水稻直立短穗突变体esp的转录组研究

【目的】克隆水稻直立短穗基因Erect and Short Panicle(ESP),分析其参与的基因调控途径,解析ESP控制株型、穗长等农艺性状的分子机理。【方法】以直立短穗突变体esp及其野生型为材料,成熟期进行株高、穗长、粒长等表型测定;构建籼粳杂交F2定位群体,挑选与突变表型一致的F2单株,利用与突变性状连锁的分子标记对目的基因进行定位;对野生型和突变体进行基因组测序,结合定位结果,找到突变位点,克隆ESP;利用生物信息学软件进行进化树和基因表达分析;提取野生型和突变体幼穗中的RNA并建库,GO(gene ontology)聚类分析表达差异基因,同时根据KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库,分析野生型和突变体中植物激素信号转导和内质网蛋白加工相关基因的表达变化,并通过qRT-PCR验证。【结果】通过表型观察和农艺性状调查,与野生型相比,直立短穗突变体esp株高降低,穗长变短,穗型由弯曲变为直立,每穗粒数减少,粒长变短,粒宽和千粒重增加;有效穗数无显著差异。利用突变体esp与PA64构建籼粳F2定位群体,将目的基因定位于...     

籼型水稻直立穗突变体穗颈抗弯曲特性研究

以通过EMS诱变籼稻品种蜀恢498(R498)获得的籼型水稻直立穗突变体R1338和R334为材料,研究籼型直立穗水稻穗部直立的原因,旨在为籼型直立穗水稻的应用提供参考。结果表明:直立穗R1338和R334的穗颈抗弯曲力极显著高于野生型弯曲穗品种R498;直立穗突变体穗部纤维素和木质素含量显著高于野生型,R1338和R334纤维素含量分别较野生型提高2.76%和1.64%,木质素含量分别较野生型提高17.89%和7.98%;直立穗突变体具有更粗的直径且茎中含有更多的纤维素和木质素,比野生型具有更强的机械强度,最终导致穗直立。     

几个籼型直立穗水稻突变体穗部性状分析

以籼稻品种蜀恢498(R498)及其通过EMS诱变产生的不同穗型籼稻突变体R816、R772、R449为试材,采取单因素随机区组设计,进行大田试验,比较分析不同穗型水稻穗部性状间的差异。结果表明:野生型R498为弯曲穗型,R816和R772为直立穗型,R449为半直立穗型;直立穗突变体的穗长变短,比野生型短约17%,半直立穗与弯曲穗型在穗长方面无显著差异;稻穗抗弯曲能力表现为直立穗型半直立穗型弯曲穗型,直立穗突变体穗轴直径、穗下第一节直径及大小维管束数等均显著高于野生型弯曲穗品种,半直立穗型的抗弯曲力显著大于野生型;直立穗突变体紧凑的穗部形态、更粗的直径以及穗颈中含有更多的大小维管束,具有更强的机械强度,有利于稻穗保持直立。     

玉米穗发芽突变体vp-like4的转录组分析

穗发芽是威胁粮食安全的全球性重要灾害.以玉米穗发芽突变体(viviparous) vp-like4与自交系郑58、Mo17组配的F2分离群体为材料,利用转录组测序技术(RNA-seq),结合生物信息学方法,比较野生型和与之对应的突变体的差异表达基因,并分析差异基因功能以及相关的代谢通路,探索调控玉米穗发芽发生的分子机制...     

水稻紫色颖壳突变体的转录组分析

鉴定水稻花青素新基因及揭示其代谢机制,用于水稻新品种选育,是创制功能性水稻的手段之一.为探讨水稻紫色颖壳形成对花青素积累代谢途径的作用,以从水稻籼稻转化体组织培养中筛选获得的1个紫色颖壳杂合突变体(PiX)为材料,采用Illumina HiSeqTM 6000高通量转录组学(RNA-Seq)技术对其自交获得的突变型、正...     

