1个新的玉米半透明皱缩胚乳突变体的遗传分析及基因定位

【目的】解析半透明皱缩玉米胚乳形成机制.【方法】以纯合玉米突变体M-E-479为供试材料,通过对M-E-479籽粒进行表型鉴定、遗传分析、主要成分测定及扫描电镜观察,构建定位群体,利用图位克隆技术对突变基因进行遗传定位.【结果和结论】M-E-479突变体胚乳中脂肪含量增加,蛋白质和淀粉含量下降,淀粉粒的大小、形状、排列空间发生改变;用F2群体将突变基因定位在10号染色体SSR标记bnlg1074与umc1506之间,两标记的遗传距离约为3.6 cM,两标记的物理距离约为2.2 Mb.可见M-E-479是一个新的玉米半透明皱缩胚乳突变体,突变性状是由隐性单基因控制.     

玉米隐性矮秆突变体的遗传分析与初步定位

利用3个回交后代分离群体结合混合分群法,对发现的玉米矮秆平展叶突变体的遗传机理进行了初步分析.结果表明,该突变体主要是由于植株节间长缩短而导致株高降低,同时穗上叶夹角接近直角,表现为典型的一因多效作用.遗传分析结果表明,该材料的株高与叶夹角变异由1对隐性基因控制.利用SSR标记将该基因定位在玉米第3染色体的3.05 bin,位于SSR标记umc2265和umc2166之间,遗传距离分别为2.5和5.4 cM.     

一个玉米叶夹角突变体的表型鉴定及遗传分析

玉米叶夹角是高密度育种的重要影响因子,与株型育种及产量高度相关;叶夹角相关QTL/基因的鉴定不仅有助于剖析叶夹角的遗传基础,也为玉米叶夹角及株型的遗传改良提供重要的分子靶点。以自交系‘LY8405’自然突变获得的突变体‘FU1603’为主要研究材料,开展叶夹角性状的表型鉴定、遗传分析及定位等试验。结果表明,与‘LY8405’相比,‘FU1603’穗三叶的叶夹角显著降低(P0.05),而且伴随有叶片卷曲等表型;且在植株的株型、穗部性状及籽粒性状上均发生了显著的改变(P0.05)。遗传分析表明‘FU1603’为一个单隐性核基因控制的突变体(χ~2值0.5)。采用BSA (Bulked segregant analysis)方法筛选到与突变位点紧密连锁的3个SSR标记C1-2、C1-16和C1-18,利用‘FU1603’与‘B73’自交系杂交产生的160个F_2单株开展了上述3个连锁标记的共分离分析;进一步利用此3个标记筛选后代重组交换单株,最终将控制叶夹角的突变位点定位在玉米第一染色体1.02 bin标记C1-18和C1-2之间9 Mb范围之内,为后续该位点的精细定位及克隆奠定良好的基础。     

玉米紫色叶突变体zmpl-1表型分析及基因定位

花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，因其良好的抗氧化功能，也是重要保健化合物，因此发掘玉米花青素分子代谢途径有重要价值。试验对玉米紫色叶突变体zmpl-1进行了表型分析、叶片花青素含量测定、遗传和重测序BSA-seq基因定位分析。结果表明，紫色叶性状在老叶中更严重；突变体紫叶中花青素含量较野生型大幅提高；紫色叶性状可能受3个隐性基因共同调控；重测序BSA-seq定位将该紫色叶性状控制基因定位在4条染色体上207.3 Mb的区间内，包括染色体第2条、第10条、第3条以及第5条。该研究为解析玉米花青素形成分子机制提供了参考。     

玉米籽粒含油量的遗传分析

为促进高油玉米品种的选育,以高油玉米自交系GY237和普通玉米自交系OH43杂交组合的6世代P1,P2,F1,B1,B2,F2为试验材料,采用主基因+多基因遗传模型分析方法,对玉米籽粒含油量的遗传特性进行研究。结果表明:玉米籽粒含油量的遗传符合一对加性+显性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型(D-0),B1,B2,F2的主基因遗传率分别为57.665 8%、0.763 4%和42.742 4%,多基因遗传率分别为25.556 2%、77.373 7%和42.742 4%,说明主基因和多基因在同一组合不同世代间有较大的差异。     

玉米籽粒发育突变体emp35的表型分析与基因定位

为解析玉米籽粒形成的遗传基础,探究Emp35基因在玉米籽粒发育中的作用,对籽粒缺陷突变体empty pericarp35（emp35）进行表型鉴定、胚乳细胞显微观察、胚乳贮藏物质含量测定及图位克隆。结果显示：突变体籽粒发育缓慢,明显小于同期发育的正常籽粒,成熟籽粒干瘪呈空皮状;胚乳细胞显微观察发现emp35的胚和胚乳发育严重滞后,胚乳细胞中线粒体结构异常;淀粉和蛋白质积累减少;F₂代分离果穗上正常籽粒与发育缺陷籽粒呈3∶1分离,表明籽粒缺陷表型由单个隐性核基因突变所致。采用集团分离分析法（bulked segregant analysis, BSA） 将Emp35定位于第8染色体 127.90~163.36 Mb区间,在该区间内开发了4个InDel标记,连锁作图将Emp35精细定位于139 571 117~146 176 858区间。     

