水稻白化转绿基因Gra3的精细定位及遗传分析

本研究鉴定到一份水稻苗期白化转绿突变体,该突变体在幼苗的2叶到4叶期会出现叶片边缘白化,4叶期后转绿,对突变体和野生型农艺性状比较研究表明,前期白化不会对植株生长发育及产量等相关性状产生影响;同时,对两者叶绿体超微结构对比分析发现,突变体叶绿体发育在白化期受到一定程度的抑制。通过构建F2分离群体,调查了部分F2单株表型,结果表明白化型和野生型单株符合1:3的孟德尔单基因分离比,遂将该基因命名为Gra3;利用分离群体分析法(bulked segregant analysis,BSA)和隐性群体分析法(recessive-class analysis,RCA)最终将Gra3定位于RM14436和RM14450之间,对应日本晴基因组片段125 kb。该性状可作为一个形态学标记应用于水稻生产。     

棉花不同茸毛性状近等基因系的选育与生理生化特性研究

为了培育具有抗病虫优良性状的棉花新品种,并对棉花多茸毛基因进行定位克隆,从棉花三元杂种后代中选育了绿叶无茸毛和绿叶多茸毛近等基因系。以该近等基因系为供试材料,测定了具有不同茸毛性状的棉株间光合速率、叶绿素含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及单宁含量的变化,通过光合生理与相关生化指标测定相结合,初步探讨棉花不同茸毛性状近等基因系材料间生理生化特性的差异,为今后选育具有优良性状的棉花新品种提供依据。结果表明,无茸毛与多茸毛棉花近等基因系的叶绿素a、b及总量的动态变化趋势基本一致,蕾期较高,花期、铃期降低;净光合速率变化趋势一致,二者均呈先上升后下降再上升的趋势,在铃期达到了顶峰。因此,光合速率与叶绿素含量变化趋势在近等基因系材料间差异不明显。无茸毛和多茸毛棉花纤维和种皮单宁含量变化具有相同的趋势,均为先升高再降低,纤维中的PAL活性多茸毛棉株逐渐下降,无茸毛棉株下降后再升高,而种皮中PAL活性上升至最高值后保值不变。PAL活性与单宁含量在材料间差异较大,绿叶多茸毛棉株高于绿叶无茸毛棉株。表明PAL活性和单宁含量与茸毛性状存在一定的相关关系。     

水稻特异性失绿突变株表型性状及遗传分析

自然变异的叶色突变体lgs(t),在幼苗期叶片出现大部分或完全白化,分蘖期叶色逐渐转变为不规则绿白条纹,为了研究该性状发生原因,进一步挖掘其利用价值,通过对突变性状表现期的生理指标、农艺性进行调查状及遗传分析。结果表明,叶色失绿与叶绿素含量紧密相关,叶绿素a和叶绿素b含量均显著降低;白化现象的出现使得叶片中可溶性糖含量降低,游离氨基酸含量呈现增加的趋势,进而影响结实率和千粒重等产量性状;遗传分析表明该性状受一个单隐性核基因控制。     

粳稻直立穗型基因对稻米品质的影响

选用直立穗型近等基因系作为材料,研究了粳稻直立穗型基因对米质性状的影响。结果表明,直立穗型基因对碾米品质和外观品质有负面影响,它使整精米率明显下降,垩白粒率和垩白度明显增加,外观品质变劣;但直立穗型基因对蒸煮食味品质有正面影响,虽然一定程度上降低了直链淀粉含量和胶稠度,但却显著增加了食味值;对营养品质的影响主要表现在显著降低了总蛋白和谷蛋白含量,增加了清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量;对淀粉RVA谱特征值的影响不大,只是使冷胶黏度和消减值有所增加,峰值黏度、热浆黏度和崩解值变化不大。整精米率、直链淀粉含量、谷蛋白含量、总蛋白含量和淀粉冷胶黏度等米质指标在直立穗型内不同粒位间变异较大,而垩白粒率、垩白度、食味值、胶稠度和淀粉消减值等米质指标在弯曲穗型内不同粒位间变异较大。直立穗型品种着粒密度大和二次粒率高可能是近等系间某些米质指标相差较大的主要原因。     

