水稻小粒矮秆突变体sgd1(t)的表型分析及基因克隆

在日本晴T-DNA突变体库中筛选得到小粒矮秆突变体sgd1(t),经多代自交稳定遗传。sgd1(t)出现植株矮化、粒型圆小、叶色深绿和颖壳厚实等表型。茎秆及颖壳细胞扫描电镜结果表明,sgd1(t)茎秆细胞不能形成正常细胞列、维管束发育异常;颖壳表皮细胞排列紧密但不规则;GA信号转导途径响应正常。遗传分析表明突变体sgd1(t)的矮秆性状受一对隐性核基因控制。采用图位克隆方法,将sgd1(t)定位于第9染色体短臂Indel标记DF13和DF26之间,物理距离约为230kb。该区间存在已克隆的矮秆基因BC12/GDD1。测序结果显示,sgd1(t)在该基因第4个外显子发生由G到T的单碱基突变,导致第186位保守氨基酸由甘氨酸突变为缬氨酸。     

水稻矮生基因的克隆和功能研究进展

 矮生性是水稻最重要的农艺性状之一。矮秆基因参与水稻一系列的生理、生化过程,水稻矮生性基因的克隆和功能研究,对了解水稻矮秆性状与产量的关系十分重要。通过介绍水稻矮秆基因的类型和概念,对已克隆的水稻矮秆基因按功能分类详细列举了它们的结构、功能与经典遗传学的关系以及在育种上的利用价值。     

一个新的水稻小粒矮秆突变基因的遗传鉴定

水稻品系162d是一个新发现的水稻小粒矮秆突变体。通过对221个SSR标记位点的多态性分析证明162d是由蜀恢162突变产生的,162d和蜀恢162是一对近等基因系。对F1和F2代的遗传分析表明162d的矮生性由一对隐性基因控制。该基因的表型特点是株高为正常高度的1/4左右,籽粒为正常大小的1/4左右,结实很差,叶短而宽。该基因对赤霉素GA[sub]3[/sub]敏感,不位于d1基因所在的水稻第5染色体着丝点附近区域。因此,认为162d突变基因是一个新的水稻小粒矮秆基因。     

水稻半显性矮秆基因Si-dd1的表型分析和精细定位

以粳稻品种日本晴在组织培养过程中分离出来的一个半显性矮秆突变体Si-dd1为研究对象,通过形态学分析,发现与野生型日本晴相比,矮秆Si-dd1(AA)和半矮秆Si-dd1(Aa)植株的株高降低。结实率下降,生育期延长,一次枝梗和二次枝梗增加。激素处理结果表明突变体Si-dd1(AA)与野生型对油菜素内酯反应基本相同,而在高浓度赤霉素处理下,突变体Si-dd1(AA)表现为一定程度上的钝感。Western blot对GID2表达量分析也确定这一结果。组织切片实验表明,突变体Si-dd1(AA)相对于野生型叶片主脉气孔变小,叶肉细胞增多,茎维管束数目增加。遗传分析结果表明该突变体基因受一对核基因控制。进一步利用分子标记将该基因定位在水稻第6染色体约244 kb区间内,目前该区段并未发现已报道的矮秆相关基因。     

水稻颖壳类病斑突变体glmm1的鉴定与基因定位

【目的】鉴定水稻颖壳类病斑突变体，并进行基因定位，为基因克隆及其分子机制研究奠定基础。【方法】对野生型材料LR005和经EMS诱变得到的颖壳类病斑突变体glmm1(glume lesion mimics mutant 1)进行农艺性状分析、扫描电镜分析、DAB染色和全硅含量测定。glmm1与广亲和材料L422杂交获得的F2群体用于遗传分析，利用图位克隆和BSA-seq方法进行基因定位。【结果】突变体glmm1在抽穗10 d后颖壳和叶片逐渐出现褐色斑点，成熟后颖壳完全呈现褐色。与野生型相比，突变体的株高、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等都极显著降低。DAB染色表明glmm1颖壳和叶片的活性氧含量增多；扫描电镜显示突变体颖壳和叶片表面硅质细胞皱缩。遗传分析结果表明，突变体glmm1的颖壳类病斑表型受到一对隐性基因控制。利用glmm1与L422的F2分离群体，通过图位克隆和BSA-seq等策略将glmm1定位在水稻第2染色体上68 kb的区间内。该区间内有10个候选基因。序列分析发现该区间仅有一个SNP位点，位于基因Lsi1(LOC＿Os02g51110)的第5个外显子上，导致第238位氨...     