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。     

谷子矮秆突变体si-dw4的遗传分析及基因定位

目前,矮化育种是解决谷田倒伏的有效手段,但育种中可利用的矮秆资源仍存在早衰和遗传基础不明确的问题,导致很难在育种中利用,因此对控制谷子株高相关基因的遗传和分子机制的研究具有重要意义。对经过自然突变形成的一个谷子突变体si-dw4进行表型鉴定、遗传分析和基因定位的研究。通过对比野生型ZT002的茎秆部性状,发现si-dw4的株高为35.9 cm左右,仅为野生型的27.4%;si-dw4的节间数目不变,相对应节间长度均显著变短。遗传分析表明,si-dw4的矮秆性状是隐性性状,且由主效基因控制。利用BSA(分离群体分组分析)与QTLseq相结合的方法对突变基因进行定位,将该基因定位在第5染色体的In5-6.23与In5-8.12标记之间的1.89 Mb区间内。这个隐性矮秆突变体的发现,为谷子实现矮化育种提供了可以利用的矮源,进一步丰富和发展了谷子矮化的分子机理。     

水稻白化突变体alb24的遗传分析及其基因定位

[目的]对水稻叶色发育缺陷突变体的研究有助于阐释高等植物叶绿体发育和光合作用所必需的基因网络。[方法]从籼稻品种华粳籼74发展的一个株系中出现幼苗期叶片白化、四叶期枯死的表型分离,通过与粳稻中花11构建F_2群体和分子标记,对突变体进行遗传分析和基因定位。[结果]该白化突变体由一对隐性核基因控制,暂命名为alb24,定位于第6染色体SSR标记RM276和Indel标记ID4955-1之间,遗传距离分别为5．0和0．1cM。[结论]ALB24基因的初步定位为进一步的精细定位和克隆该基因奠定了基础。     

普通玉米和高赖氨酸玉米杂交后代籽粒性状的表现及其遗传 …

利用５个普通玉米自交系和５个高赖氨酸玉米自交系,按Ｇｒｉｆｆｉｎｇ方法４模式配制双列杂交组合,分析了杂交Ｆ１代籽粒性状的遗传表现和配合力效应,从平均值看,普通玉米较高赖氨酸玉米在籽粒密度、百粒重和穗粒重性状上普遍为高,而籽粒含水量较低。普通玉米和高赖氨酸玉米杂交Ｆ１代籽粒性状介于中间,但明显偏向普通玉米,以硬质粒普通玉米作亲本可以改良高赖氨酸玉米籽粒的缺陷。配合力分析表明,同一亲本在不同性状间一般     

Phenotypic characterization and genetic mapping of the dwarf mutant m34 in maize

Plant height is one of the most important agronomic traits associated with yield in maize.In this study,a gibberellins(GA)-insensitive dwarf mutant,m34,was screened from inbred line Ye478 by treatment with the chemical mutagen ethylmethanesulfonate(EMS).Compared to Ye478,m34 showed a dwarf phenotype with shorter internodes,and smaller leaf length and width,but with similar leaf number.Furthermore,m34 exhibited smaller guard cells in internodes than Ye478,suggesting that smaller cells might contribute to its dwarf phenotype.Genetic analysis indicated that the m34 dwarf phenotype was controlled by a recessive nuclear gene.An F2 population derived from a cross between m34 and B73 was used for mutational gene cloning and this gene was mapped to a chromosome region between umc2189 and umc1553 in chromosome 1 bin1.10,which harbored a previously identified dwarf gene Zm VP8.Sequencing analysis showed a nucleotide substitution(G1606 to A1606)in the sixth exon of ZmVP8,which resulted in an amino acid change(E531 to K531)from Ye478 to m34.This amino acid change resulted in anα-helix changing to aβ-sheet in the secondary protein structure and the‘SPEC’domain changed to a‘BOT1NT’domain in the tertiary protein structure.Taken together,these results suggested that m34 is a novel allelic mutant originally derived from Ye478 that is useful for further ZmVP8 functional analysis in maize.     

