籼稻93-11类病斑突变体的特征研究

水稻类病斑突变体是研究系统性抗病机理的理想材料。通过对籼稻93-11干种子进行辐射诱变,筛选获得了156株稳定遗传的水稻类病斑突变体,根据病斑表现型将其分为9类。突变体的病变组织大部分从播种后4~5周开始出现。通过体外接种试验,发现与野生型93-11相比,spl078和spl104对白叶枯病和稻瘟病的抗性增强。用荧光定量PCR技术对spl073,spl078和spl104中抗病相关基因PBZ1,POC1,PR1,PAL3和POX22.3的表达情况进行研究,结果表明,spl078和spl104中这些基因的表达水平高于野生型和其它突变体。进一步研究类病斑的产生与抗病通路标记基因之间的关系显示,这些标记基因在病斑形成过程中表达明显变化;而病斑形成后,表达相对稳定。本研究结果为进一步研究水稻广谱抗病机制和抗病育种提供了良好的实验材料。     

水稻类病变突变体lmm1的诱发与初步分析

用1.0%化学诱变剂EMS处理抗稻瘟病水稻品种Katy,获得一个水稻类病变坏死突变体,命名为lmm1。与对照Katy相比,该突变体的主要农艺性状表型发生了显著变异:植株变矮,分蘖数和千粒重显著减少。遗传学分析研究表明,该突变为单基因细胞核隐性突变。经稻瘟病与纹枯病真菌人工接种实验,结果表明该突变体比对照Katy具有更强的广谱抗性,表明lmm1对于提高水稻广谱抗性具有一定的价值。     

玉米叶色突变体研究进展

叶色突变体是研究玉米光合作用和光建成的宝贵材料,对于玉米叶色相关基因的克隆和功能分析,以及提高光合效率和玉米产量方面具有重要意义。简介了elm1淡绿叶突变体、elm2黄绿叶突变体、ygl-1黄绿叶突变体、vyl黄叶突变体、nec-t黄化类病变突变体这五个典型的叶色突变体,以及玉米叶色突变体诱变方法;根据玉米叶色突变体的研究现状及玉米突变体数据库,对23个已知的玉米突变体基因名、基因ID、性状描述及相关图片进行整理总结,并对其基因在染色体上的位置进行了标注。以图片和表格的形式归纳了玉米叶色突变形成机理研究成果。最后,提出问题并做了展望。     

花生突变体研究进展

花生是我国重要的油料作物。由于栽培种花生遗传基础狭窄,常规育种难以培育出突破性新品种。而创制突变体是一种快速、有效获得具有优异性状花生新种质进而培育新品种的重要途径。本文就植物突变体创造途径、花生突变体研究现状及利用情况进行了概述,并对下一步工作进行了展望,旨在为花生突变体的创制和利用提供参考。     

植物类病斑突变体的信号途径与抗病性研究进展

本文综述了与植物类病斑突变体相关的抗病信号转导途径,包括水杨酸途径、乙烯茉莉酸途径、活性氧的调节、程序性细胞凋亡,特别是过敏反应与植物抗病性的联系。类病斑一直作为一种抗性初始选择策略加以利用,这些发生机理的深入阐述,可望为定向选择出具有育种直接利用的抗病材料提供理论指导。     

T-DNA插入突变在植物营养研究中的应用

随着拟南芥整个基因组序列测定的完成,T-DNA插入形成的功能缺失(Loss-of-function)突变体和功能获得型(Gain-of-function)突变体,已经越来越多地运用到植物的各种代谢研究中。它可以作为有效的工具从基因的结构、功能、表达上来了解植物营养机制,从而为遗传工程改良植物本身的营养特性来适应贫瘠、盐碱化、酸害以及重金属危害等不良的土壤环境提供了条件。本文综述了T-DNA的结构、转化过程、侧翼序列的获得,以及T-DNA插入诱变在植物营养胁迫研究中的应用。     

