水稻淡黄叶突变体pyl3的鉴定和基因定位

利用⁶⁰Co-γ辐射诱变籼稻骨干恢复系川恢907(R907),从突变体库中筛选获得一份淡黄叶突变体pyl3 (pale yellow leaf mutant 3)。为揭示pyl3突变体淡黄叶表型的调控机制,本研究对该突变体和野生型进行表型鉴定、主要农艺性状和基因定位分析。结果表明,从苗期开始pyl3突变体整个生育期表现淡黄叶表型;与野生型相比,pyl3在苗期叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低;成熟期pyl3的株高、穗长、穗粒数和结实率等农艺性状指标均显著下降。遗传分析结果表明,pyl3突变体的表型由一对隐性核基因控制。利用分子标记连锁分析的方法将该基因初步定位于第3号染色体上InDel标记M4和M6之间,物理距离约为3.2 Mb。进一步基于BSA全基因组重测序和Sanger测序分析发现,pyl3突变体在定位区间内编码Mg-原卟啉Ⅸ螯合酶CHLI亚基的基因编码区第1 034位碱基C突变为碱基T,导致编码的第345位的半胱氨酸(Cys)突变为酪氨酸(Tyr)。pyl3突变体中携带的CHLI^pyl3是已报道黄绿叶基因chl9/chli的新等位基因。qRT-PCR分析结果显示,pyl3突变体中叶绿素合成和光合作用相关基因的表达发生变化。本研究为进一步解析CHLI基因调控水稻叶色的分子机制提供了新的遗传材料和理论依据。     

水稻不育系培矮64S的空间诱变效应及后代的SSR分析

对经过卫星搭载的培矮64S种子及后代进行了有关性状研究和SSR标记分析,结果表明:培矮64S空间诱变后代SP1代发芽率、存苗率、株高、抽穗期、株叶型的性状与对照相比没有明显变化;但SP2代在株高、粒型和育性等性状上发生了变异;从SP3代中获得柱头比培矮64S明显增大的变异株系,这对于改良培矮64S的异交结实率和提高制种产量具有重要意义。此外,对10个SP3变异株进行SSR分析结果表明,扩增片段数目变化约占55.21%,扩增片段分子量变化约占44.79%,空间诱变引起的变异可能是以DNA缺失-重复为主。SSR座位的变异频率平均为23.33%,变异座位在水稻基因组中是随机分布的。     

水稻光温敏核不育的分子与表观调控机理

两系法杂交水稻(Oryza sativa)的核心是光温敏核不育系,近年来对光温敏核不育系的研究取得了巨大进展.本文概述了光温敏雄性核不育基因的定位与克隆、育性转换机理、不育分子机制以及光温敏核不育的表观调控新进展,并对光温敏核不育的表观遗传学研究前景进行展望,以期为两系杂交水稻育种提供理论指导.     

水稻光叶性状基因gl1的精细定位与候选基因分析

光叶水稻是一类在叶片和谷粒等表面都光滑无毛的水稻,是美国南部和非洲一些国家的主栽品种。已有研究表明水稻的光叶性状受一对位于第5染色体上的隐性基因gl1控制。本试验旨在对gl1进行精细定位,分析候选基因,为最终克隆gl1基因、研究毛状体形态建成的调控奠定基础。首先根据与gl1连锁的RFLP标记在第5染色体上的大致位置,有...     

水稻温敏不育系育性鉴定及繁种水温处理系统的设计和应用

水稻温敏不育系育性敏感期处于某种温度条件下表现雄性不育，与父本可配制杂交种；处于另一温度条件下则可育，能自交繁殖种子。使不育过渡到可育的育性转换温度决定着两系法杂交稻制种风险的大小。因此，确定水稻温敏不育系的育性转换温度，筛选导致不育起点温度低的温敏不育系已成为水稻两系法育种的技术关键。本研究的处理系统利用空调机制冷、加热，温控仪自动控温，水温在17～30℃之间可调。水温控制池与植株处理池中的水不断循环，从而达到植株处理池中的水温长期稳定，保持在研究所需要的范围内，完全能满足温敏不育系育性鉴定与繁种的要求     