直立穗型水稻的研究Ⅲ.直立穗型水稻品种成粒率的研究

:选用直立穗和弯曲穗型品种 ,在不同肥力、不同密度条件下栽培 ,并通过剪叶剪穗遮光处理 ,分析了两种穗型品种的成粒率。结果表明 :①品种间成粒率差异较大 ,直立穗型品种的成粒率低于弯曲穗型品种 ,但有的直穗品种的成粒率高于弯曲穗型品种 ;②成粒率亦受环境影响 ,特别是二次枝梗的成粒率变化大 ;③不同部位子粒成粒率不同 ,上部成粒率高于中下部 ,一次枝梗的成粒率比较稳定 ,主要是中下第二次枝梗的成粒率低 ;④穗遮光后成粒率下降 ,直立穗品种下降的幅度大于弯曲穗型品种 ;⑤随着源减少 ,成粒率降低 ,但弯穗品种的成粒率下降的幅度大于直立穗品种 ;⑥在气候正常情况下 ,空粒主要是在开花后形成的 ,开花前形成的比例很低 ;⑦成粒率与产量性状呈负相关 ,与茎叶鞘干重呈正相关     

直立穗型水稻研究进展

对不同穗型水稻穗功能、穗部性状和穗型遗传及直立穗型水稻群体生理生态等特性进行了综述。结果表明，不同穗型水稻穗的光合能力均较弱，可视为非同化器官，但当穗部光照条件变劣时，籽粒成熟率和千粒重明显下降，直立穗型品种下降幅度更大；不同穗型水稻1、2次枝梗及其着生籽粒在穗轴上的分布规律相似，直立穗型水稻结实率偏低主要是因为中下部2次枝梗籽粒结实宰相对更低造成的，选择1次枝梗籽粒比率较高、2次枝梗籽粒主要分布在穗轴上部的直立穗型水稻品种有利于提高其结实性；目前发现的水稻穗型基因都是主效核基因，且有显性和隐性之分，直立穗型基因具有一定的多效性，往往导致性状变异的相互关联；直立穗型水稻群体光照及温度、湿度、CO2浓度等生态条件较为优越，故生育后期叶面积指数(LAI)衰减较馒，群体光合速率(CAP)高值持续期长。因此，直立穗型水稻群体物质生产能力较强，生物产量较高，这是其最终经济产量较高的物质基础。     

水稻直立穗型基因多效性的研究

以直立穗型品种辽粳5号和弯曲穗型品种丰锦杂交后代来自同一F4单株的F5世代不同穗型植株为试材，对其茎叶性状和穗部性状进行测定，分析直立穗性状与其他性状的关系。结果表明：(1)直立穗型植株较矮，叶片短而宽，叶鞘长且上部节间短，而弯曲穗型则相反；(2)不同穗型植株2次枝梗、2次枝梗籽粒、2次枝梗空秕率在穗轴上的分布趋势很相近，但是直立穗型2次枝梗空秕率极显高于弯曲穗型，而1次枝梗空秕率在不同穗型间差异不明显，选育1次枝梗籽粒比率高，2次枝梗籽粒主要分布在上部的直立穗型品种，有利于改善结实性；(3)直立穗性状有可能是不完全显性。     

直立穗型水稻的研究 Ⅳ.直立穗型水稻生育后期物质生产与转运

直立穗型品种的生物产量高于弯曲穗型品种 ,经济系数略低于弯穗品种 ;子粒产量在中肥条件下 ,直穗品种和弯穗品种相差不大 ,在高肥条件下更能发挥增产潜力。叶片的干物质输出率较高 ,说明叶片不仅是光合器官 ,也是贮藏器官 ;茎鞘物质输出主要是叶鞘中的物质输出 ,茎秆中的物质不仅未输出 ,而且有增加趋势。直立穗品种在生育前期积累的干物质向子粒的转运率低于弯曲穗型品种 ,抽穗后对产量的贡献率高于弯穗品种。     

水稻直立穗型的初步观察

水稻与小麦不同,穗子在灌浆开始后逐渐弯曲。而近年来通过籼粳稻亚种间杂交育成的、以株型好产量高著称的辽粳5号品种,在株型上的一个重要特点是穗子直到成熟仍然保持直立状态。关于辽粳5号品种的穗直立性问题,虽已引起了人们的关注,但由于过去直立穗型水稻品种很少,迄今尚未见到这方面的具体研究报道。本试验对穗的直立性进行了初步观察,并着重分析了穗直立性与其它性状的关系,以探讨直立穗型品种资源的利用价值。     