拟南芥nos1突变体对盐胁迫阳离子和阴离子的响应

植物对阴离子和阴离子的吸引是植物括盐性调控的重要内容。为了阐明拟南芥对中性盐中阳离子和阴离子抗性机制,本试验以拟南芥nos1(nitric oxide synthase1)突变体为材料,用Na2SO4、Na Cl、K2SO4、KCl作为盐胁迫因子,研究了突变体的根弯曲百分率、根长、株高、鲜重、存活率以及渗透调节物质脯氨酸和丙二醛含量的变化。拟南芥nos1突变体在4种不同盐胁迫下,呈现出不同的抗性,Na2SO4和Na Cl中突变体的根长显著高于K2SO4和KCl处理的材料,KCl中突变体的株高和鲜重显著高于Na2SO4和Na Cl中。随着盐浓度升高,突变体存活率显著低于对照,KCl中突变体的存活率显著高于Na2SO4和Na Cl中。另外突变体在Na2SO4和Na Cl中脯氨酸含量和丙二醛含量显著高于K2SO4和KCl处理的样品。这些结果表明突变体对盐胁迫下的阳离子和阴离子抗性机制存在显著差异,阳离子相同时,突变体对SO42-盐胁迫更敏感,阴离子相同时,突变体对Na+盐胁迫更敏感。本试验为提高作物抗盐性和生物技术改良提供理论依据。     

番茄矮化突变体dl的鉴定及遗传分析

突变体是研究植物基因功能和培育作物新品种的重要材料。前期从番茄转基因材料中发现非转基因功能的且稳定遗传的一个矮化突变体dl(dwarf line)。为明确该突变体的表型特征及遗传规律,本研究比较了突变体dl与原野生型LA4024在不同发育阶段的表型差异。结果发现:同野生型相比,突变体dl植株节间变短、明显矮化、分枝变多、根系不发达,叶片、花、果实及种子等组织器官明显变小。外源喷施赤霉素能使矮化突变体株高恢复到野生型水平,而外源喷施生长素不能恢复突变体植株的矮化表型,表明该突变体为赤霉素缺陷型突变体。对突变体dl与LA4024构建的F1、F2及BC1群体的遗传分析表明,dl的突变性状由隐性单基因控制。本研究为该矮化突变基因的定位克隆及功能分析提供了依据。     

TAIL-PCR和 Tn5 转座子质粒拯救法快速分离水稻条斑病菌致病相关基因

构建植物病原菌突变体库是进行新基因发掘和功能基因组学研究的有效途径之一。为了快速准确地确定Tn5的插入位点和相应的功能基因,本研究采用TAIL-PCR和Tn5转座子质粒拯救两种技术对本实验室在筛选Tn5转座子插入水稻条斑病菌的突变体库过程中获得的8个在水稻上毒性减弱的突变体进行了鉴别。结果显示,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救相互结合使用,可有效鉴别Tn5的插入位点和相应的功能基因。TAIL-PCR明确的5株突变体是Tn5分别插入在gspF、cAMP-regulatory protein、Integral membrane protease subunit、S-adenosylmethionine decarboxylase proenzyme和gpsJ 基因上从而导致水稻条斑病菌的毒性发生了改变;Tn5质粒拯救法明确的3株突变体是Tn5分别插入在pathogencity protein、conserved hypothetical protein和flagellum-specific ATP synthase 基因上。同源分析发现,8株突变体Tn5插入的基因与已基因组测序的BLS256菌株中的基因同源性达100%。这表明,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救技术可有效应用于植物病原菌Tn5突变体库的鉴别和目标基因的分离。     

水稻类病斑突变体的初步研究

粳稻秀水11经γ射线辐照诱变后获得19个类病斑突变体(xsl1～19),均属全生育期类病斑型,突变体长至分蘖期后类病斑不再变大,不导致叶片枯死,不影响植株抽穗、结实。苗期昼最高气温高于32℃后,除xsl19外其他突变体类病斑均消褪,昼最高气温降到32℃以下类病斑又逐渐显现,植株到5叶期后类病斑不再受高温抑制。分蘖期所有突变体株高在47.56～63.54cm之间,对照株高为83.75cm,但突变体的矮化现象只出现在分蘖期前,最终不影响株高;突变体与对照抽穗时间相近,突变体穗长在9.43～15.19cm之间,对照穗长为16.41cm;突变体每穗总粒数约为88.17～165.33粒,xsl19是49.50粒,对照是76.17粒。上述结果表明,除xsl19外的突变体均表现为穗短和每穗总粒数增多。类病斑突变体对稻瘟病菌表现为感病,与抗性无关。     

