叶片光合遗传改良和产量提高具有重要的指导意义。因此,对于近年来有关水稻叶色突变体的分类来源、遗传机理以及基因定位等研究进展进行综述,并介绍了叶色突变体的分子机理及其在水稻中的应用,旨在为水稻叶色突变体的研究和利用奠定基础。     

水稻温度敏感型黄叶突变体yl2(t)的表型分析和基因定位

[目的]本试验旨在对水稻温度敏感型黄叶突变体yl2(t)进行表型分析和基因定位,为图位克隆该基因奠定基础。[方法]在连续20℃温度处理下测定突变体yl2(t)叶绿素含量和观察其叶绿体结构;构建yl2(t)与籼稻品种‘南京11’的杂交F2群体,借助SSR和In Del分子标记,选取隐性极端个体进行基因定位;利用qRT-PCR测定叶绿素合成相关基因表达水平。[结果]20℃持续处理15 d,yl2(t)幼苗表现黄叶;若处理时间延长至20 d,yl2(t)幼苗则不能继续生长最后死亡,处理15 d后转移至30℃或在30℃连续生长时叶色正常。田间生长条件下,yl2(t)的农艺性状与野生型相比,没有显著差异。叶绿素含量测定结果表明,20℃时yl2(t)叶绿素含量较野生型显著降低,而30℃时yl2(t)中仅叶绿素b的含量显著降低。叶绿体超微结构观察显示,yl2(t)幼苗中叶绿体发育正常。遗传分析表明,yl2(t)突变表型受一对隐性核基因控制,利用图位克隆的方法将该突变基因定位在第8染色体长臂末端标记N8-36与P16之间,物理距离为647 kb。qRT-PCR结果表明,20℃和30℃两种温度条件下,与野生型相比,yl2(t)幼苗中叶绿素合成相关基因的表达出现不同的变化。[结论]水稻温敏型黄叶突变体yl2(t)突变表型受一对隐性核基因控制,该基因被定位在第8染色体长臂末端,是一个控制水稻叶色的新基因。本研究结果为YL2(T)基因的克隆及在水稻育种中的应用提供了依据。     

水稻矮杆小粒突变体dsg1的表型鉴定及粒形基因精细定位

粒形是评价水稻产量和品质性状的重要指标之一,其分子机制研究对水稻（Oryza sativa）遗传改良及品种培育有重要意义。利用EMS诱变粳稻品种TB309获得了一个矮杆小粒的突变体dwarf and short grain (dsg1)。与野生型相比,突变体dsg1株高较野生型显著降低20.35%,其矮化表型由穗长和节间长度缩短缩短所致。突变体的籽粒粒长、粒宽和粒厚分别减少15.53%、10.45%和7.26%。将突变体dsg1与9311进行杂交,获得F2群体进行表型考察和遗传分析,F2代出现表型分离,正常粒长与dsg1突变体的粒长比例符合3:1,说明该粒长突变基因是由隐性单基因控制。利用图位克隆的方法,将突变基因定位于水稻第4染色体分子标记ID2798与ID2803之间52.28 kb的区间内,并利用Gramene数据库对定位区间进行基因预测,发现该区间存在11个基因,这为该突变基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

水稻雄性不育突变体cnj7的遗传分析和基因定位

cnj7是一个水稻雄性不育突变体,来源于粳稻常农粳7号自然突变。解剖发现突变体小花雌性器官正常,雄性器官数量正常,但花药萎缩,捣碎花药碘染,突变体花药壁内无染色花粉粒,是一个典型的无花粉型雄性不育突变体。通过对突变体F2和BC1F1群体的遗传分析表明,控制不育性状的是1对隐性基因。对cnj7与明恢86植株杂交衍生F2代不育单株的连锁分析表明,cnj7(t)基因位于水稻第9号染色体SSR标记R61552和RM556之间,遗传距离分别为20.6、11.3 c M。     

一个水稻短根毛突变体的鉴定和基因定位

 【目的】鉴定和克隆水稻根毛突变体新基因,了解水稻根毛发育的分子遗传机理。【方法】通过T-DNA插入获得短根毛突变体。采用溶液培养、形态特征观察、杂交后代的表型分离统计及基于图位克隆技术的基因定位等方法,对突变体Ossrh1的表型、遗传和基因精细定位开展研究。【结果】突变体在苗期表现为根毛长度变短,只有野生型长度的36%左右,遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制,利用Ossrh1和籼稻品种Kasalath杂交构建的F2群体对OsSRH1进行基因定位, 发现与第6染色体上的SSR（simple sequence repeat）标记RM3183和RM193连锁,OsSRH1距它们的遗传距离分别为0.9 cM和1.0 cM。通过在两标记间发展3个新的STS（sequence-tagged site）标记,将OsSRH1精细定位于标记T1757和T1768之间,物理距离约为115 kb。【结论】水稻短根毛突变体Ossrh1的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第6染色体的STS标记T1757和T1768之间115 kb范围内。     

一个水稻斑马叶突变体的遗传分析和基因定位

通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,获得了1个可以稳定遗传的水稻斑马叶突变体zebra2-2.与野生型相比,突变体从苗期开始表现出黄绿相间的斑马叶表型,而且不同叶位叶片的表型存在差异,新叶较老叶的表型更加明显.30℃条件下可恢复为绿-淡黄相间表型.此外,突变体的抽穗期延迟,株高、穗长、每穗粒数和籽粒大小均显著降低.遗传分析...