水稻光叶性状基因gl1的精细定位与候选基因分析北大核心CSCD

光叶水稻是一类在叶片和谷粒等表面都光滑无毛的水稻,是美国南部和非洲一些国家的主栽品种。已有研究表明水稻的光叶性状受一对位于第5染色体上的隐性基因gl1控制。本试验旨在对gl1进行精细定位,分析候选基因,为最终克隆gl1基因、研究毛状体形态建成的调控奠定基础。首先根据与gl1连锁的RFLP标记在第5染色体上的大致位置,有选择地用第5染色体上的部分微卫星(SSR)标记研究热带光叶粳稻(AP9)与毛叶籼稻(浙恢7954)的杂交分离群体中与光叶性状的共分离,获得了与gl1连锁的SSR标记RM17990。在此基础上,采用与RM17990相邻的更多SSR标记以及插入/缺失(InDel)标记将gl1定位在RM17759～RM17831之间(物理区间为538kb～1.649Mb)。为进一步缩小范围,发展了毛细管电泳方法和能够识别单碱基多态性(SNP)的四引物扩增受阻突变体系-PCR(Tetra-primer amplification refractory mutation system PCR,ASPCR)标记,将gl1的区间缩至770.5～977.1kb之间。结合其他实验室有关gl1定位的最新结果,本研究将gl1定位在971～977.1kb之间,并对其中的全部4个注释基因进行测序分析,发现只有LOC_Os05g02750的5’端非翻译区在光叶水稻和毛叶水稻之间存在一个碱基差异,该差异可能是造成光叶突变的原因。     

利用分子标记辅助选择和花药培养改良光温敏不育系Y58S的稻瘟病抗性

Y58S是广泛应用的优良两系光温敏核不育系水稻品种。本研究通过分子标记辅助选择、花药培养与传统的回交技术相结合,将一全生育期广谱高抗稻瘟病基因R6导入Y58S,改良其稻瘟病抗性。根据改变激素的含量配制了4种诱导培养基,经比较发现激素配比为2,4-D3mg/L、KT1mg/L、NAA2mg/L的Y3培养基为Y58S背景材料花药培养的最佳培养基,其诱导率为15.08%,绿苗率为2.89%。本研究还获得1个含有R6基因的DH系,暂命名为YLH1,在远安自然诱发条件下稻瘟病抗性鉴定表明其分蘖期叶瘟抗性、抽穗期叶瘟抗性和穗颈瘟抗性均比对照Y58S显著提高。本研究表明花药培养和分子标记辅助选择相结合是改良光温敏核不育水稻稻瘟病抗性的快速、有效方法之一。     

辣椒CDPK基因家族的鉴定、进化与表达分析

钙依赖性蛋白激酶(CDPK)在植物细胞钙信号转导中起重要作用。为筛选鉴定辣椒CDPK基因家族,探讨其基因功能及进化模式,本研究利用生物信息学方法,在辣椒品种遵辣1号基因组中对其进行系统鉴定分析;同时,与辣椒品种CM334基因组进行比较分析。结果表明,遵辣1号基因组中共鉴定获得30个CDPK基因,分布在11条染色体上,命名为CaCDPK01~CaCDPK30。其中,有6对CaCDPK基因发生了片段复制。辣椒CDPK基因家族可分为4个亚族,亚族间基因数目及结构差异较大,Ⅳ亚族最保守。CaCDPKs在辣椒不同组织及成熟的不同阶段中具有表达特异性,部分基因对之间表达趋势相关性较高。在2个辣椒品种中,CDPK基因也发生了明显分化。本研究为深入解析CaCDPKs基因功能及进化模式奠定了重要的理论基础。     

水稻南方黑条矮缩病毒湖南鼎城株系S10片段的基因组序列分析

运用RT-PCR技术克隆了水稻南方黑条矮缩病毒（southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV）湖南鼎城株系的基因组S10片段（SRBSDV-HuNDCS10）,并对其全序列进行了测定和生物信息学分析。结果显示,SRBSDV-HuNDC S10片段全长为1797bp（登录号：JQ337964）,含有1个ORF,编码557个氨基酸残基的衣壳蛋白,推测分子量约62.6kD,推测等电点为7.62,与已报道的广东、海南和云南分离物病毒的S10作比较,它们的核苷酸相似性分别为99.7%、99.0%和98.4%,氨基酸相似性分别为100.0%、99.5%和99.3%。对SRBSDV-HuNDCS10及部分Fijiviruses病毒对应片段在5＇URT与3＇URT存在的保守序列和互补序列进行了归纳,对其ORF编码的氨基酸序列进行了motif查找,得到该属（Fijiviruses）氨基酸序列的10个保守区段。此外,进行了糖基化位点、磷酸化位点及B细胞抗原表位预测,发现了3个可能的N端豆蔻酰基化位点,可能与病毒的侵染机制有关。     

水稻早衰突变体lst的生理分析与基因定位

本研究报道了一个来自EMS诱变优良恢复系浙恢7954的新水稻早衰突变体lst(Leaf senescence at tillering stage),其最主要的表型特点是叶片上出现锈色衰老斑,通过荧光共聚焦倒置显微镜观察和透射电子显微镜镜观察表明lst的叶绿素荧光减弱,叶绿体结构异常。生理生化分析发现lst突变体剑叶在早衰性状出现时,与野生型相比,其叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低;O2-、H2O2、MDA含量升高,保护酶系统SOD和CAT活性降低。遗传分析表明,该突变体受1对隐性核基因控制,利用200株日本晴/lst的F2隐性定位群体,最终将LST基因定位在第3染色体SSR标记RM3646和InDel标记IAC120537-1,2之间,共171kb,含两个BAC,30个基因,这为基因的克隆和功能研究奠定了基础。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl15的鉴定和基因定位