6个水稻叶色白转绿光温敏核不育突变体的育种研究

为了明确水稻叶色白化转绿光温敏核不育突变系的育种应用价值,此文对通过辐射诱变获得的具有白化转绿特性的6个光温敏核不育系的遗传及其生物学特性进行了研究。结果表明,6个突变体可分为3种类型：白化转浅绿类型（21W4）、白化转绿类型（21W7、21W9和21W13）和白化转黄绿类型（21W1和21W10）。21W1的叶色变化特性是由一对显性基因控制的,21W4、21W7、21W9、21W10和21W13的叶色变化特性是受一对隐性基因控制的。6个突变体在穗长、倒二叶、有效穗、播始历期、颖花宽、柱头单边外露率和柱头总外露率方面与对照品种“SE21S”有所差异,但它们均保持了“SE21S”的育性转换特性。突变体的杂种具有与原杂交稻相似的株叶形态和株高生长动态,产量构成因素依不同的突变系而表现不同,其中21W1、21W4、21W9和21W10的杂种具有较高的产量潜力,有较好的育种利用价值。     

粳稻直立穗型基因效应的研究

利用弯穗型品种丰锦和直穗型品种辽粳5杂交高世代(F14)中分离的一对直立穗型和弯穗型近等基因系(ZF14和WF14)研究了粳稻直立穗型基因对农艺性状的影响。结果发现,直立穗基因(EP)除了使穗型直立外,还具有使植株矮化、穗长变短、叶型直立、叶片变短变宽等作用。它能使一次枝梗上的二次枝梗数增加,从而增加二次枝梗颖花数和着粒密度,达到增加产量的目的。直立穗基因(EP)可能从幼苗开始生长阶段(播种后10 d)就有表达效应,使得幼苗在株高、叶形态和干物质重上表现出差异。内源激素含量上的差异是使近等基因系在形态性状上表现出差异的内在生理原因。     

空间环境诱变小麦叶绿素缺失突变体的主要农艺性状和光合特性

叶绿素缺失突变体对于研究植物光合作用机制, 揭示叶绿素生物合成与降解途径, 发掘鉴定光合作用相关新基因以及了解基因间的相互作用有重要意义。空间诱变创制的小麦叶绿素缺失突变体Mt135的叶色表现为完全白化、条纹和绿3种类型, 其中完全白化株叶片完全白化, 于苗期死亡; 条纹株叶片为绿白相间的条纹, 能够正常成穗结实, 但其株高、穗长、株粒数、株粒重、千粒重都显著低于原始亲本, 生育期比原始亲本延长5~7 d; 绿株与原始亲本没有显著差异。初步遗传分析表明, Mt135是一个由核质基因共同作用的突变材料。对突变体及其原始亲本叶绿素荧光动力学参数分析表明, 当光照强度为110 μmol m^-2 s^-1时, 条纹株绿色组织光系统II的最大量子产量与原始亲本无显著差异, 光系统II的潜在活性显著低于原始亲本, 而光化学猝灭系数、非光化学猝灭系数、实际量子产量、调节性能量耗散的量子产量、非调节性能量耗散的量子产量在不同的生育期间变化不同。另外, 不同的光照强度下, 条纹株绿色组织的电子传递速率、光化学猝灭系数、实际量子产量的变化也不相同。条纹株白色组织和完全白化株则完全失去光合能力。上述结果证实, 小麦叶绿素缺失突变体Mt135的光合作用受到很大的影响, 光合特性发生了改变, 较高的光照强度在拔节期对突变体影响较大, 抽穗期影响相对较小。条纹株光合特性的改变与其株高、穗长和产量相关性状显著降低的结果相互印证。     

一个控制水稻叶色白化转绿及多分蘖矮杆性状基因hw-1(t)的鉴定

通过空间诱变从光身稻品种Francis的M₂群体中发现一株叶色白化转绿、多分蘖矮秆突变体hfa-1。hfa-1在三叶期之前完全白化,随后转绿。白化转绿表型受生长发育和温度调控。亚细胞结构观察发现hfa-1叶绿体发育异常抑制叶绿素合成,造成光合效率降低,产生白化表型。hfa-1的多分蘖表型是由于高节位分蘖芽激活所致,初步鉴定与苗期叶片IAA (吲哚乙酸)含量无关。hfa-1的矮生性则由节间长度缩短所致,与苗期GA (赤霉素)的合成和信号传导无关。遗传分析表明hfa-1的白化转绿、多分蘖矮秆表型受单隐性核基因hw-1(t)控制。利用hfa-1与粳稻品种02428杂交获得的F₂群体将hw-1(t)定位在水稻第4染色体长臂上两个InDel标记HW27和HW7间46.9 kb的物理距离内,该区域有13个阅读框架,其中LOC_Os04g57320编码IMMUTANTS蛋白,推测为hw-1(t)的候选基因。     