Heredity and gene mapping of a novel white stripe leaf mutant in wheat

Spotted leaf(spl) mutant is a type of leaf lesion mimic mutants in plants. We obtained some lesion mimic mutants from ethyl methane sulfonate(EMS)-mutagenized wheat(Triticum aestivum L.) cultivar Guomai 301(wild type, WT), and one of them was named as white stripe leaf(wsl) mutant because of the white stripes on its leaves. Here we report the heredity and gene mapping of this novel wheat mutant wsl. There are many small scattered white stripes on the leaves of wsl throughout its whole growth period. As the plants grew, the white stripes became more severe and the necrotic area expanded. The mutant wsl grew only weakly before the jointing stage and gradually recovered after jointing. The length and width of the flag leaf, spike number per plant and thousand-grain weight of wsl were significantly lower than those of the WT. Genetic analysis indicated that the trait of white stripe leaf was controlled by a recessive gene locus, named as wsl, which was mapped on the short arm of chromosome 6 B by SSR marker assay. Four SSR markers in the F_2 population of wsl×CS were linked to wsl in the order of Xgpw1079–Xwmc104–Xgwm508-wsl–Xgpw7651 at 7.1, 5.2, 8.7, and 4.4 c M, respectively and three SSR markers in the F_2 population of wsl×Jimai 22 were linked to wsl in the order of Xgwm508–Xwmc494–Xgwm518-wsl at 3.5, 1.6 and 8.2 c M, respectively. In comparison to the reference genome sequence of Chinese Spring(CS), wsl is located in a 91-Mb region from 88 Mb(Xgwm518) to 179 Mb(Xgpw7651) on chromosome 6 BS. Mutant wsl is a novel germplasm for studying the molecular mechanism of wheat leaf development.     

Genetic mapping and expressivity of a wheat multi-pistil gene in mutant 12TP

We identified a wheat(Triticum aestivum L.) multi-pistil mutant from an F_2 breeding population in 2012, named 12 TP(three pistils in one floret). Genetic analysis showed that one dominant gene locus controlled the multi-pistil trait. Using homozygous normal and multi-pistil lines(near-isogenic lines; NILs) derived from the original mutant 12 TP, a simple sequence repeat(SSR) marker assay located the 12 TP locus on chromosome arm 2 DL. Four SSR markers were linked to 12 TP and their order was Xcfd233→Xcfd62-12 TP→Xwmc41→Xcfd168 at 15.85, 10.47, 2.89, and 10.37 cM, respectively. The average genetic expressivity of the trait ‘three pistils in one floret' was more than 98% in seven homozygous 12 TP lines; however, the average genetic expressivity in heterozygous F_1 plants was about 49%. Thus, the 12 TP is a semi-dominant gene locus, which differ from all previously reported multi-pistil mutants. Mutant 12 TP is a new useful germplasm for study of wheat floral development and for breeding of high yield wheat.     

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。     

拟南芥黄化突变体k60的基因作图定位

拟南芥黄化突变体k60是从甲基磺酸乙脂诱变的拟南芥突变体库中筛选得到的。该突变体表现为叶色发黄,生长迟缓,叶绿素含量降低。遗传分析发现其为单基因控制的隐性突变。利用遗传作图的方法将突变基因定位于拟南芥5号染色体上CH5-6.0到CH5-6.24两个分子标记之间的231 kb区间内。本项工作的研究结果为该突变基因的鉴定奠定了前期基础,并且为研究拟南芥黄化基因的功能提供了新的实验材料。      

不同类型玉米品种籽粒胚乳细胞增殖与籽粒建成的关系

【目的】研究不同类型玉米品种籽粒胚乳细胞增殖与籽粒充实期相关性状的关系。【方法】以紧凑型玉米品种(先玉335和郑单958)和平展型玉米品种(长城799和农大364)为试验材料,于授粉后3,5,7,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60 d取果穗中部籽粒,观测胚乳细胞数目、单粒质量、灌浆速率、淀粉含量、籽粒淀粉磷酸化酶和蔗糖转化酶活性等指标的变化动态,并分析不同玉米品种籽粒胚乳细胞增殖动态与籽粒灌浆期相关生理指标的关系。【结果】随着灌浆期的延长,不同玉米品种籽粒胚乳细胞数、单粒质量、淀粉含量均呈"S"型曲线增长,籽粒胚乳细胞数在授粉后20 d基本稳定。胚乳细胞数与单粒质量、淀粉含量和灌浆速率均呈极显著正相关;籽粒充实期的生理状态影响着籽粒灌浆,淀粉磷酸化酶和蔗糖转化酶活性在灌浆期呈现单峰曲线,但峰值出现时间因品种而异,紧凑型玉米酶活性最高点出现时间要晚于平展型玉米;籽粒胚乳细胞数与这两种酶活性均呈显著相关。【结论】玉米籽粒中胚乳细胞数与胚乳细胞的充实状态、籽粒单粒质量、灌浆速率、淀粉含量、淀粉磷酸化酶蔗糖转化酶活性均呈显著正相关;要提高玉米产量,应在灌浆前期提高胚乳细胞增殖速率和灌浆速率,保证光合产物快速充分地运送到籽粒中去,使籽粒淀粉积累达到最佳状态,进而达到高产。     

水稻黄叶突变体叶绿体超微结构与突变基因定位

对黄叶突变体-黄玉B的叶绿体超微结构和遗传特性进行研究。结果表明,野生型和突变体在相同的叶龄期,叶片内叶绿体个数差异不显著(P<0.05),但野生型的叶绿体基质浓厚、基粒片层堆叠比较整齐、有序,突变体基质较淡、基粒片层堆叠比较松散。遗传分析表明,该突变体黄叶性状受1对隐性基因控制,命名为xl(t);用SSR分子标记将xl(t)定位在第11染色体RM5349和RM21之间,遗传距离分别为0.82 cM和2.34 cM。