由籼稻品系杂交后代中发现1个黄绿叶突变体,命名为ygl15。为揭示突变体ygl15叶色变异机制,对其进行了表型鉴定和基因定位分析。结果表明,突变体ygl15从苗期开始表现为黄绿叶,叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量较野生型显著下降,并最终导致其农艺性状受到影响,表现为株高、有效穗数、单株总粒数和单株实粒数显著下降,穗长、每穗粒数和结实率的变化不显著,千粒重略有提高;基因表达分析表明,突变体ygl15叶片中,叶绿素合成和光合系统相关的基因表达上调,但血红素合成相关的基因表达下调或不变。遗传分析表明,ygl15的突变表型受1对细胞核隐性基因控制。以突变体ygl15和中花11杂交的F_2群体为定位群体,经过初步定位和精细定位,将ygl15基因定位在水稻第3号染色体上的分子标记M08124～M08175之间,物理距离约79 kb。本研究结果为进一步克隆ygl15突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。     

水稻窄叶突变体zy103突变基因鉴定

为通过叶形相关基因定位与克隆解析水稻叶形变异的分子机制,本研究以籼稻品种9311与粳稻品种豫粳6号的杂交F₇株系中发现的窄叶突变体zy103为试验材料,应用(zy103/9311)F₂、F₃分离群体对窄叶基因进行精细定位及候选基因预测。表型分析表明,突变体zy103出现全生育期叶片变窄微卷、株高及结实率降低、成熟种子弯曲变形等变异表型。遗传分析和基因定位结果表明,突变体zy103受1对隐性核基因控制,该基因被定位于第12号染色体195.4 kb的区间内,此区间内共预测了28个编码基因。对区间内与水稻叶形态建成相关的OsCSLD4(LOC_Os12g36890.1)基因进行测序,结果表明,突变体中OsCSLD4基因的编码区第2外显子第3 472~第3 479处有8个核苷酸(TGTGCCAC)缺失,造成移码突变,导致原编码蛋白第Ⅶ和第Ⅷ跨膜区保守功能结构域丢失,推测OsCSLD4是引起突变体zy103窄叶突变的目的基因。本研究结果为解析水稻窄叶形成的分子机理和水稻理想株型育种奠定了一定的理论基础。     

水稻叶早衰突变体es33的鉴定和基因定位

利用甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变单季常规晚粳稻浙粳99,获得叶早衰突变体es33。为揭示es33突变体早衰的分子调控机制,以野生型浙粳99为对照,对突变体进行表型鉴定,统计农艺性状和测定光合性能,并对早衰基因ES33进行定位。结果表明,突变体es33幼苗在播种后第10天,第2和第3叶的叶尖出现明显干枯早衰现象,与野生型相比,分蘖盛期叶片光合色素含量降低、叶绿体结构疏松、光合作用减弱、部分酶活性降低,成熟期植株矮小、分蘖少、衰老严重。遗传分析结果表明,突变体es33早衰性状受一对隐性核基因控制,利用基因定位和重测序技术,将控制该性状的基因定位在水稻第3号染色体上的SSR标记STS-15和G24之间,物理距离为977.8 kb,经测序确定LOC_Os03g31550为候选基因;ES33基因第11个外显子发生4个碱基的缺失,造成移码突变,导致蛋白(黄嘌呤脱氢酶)翻译提前终止;通过系统发育树分析和氨基酸序列比对得知,ES33蛋白在禾本科作物中高度保守。本研究结果为进一步探究早衰基因ES33的功能奠定了基础。     

水稻淡黄叶突变体xws的光合特性与基因定位

为了解析水稻叶绿体发育和高光效育种中光合作用的机理,本研究以不育系P88S群体中发现的一株淡黄叶自然突变体xws为试验材料,对该突变体进行表型鉴定和光合特征分析,并对其进行精细定位和候选基因分析。结果表明,xws在整个生育期叶片、茎和穗均呈淡黄色。与野生型相比,xws叶片、茎和穗的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著下降。透射电镜观察结果发现,与野生型相比,xws嗜锇小体消失,类囊体数量减少。xws的净光合效率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度和叶绿素荧光参数与野生型相比均降低。以xws与R032杂交的F₂群体作为定位群体,将基因精细定位至水稻第3号染色体分子标记WY242和WY119之间,其物理距离为51.7 kb。本研究结果为进一步研究水稻叶绿体发育,从而提高水稻光合作用和分子调控网络途径提供了理论支撑。     