水稻显性早熟基因Ef-cd的基因效应分析及育种应用潜力的初步评价

利用近等基因系,比较系统地分析了水稻Ef-cd基因的感光效应、早熟效应以及对其他主要农艺性状的影响,并对该基因的育种应用潜力进行了初步评价。结果表明Ef-cd基因是一个非感光的显性早熟基因,它能使水稻提早抽穗13~21 d,并能显著降低水稻的株高,但对有效穗、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等主要农艺性状无显著影响。同时,该基因可使迟熟杂交稻的抽穗期提早13~17 d,并且通过导入该基因育成的早熟杂交稻新组合比同熟期对照显著增产,因而该基因在早熟杂交稻育种中具有较大的应用潜力。     

外源生长调节剂对直立穗型近等系农艺性状的影响

为了更好地调控直立穗型水稻品种的生长发育.在拔节期对直立穗型近等基因系ZF13和WF13喷施不同浓度外源生长调节剂赤霉素(GA3)和生长抑制剂多效唑(PP333),研究外源生长调节剂对其农艺性状的影响.结果表明,ZF13和WF13在喷施GA3后,株高性状改变较大,显著增加,主要是第3、4、5节间增长导致的,尤其是第4节间增长最多,而叶部性状变化幅度较小.直立穗品系ZF13喷施GA3对穗部性状和解剖性状有所改善,增加了它的每穗粒数、穗颈节和倒2节间大小维管束数目.近等基因ZF13和WE13系喷施PP333后,株高比对照明显降低,降低原因主要是各节间长度都缩短导致的;对叶部性状、穗部性状和稳颈解剖性状也有一定负面影响.外源生长调节剂除对直立穗型近等系的株高性状影响显著外,还对与产量相关的穗部性状、叶部性状和穗颈解剖性状有一定的调控作用.     

油菜MICMS恢复基因近等基因系的构建与近等性分析

以宁R7为恢复基因源,利用连续回交法构建以T78、T84和ZS9三个优异种质为遗传背景供体的近等基因系候选株系。于成熟期考察并比较候选株系农艺性状,同时采用SSR标记对候选株系进行PCR扩增估算遗传相似系数并进行聚类分析。农艺性状分析(t测验)表明,不同候选株系与其供体的农艺性状具有不同程度的相似性,株高和分支点高度的差异程度较其他性状高。采用75对SSR引物对21个候选株系PCR扩增共得到157个目的片段,发现三个遗传背景候选株系的平均遗传相似系数分别为0.86、0.92和0.98。农艺性状与SSR标记综合分析后,认为wh13、wh59和wh118分别为三个种质的最优近等基因系。综上表明,采用农艺性状比较与分子标记相结合分析近等性是一种有效的近等基因系的检测方法。中选近等基因系可用于恢复基因的定位及克隆。     

水稻叶片的卷曲特性及其遗传分析

应用在构建近等基因系中的3个回交世代的F<,2>群体,在不同年份,不同环境下对水稻卷叶的卷曲特性及遗传规律进行了测定和分析.结果表明,水稻叶片发生卷曲是在第4片叶,但开始发生卷曲的时间是在6叶期,随着叶片数的增加,卷曲度随之增加至最大值;随着稻株叶片生长完成,叶片卷曲度在上三叶中均呈下降趋势,表现为:剑叶>倒二叶>倒三叶,卷曲度的降幅也表现相同趋势;叶基角随着生育进程的加大、叶片卷曲度的不断减小而增加,但叶基角的增幅与叶片卷曲度不呈简单的反比关系;该卷叶性状是由1对主效基因控制的不完全显性遗传.     

