玉米矮秆突变体Hii-015的鉴定及主要性状配合力分析

以新的玉米矮秆突变体Hii-015、野生型W015和16个玉米自交系为材料,分析矮秆突变体Hii-015的表型特征、遗传方式和主要性状的配合力,探讨玉米矮秆基因的发掘与利用。结果表明,细胞长度缩短导致突变体Hii-015植株矮化,突变体Hii-015除植株矮化外,其经济性状与野生型W015比无明显变化;单隐性基因控制突变体Hii-015的矮秆突变性状,突变体Hii-015是能稳定遗传的矮生型;矮秆突变体Hii-015的株高、穗位高、节间长度和节间数的一般配合力呈现最大的负效应,主要经济性状行粒数、百粒重和单株产量的一般配合力呈现正效应。突变体Hii-015是优良的玉米矮秆育种材料。     

一个大麦矮秆突变体m1062的表型鉴定和遗传分析

为发掘应用新的大麦矮秆突变体,以大麦品种秀麦3号辐照诱变的矮秆突变体m1062为材料,分析该矮秆突变体的株高、穗长、穗粒数、单株穗数、抽穗期、百粒质量和单株产量等重要农艺性状,以明确其矮化效应及应用价值。结果表明,该突变体株高降低26.77~28.11 cm,各茎节长和穗长都有不同程度降低;穗粒数和单株穗数增加,抽穗期推迟,百粒质量降低,但对单株产量没有负面影响。色素含量测定结果表明,突变体m1062叶绿素和类胡萝卜素含量都明显增加。遗传分析表明,该突变体受隐性单基因控制。本结果可为矮秆突变体m1062的育种应用、基因克隆和功能研究奠定基础。     

新的玉米显性矮秆基因的发现及初步分析

玉米杂交种CL1077中的矮秆突变体52333与5个高秆自交系进行杂交,对P1、P2、F1、F2、BC1和BC2群体株高变异进行分析。结果表明,正反交杂种F1均表现为矮秆,没有显著差异;F2代矮株与高株的分离比为3∶1,杂种F1与高株自交系回交后代的分离比为1∶1,与矮秆突变体回交的后代全为矮株,证明该矮秆材料的矮秆性状受一对显性矮秆基因控制,且不受细胞质的影响。对纯合矮秆植株及杂种F1芽期和苗期进行赤霉素处理,结果表明,此矮秆基因对赤霉素敏感,表明与以前报道的所有矮秆基因不同,此矮秆基因可能是一新的矮秆基因,并将此矮秆基因初步定名为D(t)。     

大麦阶段性低温诱导白化突变体的转录组分析

叶色突变体是研究叶绿素代谢、叶绿体发育和光合作用的重要材料。本研究从大麦鄂啤2号(野生型)⁷Li离子突变体库中筛选获得一份大麦阶段性低温诱导白化突变体(SLTW),该突变体受低温诱导后,于五叶期叶片开始出现白化现象,温度升高后于拔节期逐步恢复为绿色。与野生型相比,该突变体叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著下降。SLTW突变体与野生型的转录组比较分析表明,差异表达基因显著富集到类胡萝卜素合成、四吡咯结合、血红素结合、铁结合、氧化还原过程、光合作用等通路上。叶绿素合成基因(ID号为HORVU.MOREX.r2.2HG0174230)和类胡萝卜素代谢基因(ID号为HORVU.MOREX.r2.5HG0354290)在SLTW突变体与野生型中的表达量均差异显著,且均检测到SNP突变,推测这些基因可能与大麦阶段性白化有关。编码光合作用-天线蛋白、细胞色素P450、跨膜转运(ABC转运)蛋白及转录因子也可能是调控大麦阶段性白化的潜在候选基因。     

簇毛麦(Dasypyrumvillosum)矮秆突变体的鉴定

为给簇毛麦杂交后代群体中自然突变产生的矮秆突变体在小麦遗传改良中合理有效的利用提供理论依据,对该矮秆突变体的生物学及遗传学特性进行了初步研究。该突变体在苗期与对照植株无明显差异,在成熟期突变体株高30 cm,约为对照株高的1/3。突变株茎的倒一、二节间(最上部的两个茎节)长度分别为对照植株长度的1/9和1/6。细胞学观察表明,突变体的茎节细胞纵向延长受到抑制。此外,该突变株还表现出部分雄性不育,自然结实率低。花粉活力检测发现,突变株可育花粉只有20%,在外施GA3后花粉育性可得到恢复,推测该突变体为赤霉素敏感型矮秆突变体。遗传分析表明,矮秆突变性状受一个隐性基因控制。     