直立穗型水稻的研究Ⅱ.外界环境对直立穗型水稻品种粒重的影响

不同穗型品种粒重分析表明 ,直立穗型品种的千粒重平均低于弯曲穗型品种 ,但有的高于弯曲穗品种。穗不同部位子粒千粒重不同 ,上部子粒最大 ,其次是中部 ,下部最小。直立穗型品种沈农 2 6 5对肥力反应敏感 ,肥少时粒小 ;弯穗品种铁粳 4号在不施肥情况下粒重仍较高。剪叶时 ,直立穗型品种粒重下降幅度低于弯曲穗型品种 ;穗遮光时 ,直立穗型品种粒重降幅高于弯曲穗型品种     

水稻簇生穗突变体基因研究进展

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶植物分子生物学研究的模式植物。稻穗(即花序)的生殖发育直接影响到稻谷的产量和稻米的品质,因此研究水稻花器官的形成无论在发育生物学还是在遗传育种上都具有重要的理论意义和实际应用价值。本文介绍了当前花器官研究状况,从簇生穗的性状,形成机制及遗传学分析等方面的出发,阐述了簇生穗基因的研究进展,并展望基因在未来水稻遗传育种中的应用。     

直立穗型水稻品种的穗型基因研究进展

水稻株型改良对提高单产具有重要的作用,文章主要对控制水稻直立穗型的相关基因DEP3、DN1、EP5、DEP2、DEP1、qPE9—1、D1的研究进展进行综述,包括基因定位,参与的代谢途径,表型以及分子育种利用等,旨在丰富和发展直立穗超高产株型理论,为超高产分子育种、栽培提供可能途径。     

水稻短穗小粒突变体sps1的鉴定与基因精细定位

【目的】通过对一个水稻短穗小粒突变体的鉴定与基因精细定位,为水稻等禾本科作物的籽粒发育及分子改良奠定基础。【方法】在水稻EMS诱变体库中鉴定到一个短穗小粒突变体,暂命名为sps1（shorten panicle and seed 1）。成熟期观察野生型和sps1的形态变化,考察株高、节间长、穗实粒数、结实率和千粒重等农艺性状;对野生型和sps1籽粒外稃内外表皮中部进行扫描电镜观察,并利用石蜡切片进一步分析野生型和sps1籽粒的形态变化;配制缙恢10号/sps1杂交组合进行遗传分析,并利用其F₂群体进行基因精细定位;对野生型和sps1两叶一心期的叶鞘进行油菜素内酯（brassinolide,BR）敏感性试验;抽穗期分析SPS1在水稻根、茎、叶、鞘和穗中的表达,并对籽粒发育相关基因和BR相关基因进行qPCR分析。【结果】sps1穗和倒1、2、3的节间长度均极显著短于野生型,导致株高半矮化;此外,sps1穗枝梗数、结实率和千粒重也显著降低;扫描电镜观察发现sps1外稃中部内外表皮细胞长度极显著小于野生型,宽度则极显著变大,石蜡切片观察进一步证实了sps1籽粒宽短是由细胞变短、变宽造成的;籽粒发育相关基因qPCR分析发现,部分通过调控细胞分裂和扩展进而影响水稻籽粒发育的基因表达量发生了显著变化,在sps1中,AFD1、SLG、HGW和GS3的表达量显著上调,GW7和GID1显著下调;选取符合3﹕1分离比例的F₂代分离群体中的突变单株进行基因定位,最终将调控基因精细定位在第7染色体上标记sps1-3和sps1-2之间134 kb的物理范围内,包含19个注释基因;经测序,与野生型相比,发现sps1中的Os07g0616000在编码区有一个A-T的碱基替换,致使编码的赖氨酸变成了终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,初步确定为候选基因。qPCR分析发现SPS1在水稻的根、茎、叶、鞘和穗中均有表达,且在茎秆中的表达量最高;生物信息学分析发现,SPS1是DEP2的一个新等位基因。sps1对外源BR的敏感性降低,BR钝感基因D1的表达极显著下调;推测SPS1/DEP2可能通过BR信号传导途径调控水稻籽粒和株型的发育。【结论】sps1是一个水稻短穗小粒突变体,SPS1编码一个表达蛋白,是DEP2的新等位基因,通过BR信号传导途径调控水稻籽粒和株型的发育。     