水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和精细定位

【目的】鉴定和克隆花器官发育相关基因,为进一步研究水稻花发育的分子机制奠定基础。【方法】在大田常规种植条件下比较了突变体dps2 (Defective pistil and stamens 2)和野生型春江06的主要农艺性状及花器官形态特征差异;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;qRT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。【结果】dps2突变体抽穗期变长,不能正常扬花,雄蕊和雌蕊皱缩且花药和柱头数目增多;进一步研究发现,dps2突变体花药腔室塌陷,内无可见小孢子,即使部分花药形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状。此外,突变体胚囊育性也受到影响;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,该基因位于第4染色体短臂上91.2kb的区间内,区间内未见花器官发育相关基因的报道。qRT-PCR检测发现,水稻ABCDE模型中的B类、C类和E类基因的表达在突变体中显著升高。【结论】dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致完全不育,推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。     

水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和精细定位

【目的】鉴定和克隆花器官发育相关基因,为进一步研究水稻花发育的分子机制奠定基础。【方法】在大田常规种植条件下比较了突变体dps2 (Defective pistil and stamens 2)和野生型春江06的主要农艺性状及花器官形态特征差异;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;qRT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。【结果】dps2突变体抽穗期变长,不能正常扬花,雄蕊和雌蕊皱缩且花药和柱头数目增多;进一步研究发现,dps2突变体花药腔室塌陷,内无可见小孢子,即使部分花药形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状。此外,突变体胚囊育性也受到影响;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,该基因位于第4染色体短臂上91.2 kb的区间内,区间内未见花器官发育相关基因的报道。qRT-PCR检测发现,水稻ABCDE模型中的B类、C类和E类基因的表达在突变体中显著升高。【结论】dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致完全不育,推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。     

水稻温敏转绿突变体osv15的鉴定和遗传分析

【目的】本研究旨在鉴定和克隆水稻温敏转绿新基因,揭示其参与叶绿体发生发育和光合作用的分子机制,为高光效育种提供理论支撑。【方法】利用辐射诱变的方法,从粳稻品种日本晴中筛选获得叶片黄化突变体osv15,并对其表型、农艺性状和遗传方式进行详细分析。构建了突变体与Kasalath的F₂群体,利用多态性分子标记对目的基因进行定位和测序分析。【结果】osv15幼苗期在22℃低温下叶片黄化,叶绿素含量仅为野生型的10%,光化学效率下降,叶绿体结构异常;随着温度的升高,osv15的叶色由黄转绿,30℃时叶绿素含量恢复到野生型的68%,光化学效率和叶绿体发育与野生型相近。在自然环境下,osv15突变体从苗期至成熟期均表现为叶片黄化,且株高、分蘖数和产量等农艺性状与野生型相比差异显著。遗传分析表明osv15突变体的表型由一对隐性核基因控制。将OsV15基因定位到第6染色体多态性标记S4和S5之间84 kb的区间内,定位区间测序发现突变体中编码分子伴侣蛋白的基因Cpn60β1(LOC_Os06g02380)发生单碱基缺失。【结论】osv15是一个新的水稻温敏转绿突变体,Cpn60β1可能为突变基因。     

一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位

【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体,命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F_2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F_2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F_2群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。     

水稻多分蘖矮秆突变体d63的遗传分析与基因定位

 多分蘖矮秆突变体d63来源于SARⅢ二倍体与明恢63杂交得到的双胚苗株系的自然突变。与野生型相比,其株高显著下降,分蘖明显增多,剑叶变细变短,结实率和千粒重均大幅下降。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性单基因控制。该基因位于水稻第8染色体短臂上距离RM22195约0.4 cM的位置。用水稻基因组注释软件Rice Genome Annotation预测,发现从端粒区至RM22195间共有14 个注释基因,未发现已经报道的与株高、分蘖相关的同源基因。因此,推测D63可能是一个未被报道的新基因。     

Genetic Identification of a New Small Grain Dwarf Gene in Rice

The plant material used in the study was rice line 162d, a new small grain dwarf mutant. Polymorphic analysis of 221 SSR loci demonstrated that 162d derived from a semidwarf variety Shuhui 162 through mutation, and 162d and Shuhui 162 were just a pair of near isogenic lines. Genetic analysis of Fl and F2 populations suggested that dwarfism in 162d was controlled by a single recessive gene. Phenotypic characteristics of the mutant gene were that plant height was about a quarter of normal height, grain size about a quarter of normal size, leaf was short and broad, and seed setting rate was very low,compared with the near isogenic line Shuhui 162. The mutant gene was sensitive to gibberellin (GA3) treatment and did not located on the region near the centromere of rice chromosome 5, where dl gene located. Therefore, it was concluded that the mutant gene of 162d was a new small grain dwarf gene in rice.     