营养生长期持续高温处理对玉米叶片转录组及生化指标的影响

以玉米杂交种郑单958和登海605为材料,通过转录组测序分析玉米营养生长期叶片受热胁迫后基因差异表达、基因功能富集和KEGG通路富集,使用微量法和HPLC法分析叶片中相关生化指标的变化。结果表明,高温胁迫会降低光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和三羧酸循环限速酶柠檬酸合酶(CS)的活力,升高丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)的含量,降低水杨酸(SA)的含量。与常温对照比,玉米营养生长期叶片受热胁迫后,两个品种4个比较组合累计检测到16 996个差异表达的基因,共同差异表达的基因有1 160个。光合作用、细胞代谢、叶绿体膜和质体膜等相关基因的表达会响应热胁迫。     

水稻矮秆小粒突变体潇湘矮的特征特性及其遗传鉴定

潇湘矮是在杂交籼稻组合93d72//湘/晚籼1号//桂朝2号/鉴7-4后代分离群体中发现的水稻矮秆小粒新突变体,株高55 cm左右,千粒重11 g左右,每穗总粒数198粒,结实正常,苗期对外源赤霉素(GA3)敏感,抽穗期不敏感。遗传分析表明,潇湘矮的矮生性由2对独立遗传的隐性半矮秆基因控制,其中1对为已知的半矮秆基因sd-1,另1对为未知的sd-t4。sd-t4单独存在时植株表现为半矮秆小粒,与sd-1共同存在时植株表现为矮秆小粒。     

橡胶炭疽病菌致病相关突变体的筛选及表型分析

通过对实验室已获得的1 685个橡胶炭疽病菌T-DNA插入突变体的生物学及致病性测定,从中筛选出15个致病力明显减弱的突变体,并进行PCR检测。结果表明,该基因组中均含潮霉素磷酸转移酶基因片段。在PDA培养基上,其中2个突变体菌落颜色异常,6个生长速率下降,8个产孢量显著降低,2个突变体分生孢子形态异常,2个附着胞形态异常,3个不能形成附着胞,在洋葱表皮上,侵染钉形成率显著降低。     

波罗蜜叶绿素缺失突变体嫩茎转录组分析

为探究叶绿素合成缺失对波罗蜜嫩茎发育的影响,以波罗蜜叶绿素缺失突变体（chlorophyll deficient mutant, CDM）嫩茎为材料进行转录组分析;经de novo组装后获得295 869个Unigenes,使用NR、NT、Swissprot、KEGG、KOG、Pfam和GO数据库进行序列比对,共注释了174 291个Unigenes。过滤低丰度基因后,筛选出22 988个差异基因。与对照（CK）相比,CDM中上调基因有379个,下调基因有22 609个。GO分类结果表明,共有3712个基因获得注释,并将其划分为分子功能（molecular function）、细胞组分（cellular component）和生物学过程（biological process）三大类,共48个功能组;此外,有2080个Unigenes参与到19条KEGG通路上,其中在黄酮类生物合成途径中有30个Unigenes。该研究通过转录组测序,分析叶绿素合成缺失对波罗蜜嫩茎发育的影响,为木本植物茎发育的研究提供数据基础。     

水稻显性半矮秆突变体及其衍生系的广亲和性鉴定

分别以水稻显性半矮秆突变体Y98149及其衍生系D3、D4、D5与4个籼稻和4个粳稻品种测交进行广亲和性鉴定。结果表明,D5与标准籼稻测验种(IR36、南京11号)测交F1结实率均值为78.7%,与标准粳稻测验种(巴利拉、秋光)测交F1结实率均值为77.9%,具有较好的广亲和性;且D5与籼、粳品系测交在产量性状上均表现出较强的杂种优势,而株高较矮,具有负向超亲优势。     

