水稻卷叶突变新基因的遗传分析和初步定位

利用60Co-γ射线辐照水稻优良恢复系南花6号,获得一个水稻新型卷叶突变材料,整个生育期叶片表现为向内卷曲。经遗传分析表明,该突变性状受一对隐性基因控制。利用突变体南花6号／籼稻品种DularF2君羊体中的141个卷叶单株进行基因定位,在双亲、卷叶和正常叶的DNA池中筛选N2个多态性标记RM285和RM342,并确定该基因位于水稻第9染色体长臂上,与前人报道的r19（f）相距54．7cM,是一个未曾报道的基因,暂时命名为r113（t）。利用SSR标记将该基因定位于第9染色体RM285和RM342之间,遗传距离分别为6．74cM和11．35cM。类似于r113（t）卷叶突变体表型未见报道,该研究结果对揭示卷叶机理及在株型改良应用中具有重要意义。     

水稻卷叶性状QTL的初步定位

以水稻平展叶品种Ketan Nangka和剑叶中度卷曲的广超丝苗杂交F1衍生的185个F2单株为定位群体,利用110个微卫星标记(SSR)对卷叶基因进行初步定位.在全基因组内构建分子遗传连锁图谱并进行QTL检测,在第4染色体长臂上定位到1个卷叶QTL(qRL-4-1).它来自广超丝苗,与标记RM5473紧密连锁,加性效应为1.005,显性效应为-0.220,对表型的贡献率为7.27%,可能是一个新发现的QTL.同时在第5染色体长臂上定位到2个卷叶QTLs(qRL-5-9和qRL-5-10),两侧的标记分别为RM291-RM161和RM161-RM294,加性效应分别为1.812和1.347,显性效应分别为0.119 6和0.141 7,对表型的贡献率分别是16.08%和27.98%,其卷叶效应也来自广超丝苗,这2个位点验证了前人的研究结果.广超丝苗生育前期叶片并不表现卷曲,至生育后期才表现卷曲,其叶片卷曲基因在水稻株型育种上可能有较好的实用价值.     

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...     

一个籼稻叶夹角新基因的激素敏感性分析和基因定位

本研究对一个叶夹角变小、叶片短而直立的突变体ser(Short and erect)进行了植物激素敏感性试验和基因定位。激素试验结果表明,ser对赤霉素(Gibberellic acid,GA)敏感而对油菜素内酯(Brassinolide,BR)敏感性降低。遗传分析结果表明,ser的直立叶性状受1对隐性单基因ser控制。在ser×08CR578 F2群体中,利用分子标记将ser基因定位在水稻第5染色体长臂上的标记RM3437与RM5454之间,ser基因距离2个标记的遗传距离分别为5.3c M和1.5 c M;在ser×L604 F2群体中,ser基因定位于第5染色体上标记RM18504与RM1237之间,距离2个标记的遗传距离分别为1.5 c M和2.1 c M。在2个群体中,ser基因均与标记RM18532共分离。本研究为进一步精细定位与克隆ser基因奠定了基础,也为解析水稻叶夹角变化机制及选育高产理想株型水稻提供了理论支撑和基因资源。     