Genetic Identification of a New Small Grain Dwarf Gene in Rice

The plant material used in the study was rice line 162d, a new small grain dwarf mutant. Polymorphic analysis of 221 SSR loci demonstrated that 162d derived from a semidwarf variety Shuhui 162 through mutation, and 162d and Shuhui 162 were just a pair of near isogenic lines. Genetic analysis of F1 and F2 populations suggested that dwarfism in 162d was controlled by a single recessive gene. Phenotypic characteristics of the mutant gene were that plant height was about a quarter of normal height, grain size about a quarter of normal size, leaf was short and broad, and seed setting rate was very low,compared with the near isogenic line Shuhui 162. The mutant gene was sensitive to gibberellin (GA3) treatment and did not located on the region near the centromere of rice chromosome 5, where dl gene located. Therefore, it was concluded that the mutant gene of 162d was a new small grain dwarf gene in rice.     

空间诱变水稻矮秆突变体CHA-1对赤霉素的反应及其遗传分析

应用不同浓度的赤霉素（GA[sub]3[/sub]）溶液在苗期处理CHA-1特华占原种、日本晴、矮脚南特等4个材料,研究它们对GA[sub]3[/sub]反应的敏感性。结果表明,经空间诱变的矮秆突变体在苗期对GA[sub]3[/sub]的反应敏感,但与已知带[i]sd-1[/i]基因的籼、粳稻代表品种矮脚南特、日本晴敏感性有差异。进一步的遗传分析表明,控制CHA-1的一对隐性矮秆基因与[i]sd-1[/i]基因不等位。     

籼稻矮化多分蘖突变体gsor23的基因克隆与表达分析

 矮化多分蘖突变体gsor23是籼稻品种Indica9经γ射线辐射后获得的。遗传分析表明其矮化多分蘖表型受一个隐性基因控制,并将突变基因定位在第1染色体长臂上InDel标记C1 WT2与C1 WT4之间。这两个标记之间物理距离为386 kb,其间包含一个抑制植物分枝的基因D10。对gsor23中的D10基因测序发现编码区第404位的碱基C缺失,导致从第135位氨基酸开始移码突变。gsor23的突变位点与已报道的粳稻背景的d10 1和d10 2突变体不一样,是D10基因一个新的等位突变体。D10编码的类胡萝卜素裂解双加氧酶8 (carotenoid cleaving dioxygenase, CCD8),是抑制分枝的新型植物激素独脚金内酯(strigolactones, SLs)合成途径中的关键酶之一。用SLs人工合成类似物GR24处理gsor23,其多分蘖表型受到抑制。实时 RT PCR结果显示D10在水稻根部表达量较高,叶片较低。在突变体gsor23中,参与 SLs合成的基因D10上调表达,而可能参与SLs信号转导的基因D3和D14表达下调。     

水稻矮化突变体ddu1的遗传分析和分子定位

 利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种兰胜获得了一个能稳定遗传的矮化突变体ddu1。GA3点滴诱导水稻第2叶叶鞘伸长和α 淀粉酶诱导反应表明,ddu1并非为GA的缺陷型和信号传导阻碍矮化。将该突变体与籼稻浙辐802、明恢63和粳稻品种日本晴进行正反交配组,遗传分析表明该突变体受隐性单基因控制,而等位性检测表明ddu1与d1、d18、eui1和eui2均不等位。通过SSR和STS分子标记对F2代分离群体进行遗传定位,将该基因定位于第7染色体SSR标记RM427附近,随后又发展了多对有多态性的SSR和STS分子标记,最终将该基因定位于STS标记R5309和R3742之间,遗传距离分别为0.4和2.0 cM。     

甘蓝型油菜特异矮秆直立株型DW871株高的遗传分析

      矮秆、紧凑株型是油菜抗倒性和稳产性的重要因素。新型矮秆甘蓝型油菜材料DW871具有花序花蕾呈散生状的类甘蓝花序特征，花序或果枝从初花直至收获均表现挺直不弯曲，不串枝，果枝中偏短，着果密，茎秆坚硬，株型紧凑，抗倒性特强等辅助标记性状。本研究分别以DW871为父母本，通过构建不同世代的群体对该品系的株高性状进行遗传分析，辅以其它标记性状进行验证。结果表明源自DW871株高性状为1对显性主基因控制，不存在细胞质效应，但是存在修饰基因的影响，表现数量性状的遗传特征。DW871为适宜机械化或轻简化种植的中矮秆甘蓝型油菜新品种的选育提供了新的种质资源。     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】 蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F₂群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】蜡质是植物表面的一种重要保护物质，筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号，从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1，考查突变体的形态特征和农艺性状，利用突变体与02428杂交的F2群体定位目标基因，并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比，wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征；在农艺性状方面，突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低，但有效穗数显著高于野生型；遗传分析表明，wax1的突变表型受一对隐性核基因控制，将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间，物理距离约为49.8 kb；定位区间内的测序结果表明，突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变，导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达，同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少，同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。