直立穗型水稻的研究：Ⅰ.直立穗型水稻形态性状表现及其与产量性 …

直立穗型水稻的形态特点：（１）稻穗从抽出至成熟基本保持直立状态;（２）茎秆从上至下均较弯曲的穗型品种粗,抗倒性强;（３）叶片厚、叶色浓绿且持续时间长。株高、叶长、叶宽、茎叶基角与弯曲穗型品种无大差异。相关分析表明：倒４叶与产量性状相关最密切,与穗粒数、空秕粒率、成粒一显著或极显著正相关,与百粒一显著负相关;其次是倒３叶、倒５叶;各茎节粗与百粒重呈正相关。     

直立穗型水稻株型关联性状的比较研究

以辽宁省不同年代直立穗型代表品种为材料,比较研究了直立穗型粳稻齐穗期株型相关性状的表现及差异。结果表明,直立穗型粳稻存在多种穗型类型;品种间水稻茎叶绿叶数、叶长配置不同,叶宽变异较大,造成绿叶叶面积差异;植株叶片挺立,剑叶、倒2叶叶基角小于14°,从倒3叶开始下部茎叶叶基角、披垂度变大;少分蘖品种下部茎叶披垂度相对较大,叶片叶绿素含量高,株间透光率高,因此具备较好的干物质基础。     

直立穗型水稻品种演进状况分析

20世纪上半叶 ,国内外开始陆续出现了直立穗型水稻品种。自1974年辽宁省农作物品种审定委员会成立以来 ,共审定直立、半直立穗型水稻品种30个 ,占审定品种总数的36.6% ,其中 ,“八五”期间达到审定品种总数的32% ,“九五”期间则上升到55%。自20世纪90年代以来 ,辽宁省直立穗型水稻品种的种植面积迅速扩大 ,年种植面积从6.67×104hm2提高到26.67×104hm2 ,种植比例也迅速提高 ,从15%左右提高到50 %以上 ,1999年高达63.6%。辽宁省审定的直立穗型水稻品种中 ,有2/3的品种直立穗型基因来自意大利古老品种巴利拉 ,而且与辽粳5号亲缘关系密切。中国北方地区 (除辽宁省外 )推广种植的直立穗型水稻品种中 ,有53.3 %的品种与巴利拉有亲缘关系。以辽宁省审定的62个粘型常规水稻品种为对象进行对比分析 ,发现直立穗型品种相对于弯曲穗型品种 ,具有产量潜力较高 ,株高较矮、穗型短小而着粒密度较大等特点     

水稻簇生穗突变体的鉴定及遗传

对回交转育的簇生穗品系CL－802、自然簇生穗突变体麦疑稻、人工诱导簇生穗突变体双科早系列和中花11系列进行观察和比较，发现人工诱导产生的簇生穗突变体具有粒长变短、长宽比变小的特点，而自然簇生穗突变体不存在这种现象，以簇生穗突变体麦颖稻为亲本，与正常穗型水稻品种杂交所得的F1代、F2代进行系统分析，结果表明，F1代表现簇生但簇生程度较亲本麦颖稻轻，为中间类型；F2代产生簇生型、中间型和正常型的分离，组合分离比有些符合1：2：1，有些不符，其正常穗型的比例在30％－40％之间。麦颖稻的簇生穗性状表现为部分显性。     

水稻直立穗性状评价与利用研究进展

１９８６～１９９３年研究结果表明，水稻可根据颈穗弯曲率划分为直立，半直立和弯曲３种穗型，穗型与群体生理生态特性有密切关系，直立穗型群体结构合理，冠层光照强度，温度，湿度及ＣＯ２等生态条件优越，中后期群体生长率高，直立穗型有利于提高耐肥抗倒性，与结实性，病虫害抗性及品质等并无直接关系，直立穗型生物产量高，缓和了穗数与穗粒数的矛盾，产量潜力大；直立穗型是由１对显性主效基因控制的。与株高等形态，解剖性状