一个水稻卷叶基因的遗传分析和精细定位

【目的】水稻叶片是光合作用的重要场所,也是理想株型的重要构成因素,通过对卷叶相关基因进行遗传分析和精细定位,为水稻卷叶基因分子标记辅助育种提供紧密连锁标记。【方法】从⁶⁰Co-γ射线辐射诱变籼稻品种9311（wild-type,WT）所得突变体库中获得了一份卷叶突变体材料,暂时命名为rl16(t)（rolled leaf 16）。首先,对突变体rl16(t)进行连续多代套袋自交,确定突变表型的稳定性。在抽穗期,随机选取rl16(t)和WT各10株,分别测量剑叶卷曲度以及主要农艺性状。同时取rl16(t)和WT新鲜叶片的相同部位用FAA固定,乙醇系列脱水,石蜡包埋,用石蜡切片机切10 μm薄片置于载玻片上,番红染色后置于显微镜下,拍照观察叶片泡状细胞显微结构,对泡状细胞个数和面积进行统计和测量。在分蘖期各取10株rl16(t)和WT剑叶,测定叶绿素含量。以rl16(t)为母本与WT杂交,观察F₁ 和F₂植株的叶片表型,进行χ²测验,分析突变体的遗传行为。将卷叶突变体rl16(t)与粳稻品种滇粳优杂交F₂分离群体作为定位群体,同时利用SSR标记结合新发展的InDel分子标记用于定位目的基因。利用基因表达定量对定位区间内的3个已知结构域基因和已克隆的水稻卷叶相关基因进行定量表达分析。【结果】与WT相比,rl16(t)叶片出现显著内卷,株高降低,穗长变短,结实率降低等表型变化。rl16(t)自苗期（3叶1心）整株就出现叶片纵向内卷成近似筒状的表型。随着发育进程,植株叶片始终呈现卷曲表型,而WT叶片在发育进程中则始终呈平展状。剑叶石蜡切片观察发现,rl16(t)泡状细胞数量和面积与WT相比均减少。WT的泡状细胞数量为（385.1±43.6）个/mm²,rl16(t)泡状细胞数量为（1059.5±254.4）个/mm²。rl16(t)除泡状细胞发生变化外,叶片其他细胞结构与WT相比均无显著性变化。突变体rl16(t)的类胡萝卜素含量低于WT,而叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均显著高于WT。rl16(t)与WT杂交所得F₁植株表现叶片平展,并且在包含423单株的F₂中,分离出97株卷叶植株和326株平展叶植株,分离比符合3﹕1（χ²=0.86＜χ²_0.05= 3.84）。将Rl16(t)初步定位于第9染色体长臂SSR标记RM23769和RM23916之间,进一步扩大定位群体,最终将该卷叶基因定位在InDel标记DF70和SSR标记RM23818之间,该区段物理距离为51 kb。定位区间内有3个编码已知结构域的基因,分别是LOC_Os09g09320、LOC_Os09g09360和LOC_Os09g09370。rl16(t)与WT在基因LOC_Os09g09320与LOC_Os09g09370的表达量上无显著性差异。而rl16(t)中LOC_Os09g09360的表达量显著降低,只有WT的一半。对已克隆的8个卷叶基因进行表达定量分析,发现有7个基因（SLL1、ROC5、RL14、SRL1、ACL1、NRL1和NAL7）在rl16(t)中出现了不同程度的表达下调,只有OSZHD1表达上调。【结论】rl16(t)叶片发生内卷与泡状细胞数量变少,与面积变小相关。Rl16(t)是一个新的卷叶基因,LOC_Os09g09360有可能是目标基因。     

水稻卷叶性状遗传及育种应用研究进展

水稻叶片卷曲,可有效解决叶长和叶挺两者之间的矛盾。叶片适度卷曲有利于降低群体消光系数,提高光合效率,进而提高产量。水稻卷叶基因的发掘和应用研究成为叶片性状研究的热点之一,作者概述了在水稻卷叶基因挖掘、卷叶性状的遗传和育种应用研究方面取得的进展,对其中存在的问题进行了分析,为进一步研究提出了建议。     

一个水稻卷叶突变体的遗传分析

在对转基因水稻后代的筛选鉴定过程发现1个株系的T1代群体中有11株叶片卷曲、40株叶片正常,分离比例为3∶1,符合1对基因隐性遗传。该基因突变除使叶片卷曲外,还影响籽粒的发育,结实率低、籽粒畸形;通过PCR分子检测证实该突变体并不是由T-DNA插入引起,其突变性状与T-DNA没有共分离。     

水稻卷叶基因研究进展

水稻是禾本科单子叶C3植物,是我国主要的粮食作物之一.叶片是水稻进行光合作用、呼吸、蒸腾等活动的重要场所,是决定稻米产量的重要的工艺性质,而卷叶是水稻的一种特殊性质.研究显示,水稻叶片的适度卷曲对叶片挺直有利,改善了披捶状态,增加了光合作用,提高了水稻的产量.该文综述了水稻叶片卷曲的原因,阐述了水稻叶片卷曲的细胞学形成机制及相关基因的分子机制,以期为水稻叶片性状的研究与应用提供参考.     