小麦K型不育系恢复基因近等基因系农艺性状的遗传差异分析

摘 要：对近等基因系进行遗传背景检测,有利于选育高质量的近等基因系材料。试验以17个小麦K型不育系恢复基因的近等基因系（N1-N17）和轮回亲本不育系豫麦3号为材料,通过调查这些材料的株高、成穗数、旗叶长、旗叶宽、倒二叶长、脖长、倒一节长、倒二节长、穗长、小穗数等10个农艺性状,对恢复基因恢复基因近等基因系的农艺性状进行了差异比较和聚类分析。结果表明,连续回交5代后,回交后代与轮回亲本在形态性状上表现出较高的一致性,其中N14、 N1 、N7 、N16 和N15与不育系豫麦3号的性状差异较小,在欧氏距离为5.2处把它们聚在同一类,但从各性状的变异系数看,N7和N15自身的变异较大,所以N14、 N1和N16 与不育系豫麦3号具有较好的近等性。     

Genotyping-by-sequencing of waxy and glossy near-isogenic broccoli lines

Wild-type Brassica oleracea L. have matte blue-green leaves caused by an interaction between leaf pigmentation and a waxy bloom coating the surface. Glossy mutants have reduced and/or altered epicuticular wax giving the leaves a shiny green appearance and have been identified in most B. oleracea crop varieties, including cauliflower, kale, broccoli, Brussels sprouts, cabbage, and collard. The genetic basis of glossy mutants has not been studied in B. oleracea. Glossiness can confer resistance to multiple herbivores mediated by modification of herbivore feeding behavior and foraging efficiency of their predators. The USDA-ARS-U.S. Vegetable Laboratory released two pairs of near-isogenic broccoli lines (NILs) that visibly differ only for glossiness, providing ideal germplasm for the genetic study of epicuticular wax in B. oleracea. Genotyping-by-sequencing resulted in hundreds of polymorphisms between each pair of NILs. Polymorphisms were identified in or near three different wax synthesis genes suggesting the two glossy mutants were caused by alteration of different steps of the pathway.     

Characterization and identification of cold tolerant near-isogenic lines in rice

To exploit the genetic mechanism of cold tolerance in rice, cold tolerant near-isogenic lines (NILs) were developed by backcrossing Kunmingxiaobaigu (KMXBG), reported to be the most cold-tolerant variety at the booting stage, as donor, with the cold sensitive Japanese commercial japonica variety, Towada. Comparisons of cold tolerance-related traits between five BC₆F₅ NILs and recurrent parent Towada under cold treatment and normal temperatures at the booting stage showed that the differences between the NILs and Towada were significant only for spikelet fertility-related traits. Analyses of cold tolerance in the NILs at the budding (germination), seedling and booting stages indicated both correlated effects and differences. Lines 1913-4 and 1916-1 showed strong and stable tolerance at all three stages. Whole genome marker screening showed that the proportion of genetic background recovery was more than 98%. Seventeen markers from KMXBG were introgressed in two or more NILs, and cold tolerance genes were possibly present in these marker regions. The NILs should be excellent materials for both rice improvement and map-based cloning of cold tolerance QTLs.     

Development of near-isogenic lines for a major QTL on 3BL conferring Fusarium crown rot resistance in hexaploid wheat

By essentially fixing the genetic background, near-isogenic lines (NILs) are ideal for studies of the function of specific loci. We report in this paper the development of NILs for a major QTL located on the long arm of chromosome 3B conferring Fusarium crown rot (FCR) resistance in hexaploid wheat. These NILs were generated based on the method of the heterogeneous inbred family analysis. 13 heterozygous lines were initially selected from three segregating populations using a single SSR marker linked with the major FCR QTL. The two isolines for each of the putative NILs obtained showed no obvious morphological differences, but differences among the NIL pairs were large. Significant differences in FCR resistance between the isolines were detected for nine of the 13 putative NIL pairs. The presence of the FCR allele from the resistant parent reduced FCR severity by 29.3–63.9% with an average of 45.2% across these NILs. These NILs will be invaluable in further characterising this major FCR locus, in studying the mechanism of FCR resistance and in investigating possible interactions between FCR resistance and other traits of agronomic importance.     