浙粳22类病斑突变体spl(t)特征及其基因定位

在浙粳22辐照的突变体库中,筛选出一个对环境不敏感的全生育期表达的类病斑突变体。遗传分析表明,该突变性状由1对隐性核基因spl(t)控制。利用SSR标记对类病斑突变体spl(t)与珍汕97B杂交构建的F2群体进行基因定位,把spl(t)基因定位在第12号染色体短臂端的着丝粒附近,位于SSR标记RM7195与RM27929之间的0.8cM区间内。锥虫蓝染色检测结果表明spl(t)类病斑的形成和发展是一个程序性细胞死亡的过程。进一步研究表明,这种程序性细胞死亡是由H2O2氧迸发而致。突变体经白叶枯病和稻瘟病鉴定,表明该突变体的抗病性与野生型品种浙粳22相仿。     

水稻类病斑突变系的培育与研究

利用γ射线辐照水稻品种嘉浙B的种子,从处理后代中获得了稳定的类病斑突变体嘉浙DB。为了阐明该突变体性状形成的遗传和生物学基础,开展了突变基因定位和类病斑特征及叶绿体相关特性的研究。结果表明,嘉浙DB是一种典型的Sekiguchi类病斑突变体,在无病原菌侵染和外界胁迫的情况下,叶片上可自发形成棕黄色病斑,病斑的面积随着植株的生长不断扩大;在病斑扩展阶段,突变体叶片细胞中叶绿体结构紊乱,提早降解,光合作用效率显著下降;嘉浙DB的类病斑性状属隐性性状,很可能受LOC_Os12g16720的1个突变等位基因控制,其第1 425位核苷酸G缺失可导致移码突变从而编码一个截断的蛋白;突变体中清除活性氧的4个叶绿体抗坏血酸过氧化物酶(APX)的基因转录水平在白天光合作用下均显著高于野生型,而在夜间则无显著差异。叶绿体的结构紊乱及细胞内的高活性氧含量可能是引发突变体叶片细胞凋亡的原因。本研究为从叶绿体的角度阐述Sekiguchi类病斑发生的分子机制提供了依据。     

植物辐射诱变的分子机理研究进展

辐射诱变育种在植物品种改良中取得了很大成就,但对辐射诱变分子机理的研究还在初步阶段。本文对γ射线辐射和离子束注入引发植物DNA变异的研究,以及基于突变体开展的基因定位、基因克隆和基因功能研究进行了综述。     

热不对称PCR(TAIL-PCR)和Tn5转座子质粒拯救法快速分离水稻条斑病菌致病相关基因

构建植物病原菌突变体库是进行新基因发掘和功能基因组学研究的有效途径之一.为快速准确地鉴定Tn5的插入位点和相应的功能基因,研究采用热不对称PCR(TAIL-PCR)和Tn5转座子质粒拯救两种技术,鉴别了在筛选水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola)Tn5插入突变体库过程中获得的8个在水稻(Oryza sativa)上毒性减弱的突变体.结果显示,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救结合使用,可有效地鉴别Tn5的插入位点和相应的功能基因.TAIL-PCR鉴别的5株突变体是Tn5分别插入在分泌系统结构蛋白F基因(gspF)、cAMP调控蛋白、膜镶嵌蛋白酶酶原、S-蛋硫氨酸脱羧酶亚基和gspJ基因上;Tn5质粒拯救法鉴别的3株突变体是Tn5分别插入在致病性蛋白、功能未知的保守蛋白和鞭毛特异性ATP合酶基因上.序列同源性分析发现,8株突变体Tn5插入的基因与基因组测序的BLS256菌株中的对应基因同一性达100%.这表明,TAIL-PCR和Tn5质粒拯救技术可有效地应用于植物病原菌Tn5突变体库的鉴别和目标基因的分离.     

人工诱发的植物叶绿素突变体的遗传及其应用

本文综述了人工诱发的植物叶绿素突变体的类型及其特点，遗传研究进展，并对其在育种和基础研究中的应用作了探讨。     

文心兰体细胞无性系变异的倍性检测和CE-AFLP分析

为探讨文心兰体细胞无性系变异的特征,分别利用流式细胞术和毛细管电泳-AFLP(CE-AFLP)技术,对10份文心兰体细胞无性系条纹突变体(N1~N10)进行倍性分析和遗传多样性检测。结果表明,10份突变体均为二倍体,未发生染色体倍性的改变。28对引物组合在突变体(N1~N10)和正常植株(CK)中共扩增出596条大小为100~1 000 bp的条带,其中多态性条带192条,总多态性位点比率为32.2%,不同突变体相对于正常植株的变异频率在12.3%~19.9%之间;突变体与正常植株的遗传相似系数在0.8132~0.8838之间,相似系数为0.85时,突变体N1、N5、N7、N9、N4、N2与CK聚成Ⅰ类,突变体N3、N6、N8和N10聚成Ⅱ类。10份突变体与叶色正常植株相比存在遗传差异,说明其在DNA水平发生了不同程度的变异。本研究结果为创造基于体细胞无性系变异的兰花新种质提供了参考。     