水稻卷叶突变体rl15(t)的生理学分析及基因定位

【目的】对环境诱导卷叶突变体开展生理学特性分析,并对候选的突变基因开展初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。【方法】用60Coγ射线诱变粳稻品种日本晴（Nipponbare）种子,发现了一份叶片在晴朗天的正午时分高度内卷的突变体,命名为rl15(t)（rolled leaf 15）。通过田间种植鉴定,对该突变体进行表型观察及主要农艺性状调查。采用不同温度和相对湿度处理rl15(t)和野生型,以揭示影响突变体叶片卷曲的环境因素。试验设置3个处理温度（24℃、29℃、34℃）和2个相对湿度（RH=60%或95%）,在人工气候箱处理抽穗期的rl15(t)和野生型,以处理1.5 h后的剑叶测定叶片卷曲度（RLI）。自清晨6:00时至下午18:00时,每隔2 h用便携式气体交换系统Li-6400测定rl15(t)和野生型剑叶的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）等指标,同时用WP4露点水势仪测定剑叶的叶片水势,分析并比较突变体和野生型的上述生理表现的异同。将rl15(t)与野生型日本晴杂交,观察F1植株和F2群体的叶片表型,对F2表型分离进行χ2测验,分析突变体的遗传行为。以rl15(t)×珍汕97B的F2群体为材料,利用BSA法对候选基因进行定位。【结果】与野生型亲本日本晴相比,rl15(t)突变体植株变矮、分蘖减少、穗长变短、籽粒变小、生育期延迟;rl15(t)突变体叶片短窄且在阴雨天气或晴天的清晨和黄昏时表现为正常的平展或轻微内卷,但在晴朗天的正午时分表现高度内卷。温度和湿度梯度处理试验表明,rl15(t)突变体叶片卷曲行为受环境诱导,湿度是诱导突变体叶片卷曲的主要因素,高温可促进该表型的表现。rl15(t)突变体剑叶的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等光合参数以及叶片水势在清晨和黄昏同野生型亲本较接近,但在正午时分均显著低于野生型;而rl15(t)突变体剑叶的水分利用效率（WUE）在清晨、正午时分和黄昏与野生型接近,但在其他时段显著高于野生型。rl15(t)与野生型亲本日本晴的F1表现叶片正常的平展,F2群体中平展叶与卷叶表型株符合3﹕1分离比,表明rl15(t)突变体的卷叶突变性状受1对隐性核基因控制。RL15(t)初步定位于水稻第10染色体长臂端SSR标记RM25302和RM25343之间,与两标记的遗传距离分别为0.8和2.0 cM。【结论】突变体rl15(t)的卷叶表型是受环境诱导的,候选基因定位于SSR标记RM25302和RM25343之间,该区段内未见同类表型基因的报道,推测RL15(t)可能是一个新的卷叶调控基因。     