Variation of characters in near-isogenic lines of wheat with added genes for leaf rust resistance

Summary Using the cultivar Arina as the recurrent parent, six backcrosses were made with two donor lines carrying the leaf rust resistance genes Lr1 and Lr9, respectively. Selection for leaf rust resistance occurred at the seedling stage in the greenhouse; the first plants transferred to the field were BC₆F₄s. Frequency distribution of the 332 Lr1/7 × Arina and the 335 Lr9/7 × Arina lines showed continuous variation for yellow rust resistance and heading date in these leaf rust near-isogenic lines (NILs). Similar results were also obtained for plant height, for resistance to powdery mildew and glume blotch, as well as for baking quality characters in another set of more advanced NILs. The available information on the behaviour of one of the parents of cultivar Arina led to the conclusion that the expressed yellow rust resistance is quantitative and might possibly be durable.     

基于性状和分子标记的小麦抗旱近等基因系的分离

创建小麦‘宁春4号’抗旱近等基因系,为其在生产中的应用和抗旱遗传改良提供有利用价值的材料。利用重组自交系(RILs)合适世代(F₆或F₇)的单株具有一定杂合率的特点,采用性状和分子标记分离近等基因系的方法,在‘宁春4号’/‘宁春27号’RILs一个家系RIL-97内分离出‘宁春4号’抗旱近等基因系,经抗旱性及特征特性鉴定表明,该近等基因系抗旱性较强,其他形态特征特性与‘宁春4号’基本一致。这些近等基因系可进一步用来精确定位抗旱相关性状QTL位点。利用RILs群体合适世代结合分子标记是快速构建近等基因系的有效方法。     

不同钙浓度对烤烟生长及镁吸收的影响

为研究钙浓度对烤烟生长及镁吸收的影响,以烤烟K326为试验材料,采用营养液培养方式,测定不同Ca²⁺浓度下,烤烟各生育时期的农艺性状、生物量、团棵期及现蕾期烟叶钙和镁含量及钙镁比,并对Ca²⁺浓度与烟叶钙镁含量和农艺性状进行相关性分析。结果表明：上、下部叶片镁含量与培养液Ca²⁺浓度呈显著负相关;中部叶片镁含量与烟叶钙含量呈显著负相关。Ca²⁺浓度为12.25mmol/L时烤烟的长势最佳,为11.22mmol/L时最有利于烤烟叶片生物量的积累。烤烟生长的最佳根际Ca²⁺浓度为11.22~12.25mmol/L。     

不同叶龄蘖、穗氮肥组合对粳稻产量及氮素利用的影响

以主茎叶片数不同的粳稻品种吉粳88 (14片)、沈农265 (15片)和沈农1401 (16片)为试材,采用大田筒栽方式,在总施氮量225kghm–2及轻简施肥(基肥、蘖肥、穗肥)模式基础上,设置基蘖肥∶穗肥6∶4和8∶2两种施肥比例,并分设不同源、库叶龄期施氮组合即不同叶龄蘖、穗肥精确施氮组合。分析了不同源库期氮肥运筹模式对水稻农艺性状、产量及氮素利用特性的影响。结果表明:(1)在有效穗数、分化颖花数、产量和氮素利用率方面,吉粳88、沈农265、沈农1401不同氮肥运筹下最佳蘖、穗肥叶龄组合均为6∶4显著高于8∶2。(2)不同氮肥运筹下,吉粳88在8叶(叶龄指数57.1%)、沈农265在9叶(叶龄指数60.0%)、沈农1401在10叶(叶龄指数62.5%)时,即叶龄指数在60%左右时,施用蘖肥效果最佳,最终穗数最多,对保蘖起主要作用;吉粳88在11叶(叶龄指数78.6%)、沈农265在12叶(叶龄指数80.0%)、沈农1401在13叶(叶龄指数81.3%)时,即叶龄指数在80%左右时,施用穗肥效果最佳,最终穗粒数最多,对促花起主要作用。(3)吉粳88-6∶4 (8, 11),沈农265-6∶4 (9, 12),沈农1401-6∶4 (10, 13) 3组处理,在产量、氮素积累量、氮素吸收利用率、农学利用率及偏生产力等方面,显著高于同品种不同叶龄蘖、穗氮肥组合中的其他处理。因此,适当延迟蘖肥施用叶龄期(叶龄指数60%左右)、提前穗肥施用叶龄期(叶龄指数80%左右)同时增加穗肥施用比例,既可以显著提高氮素积累量、氮素吸收利用率、农学利用率及偏生产力,又能显著促进成穗率的提高和颖花数的分化,达到保蘖促花的双重作用,实现优源、扩库、充实的目标,从而获得高产。