拟南芥低氮耐性突变体的初步筛选

拟南芥是十字花科拟南芥属植物,分布广,有许多生态型.它具有体积小、生长期短、基因组小等特点.近年来,作为植物研究的重要模式材料,在植物研究的突破性进展中扮演着重要角色.科学家们利用拟南芥诱导突变产生氮、磷、钾以及对铝、镉敏感的突变体,对研究植物营养机理和遗传控制起了很大的促进作用.但植物营养界利用拟南芥的工作还很少.     

蝴蝶兰PhAG1b基因的克隆及在突变体花器官中的表达分析

为深入研究兰科植物花器官发育的调控机理,采用RT-PCR和RACE技术从蝴蝶兰聚宝红玫瑰中克隆了一个C类MADS-box基因PhAG1b(GenBank登录号:KY475587),并分析了该基因在蝴蝶兰不同组织和5类突变体花器官中的表达水平。序列分析表明,该基因的cDNA全长为1 250 bp,含完整的开放阅读框,编码234个氨基酸,包含MADS和K-box结构域及AG基序。系统进化树分析显示,该基因编码蛋白与木石斛的DcOAG1和建兰的CeMADS2一致性最高。转录表达分析表明,PhAG1b基因在营养器官中不表达,在花器官的萼片、侧瓣和唇瓣中也不表达,只在花器官的蕊柱和子房中表达,在授粉后的子房中表达水平降低;在退化雄蕊变异为花瓣的突变体花器官中,PhAG1b基因的表达水平没有变化;在侧萼和侧瓣变异为唇瓣的突变体中,PhAG1b基因在蕊柱中的表达水平明显降低,而在侧瓣退化与蕊柱合生和侧瓣顶端长出花药的突变花器官中,PhAG1b基因在蕊柱中的表达显著升高。由此可见,PhAG1b基因主要参与花器官中蕊柱和子房的发育调控,其功能可能与B类基因的功能互为消长。该研究结果为进一步探究兰科植物花器官发育的分子调控机理提供了依据。     

棉铃虫成虫野生型与体色突变体的蛋白组成比较

为进一步了解棉铃虫体色突变体的成色和调控机理,利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术、基质辅助激光解吸电离串联飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-TOF/MS)和生物信息学技术,对棉铃虫显性、隐性体色突变体与野生型成虫的蛋白质组成进行了比较分析。研究发现:显性体色突变体与野生型之间差异不明显,而隐性体色突变体和野生型之间存在一些明显差异,选取其中比较明显的3 条差异条带进行质谱分析,发现一些与能量代谢、细胞骨架相关的蛋白。结果表明,这2类蛋白可能与棉铃虫体色突变性状的发生和调控相关。     

青枯雷尔氏菌Tn5转座子无致病力突变株构建及其生物学特性

青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)是植物细菌性青枯病的病原菌,为研制植物疫苗菌剂提供遗传稳定且突变位点明确的青枯雷尔氏菌无致病力菌株,本研究利用EZ-Tn5转座子随机插入青枯雷尔氏菌(Rs91)构建青枯雷尔氏菌无致病力突变体库,通过电击转化,筛选获得13株具有无致病力菌株形态的突变株。研究了其中5株突变株的插入位点和生物学特性,结果表明,其插入位点分别位于phcA和pchS基因,其生长速率和相对胞外多糖含量显著低于Rs91,而最适pH值和温度未改变。其发酵液经分光光度计扫描,结果显示,突变株在同一波长下的光吸收值均大于Rs91,经聚类分析,显示它们与Rs91可聚为不同的3类,即Rs91为第Ⅰ类,phcA基因突变株为第Ⅱ类,phcS基因突变株为第Ⅲ类。经番茄(Lycopersicon esculentum)盆栽苗致病力检测,15d后均未发病,确定为无致病力青枯雷尔氏菌。本研究为研制防治青枯病的植物疫苗菌剂提供了基础资料。