基于BP神经网络的水稻卷叶识别

[目的]对水稻卷叶进行分类识别,为研究水稻的抗旱性和实施自动化农业、精准农业提供技术支持.[方法]通过数字图像处理方法提取5个水稻特征数据,即水稻的周长面积比、水稻面积与水稻最小外接矩形的面积比、水稻的计盒维数、水稻面积与水稻凸包的面积比、水稻绿色部分面积占比;运用MATLAB构建BP神经网络,依据水稻特征数据对水稻卷叶进行分类识别.[结果]在提取的5个水稻特征数据中,有助于分类的特征包括水稻的周长与面积比、水稻面积与最小外接矩形面积比及水稻的绿色部分占比3个特征.在300组样本数据的分类中,总体样本分类正确率达96.47%,训练样本分类正确率达96.61%,验证样本分类正确率达96.17%,测试样本分类正确率达96.33%.因此,采用BP神经网络对水稻卷叶的识别程度高达90.00%以上,具有良好的分类效果.[建议]今后应对水稻卷叶的类别多分几类进行识别,还应将BP神经网络对水稻卷叶进行分类识别的过程实现自动化,并广泛应用于水稻的学术研究和现实生产.     

水稻香味与光滑叶和CMS基因的遗传关系研究

本项研究采用ＫＯＨ溶液浸提法鉴别水稻叶片的香味。试验表明：川香２８Ａ的叶片香味和雄性不育基因分别受２对隐性基因控制。原产美国的光滑稻品种Ｌｅｍｏｎｔ,ＳｈｏｒｔＭａｒｓ和ＢｌｕｅＢｅｌ的光滑叶性状均受一对隐性基因支配。香味基因与光滑叶基因,以及香味基因与ＣＭＳ基因均表现为独立遗传。     

水稻(Oryza sativa L.)亚种间杂交穗部性状的双列分析

采用6×6没有反交的完全双列杂交,对亚种间杂交穗部性状的遗传和基因作用以及配合力进行了研究。结果表明,粒长、粒宽、长宽比和粒重为不完全显性,遗传方差中以加性效应为主;穗长、二次支梗数、穗粒数为超显性,显性效应大于加性效应;一次支梗数表现有明显的上位性效应。狭义遗传力的排列顺序为粒宽>长宽比>千粒重>粒长>穗长>穗粒数>二次支梗数。二次支梗数和穗粒数具有相似的遗传基础,其余性状的基因系统具有相对的独立性。8EC1936对所有考察性状皆含有较多显性基因,而02428隐性基因偏多。约有1组显示显性的基因控制籽粒长宽比。穗长、千粒重、一次支梗数、二次支梗数和穗粒数的一般配合力和特殊配合力皆达极显著水平,粒长、粒宽、长宽比仅一般配合力达极显著。Lemont和02428对穗粒数及其相关性状的一般和特殊配合力俱佳;而对增加粒重和获得理想的籽粒形状8EC1936.CA529和矮64、Lemont是可供选择的亲源。     

水稻根系性状和叶片水势的遗传及其相关研究

用雾培法对喜峰、旱稻子、桂朝2号、Lr58、中作9号、秦爱等6个水、陆稻品种组成的6×6完全双列杂交F#-1的根重、最长根长、根数、根基粗、根中粗、根冠粗、叶片水势等7个性状的遗传规律及相关关系进行了研究。得出以下初步结果：除根重具有上位性外,其它6个性状均符合加性-显性模型。各根系性状均以显性效应为主,根重、最长根长、根基粗、根冠粗、根数还表现超显性。叶片水势的加性效应与显性效应大致相等,表现为完全显性。各性状的狭义遗传率以叶片水势最高,达62.29%,根冠粗、根基粗、根数次之,分别为52.27%、50.72%、50.05%,根重、最长根长、根中粗较低,分别为43.78%、41.83%、38.13%。根长、根粗与根数、分蘖数无相关。提出了用根基粗代表根粗并作为根系选择乃至抗旱选择的重要指示性状。     

水稻杂种直链淀粉含量的遗传分析

本试验在单粒测定直链淀粉含量的条件下,对水稻杂种F_1,F_2、F_3种子进行直链淀粉含量遗传模式的探讨。结果表明:基因剂量效应仅存在部分组合。在高、中直链淀粉含量籼稻/低直链淀粉含量籼稻正反交组合中,高、中直链淀粉含量对低直链淀粉含量表现为完全显性,F_2为3:1分离,受一对基因控制。部分超亲分离表明可能还受修饰基因的影响。     