水稻早衰突变体els-R7954的遗传分析和初步定位

为了深入研究水稻早衰机理,找到有效消除和延缓植株早衰的方法,本研究通过350Gy60Co-γ射线辐照水稻浙恢7954干种子,获得1份特异性水稻早衰突变体。观察该突变体生物学性状,发现苗期生长正常,分蘖末期叶片出现早衰现象,灌浆期整个植株枯黄,早衰现象非常明显,将其暂名为elsR7954(early leaf senescence)。遗传分析和基因定位发现,els-R7954受单隐性核基因控制,位于第2染色体SSR标记RM530和RM3774之间,距RM530约5.0c M。为进一步克隆该基因,丰富叶片早衰的分子机制奠定了一定基础,也为研究水稻早衰,最终提高产量和品质提供可能。     

水稻雄性不育突变体dtp1的细胞学分析与基因定位

本研究利用⁶⁰Co-γ辐射诱变松香早粳种子获得一个稳定遗传的水稻雄性不育突变体dtp1,为了研究其不育的发生机制并克隆目的基因,对其进行形态学观察、细胞学分析和基因定位。结果表明,dtp1突变体能完成正常的营养生长,但花药瘦小呈浅黄色,属无花粉型雄性不育突变体。石蜡切片的分析结果发现dtp1突变体能进行正常的减数分裂,与野生型(WT)相比,在小孢子发育时期dtp1突变体绒毡层染色较浅、小孢子形状不规则,后期绒毡层异常膨大,小孢子不能形成花粉粒。遗传学分析结果表明dtp1突变体受单隐性核基因控制,通过图位克隆的方法将DTP1基因定位在7号染色体SYrbC7-2680809和SYrbC7-2832575之间,物理距离为151.7 kb,共包含14个开放阅读框。本研究为进一步进行DTP1基因的克隆与功能分析奠定了理论基础。     

一个水稻类感干尖线虫卷叶突变体的遗传分析与基因定位

筛选和鉴定水稻卷叶突变体是研究叶片形态建成机理的前提.本研究利用甲基磺酸乙酯对常规粳稻秀水09进行诱变,获得了一个稳定遗传的类感干尖线虫卷叶突变体(nematode infestation mimic rolling leaf mutant,nir).与野生型相比,nir全生育期叶尖卷曲、枯萎,表型与干尖线虫侵染症状相似.此外,突变体植株矮小,叶片表面较光滑,有效分蘖数少.采用nir与秀水09杂交的F2群体进行遗传分析,结果表明nir的类感干尖线虫卷叶性状受一对隐性核基因控制.利用nir与籼稻93-11杂交获得的F2群体,采用分子标记技术将目的基因最终定位在水稻第二染色体2 ～ 88w和2～82w之间,遗传距离为1.1 cM,物理距离245 kb.研究结果表明,nir很可能是一个尚未报道的新基因,进一步克隆nir基因有可能揭示与现有报道的卷叶基因不同的卷叶调控机理,为筛选理想株型、培育高产水稻品种提供理论基础和供试材料.     

水稻白条纹转绿突变体wsl887的鉴定和基因定位

温敏型水稻叶色突变基因的挖掘可以丰富水稻遗传资源,且为研究低温调控叶绿体发育机制的材料。本研究利用⁶⁰Co射线辐射诱变贵州地方稻种资源桥港珍珠米,获得一个新的白条纹转绿突变体wsl887。通过表型鉴定和主要农艺性状调查可知,在自然条件下wsl887叶幼苗呈现白条纹表型,成熟后主要农艺性状与野生型相比均无显著差异;在20℃条件下wsl887叶片呈现白化,光合色素含量显著降低;在25℃条件下wsl887叶片呈现白色条纹,光合色素含量显著升高;在30℃条件下wsl887叶色与野生型无明显差异,光合色素含量无显著差异。透射电镜观察显示,在20℃条件下,wsl887叶肉细胞中无叶绿体或者叶绿体发育畸形;在30℃条件下,wsl887叶绿体数量和形态均恢复正常。qRT-PCR分析表明,wsl887在20℃和30℃条件下,与野生型相比,部分光合色素代谢途径基因、光合作用及线粒体电子传递相关基因的表达水平呈现不同程度的变化。遗传分析表明,wsl887突变体的表型受一对隐性核基因WSL887控制,该基因被定位于2号染色体上的SSR标记RM262和RM5427之间,物理距离为743.6 kb。该白条纹转绿突变体wsl887是一个新的温敏型叶色突变体,在自然条件下其主要农艺性状没有发生显著变化,未对植株产量造成影响,因此在杂交水稻上具有较大的应用价值。在不同温度条件下,由细胞质编码的基因表达量均显著减少,由此推测该突变基因可能与细胞质中叶绿体的发育有关。本研究结果为进一步克隆wsl887突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。