水稻(O. sativa)亲和势的表现及亲和力的基因效应分析

本研究采用不完全双列杂交设计,探讨了02428、三磅七十箩等水稻品种亲和性表现的特点。提出水稻亲和势的概念并阐明其生物学意义。运用Hayman方法,分析水稻亲和力资料表明:该性状的遗传符合加性——显性模型;平均显性度为1.3368>1,可能系广亲和基因离散分布引起。讨论了水稻广谱亲和性与特异亲和性的遗传及杂交选育广亲和系应注意的问题。     

普通野生稻和栽培稻叶片叶绿体性状超微结构比较研究

普通野生稻(Oryza sativa L.f.spoalanca)和栽培稻(O.sativa L.)叶片的成熟叶绿体性状基本结构相似。普通野生稻叶片叶绿体体积较小,基粒数和基粒片层数少,基质密度低,但基质片层数较多,具有较多嗜锇体颗粒。栽培籼稻叶片成熟叶绿体积累大量的淀粉,且在叶绿体旁伴随着结构发育良好的线粒体和过氧化物体。普通野生稻直立类型具有类似的特征,而匍伏类型没有。这些现象说明栽培稻是由普通野生稻演变而来,也说明栽培籼稻与一年生直立类型野生稻有较密切的关系。     

砷对水稻生长发育的影响及其原因

低浓度的砷对水稻生长发育有刺激作用,砷浓度较高时则会对水稻产生严重的毒害作用。砷的毒害作用不仅有十分明显的外观症状,而且还会使水稻的生长发育推迟。刺激作用的机理可能与砷合理地抑制植物呼吸、减少光合产物的无益消耗有关。砷的毒害作用所造成的水稻籽粒减产,是由于穗粒数、结实率、有效穗、千粒重四个产量构成因素受砷的毒害作用共同影响的结果。刚进入土壤系统时,As（Ⅲ）的毒性比As（Ⅴ）大;但随着时间的推移,它们在对土壤和植物系统的影响方面的差异会不断缩小。     

红莲型水稻不育系与保持系线粒体DNA酶切分析

为研究水稻细胞质雄性不育的分子基础,我们提取纯化了红莲型水稻丛广４１Ａ 和丛广４１Ｂ 的线粒体ＤＮＡ,采用限制性内切酶酶切片段长度多态性（ＲＦＬＰ） 方法比较了红莲型不育系和保持系线粒体ＤＮＡ酶切图谱,发现两者之间存在一定的差异,部分支持了细胞质雄性不育与线粒体ＤＮＡ 有关的结论     

水稻籽粒性状的全息分布与位置差异

对28个杂交水稻品系(种)F_1代不同穗位籽粒性状进行统计分析表明,不同品系(种)间的籽粒容重、比重和千粒重的差异极显著,且符合全息分布,均为上部高于中部和高于下部。不同穗位间籽粒的容重、比重和千粒重的差异亦极显著。其中,千粒重上、中、下穗位间差异达极显著水平;上部容重极显著地高于下部,但与中部和混合处理间的差异不显著;上部比重极显著高于下部和混合处理。其差异产生的原因可用全息生物学理论解释。     

土壤中砷的吸附和砷对水稻的毒害效应与pH值的关系

盆栽试验、吸附实验和调查研究表明,砷在土壤-植物系统中的变化与土壤pH值关系密切。土壤pH值升高时,土壤中砷的吸附减少、溶解度增大,因此,水稻植株对砷的吸收量增加,砷对植物的毒性增强。逻辑斯蒂曲线的模拟结果显示,在碱性条件下,pH值的变化对土壤中砷的吸附和毒害效应的影响较大;而在酸性时,pH值的变化对砷的吸附作用和毒害效应的影响相对较小。