玉米类病斑突变体Lmm18的表型与初定位分析

发掘玉米抗病种质资源,克隆抗病基因并解析玉米抗病机制,是玉米抗病性品种改良的基础。类病斑突变体(Lesion mimic mutant,Lmm)是一类在没有病原菌侵染或其他外界刺激情况下,表现出类似病害所致自发性坏死斑的突变体,是研究植物抗病机制的重要材料。对类病斑突变体Lmm18进行表型鉴定和基因初定位。该突变体首先在叶尖部表现类病斑坏死表型,坏死斑随着生长沿叶脉逐渐扩展增多,最后遍及整个叶片。通过二氨基联苯胺(3,3’-diaminobenzidine,DAB)染色,发现Lmm18中过氧化氢含量相较于野生型明显增多。此外,抗病标志基因PATHOGENESIS-RELATED 1(PR1)和PR5在Lmm18中显著上调,表明该突变体启动了抗病防御反应。遗传分析表明,该性状由显性单基因控制。利用B73与Lmm18杂交构建的F₂群体进行BSR-Seq (Bulked Segregant RNA-Se-quencing)分析及连锁标记定位,将Lmm18基因初步定位到2号染色体1.23 Mb的区间内,该研究为后续克隆该基因并解析其介导的抗病防御调控机制奠定了基础。     

玉米耐旱相关候选基因dhn2的等位变异与表型性状的关联分析

以95份玉米核心自交系组成的关联作图群体为试验材料,进行耐旱相关候选基因dhn2(编码脱水素蛋白)的序列多样性和连锁不平衡结构分析,挖掘不同种质资源中的等位变异。在考虑群体结构影响的基础上,进行dhn2基因多样性与耐旱相关表型之间的关联分析。结果表明：该基因编码区序列多样性较高,但LD水平较低,并检测出7个多态性位点与表型性状显著关联。     

opaque-2突变基因(o2)对玉米产量和产量配合力的影响

利用18个o2近等基因系(o2-NILs)与18个普通玉米自交系,配制33对杂交组合,在北京、新乡两个试验点进行产量和配合力鉴定。结果表明,不同基因型间的产量、一般配合力(GCA)效应值、特殊配合力(SCA)效应值差异均极显著;两个类型间的产量差异极显著,GCA效应值、SCA效应值差异不显著。o2-NILs组合的平均产量在北京和新乡两个试验点分别较普通玉米组合分别低8.06%和9.64%,平均低8.85%。在产量较高的组合中,有5对为o2-NILs与同型普通玉米的组合,分别是CAL58×丹598(o2/normal)、196×辽2345(o2/normal)、196×803(o2/normal)、CAL58×吉477(o2/normal)、CA156×196(o2/normal),说明这5对组合产量没有受o2影响。两个类型自交系GCA均为正值的为313(o2/normal)、吉63(o2/normal)、辽2345(o2/normal)、丹598(o2/normal)和196(o2/normal),表明o2基因对产量有一定影响,但在不同的遗传背景下o2基因的影响不同。     

一个新的玉米叶色突变体的遗传分析及基因定位

在玉米自交系81647中发现了一个叶色突变体,该突变体在苗期叶片表现出黄绿色,随后叶片上出现坏死斑,短时间内植株萎蔫死亡。遗传分析表明,该突变性状由1对隐性基因控制,命名为nec-t(necrotic-temporary)。以玉米自交系B73与nec-t突变体的F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记将该基因定位在第2条染色体的K2和K14之间(SSR标记),其物理距离约为2.52 Mb。     

玉米野生近缘种大刍草幼苗叶片的转录组SSR分析

通过对大刍草转录组测序来发掘SSR标记位点,结果发现14 099个SSR位点,出现频率为13.31%。三核苷酸和单核苷酸是主要重复类型,分别占SSR总数的42.12%和25.65%;六核苷酸重复所占比例最小,占0.43%。转录组结果表明,大刍草SSR中共发现38种重复基元,单核苷酸重复基元A/T出现频率最高,占总SSR的21.06%;其次为AG/CT和GCC/GGC,分别占6.759%和5.53%。5次重复的SSR数量最多,有3 927个,占总SSR的27.85%。研究结果为大刍草的SSR分子标记研究、遗传多样性分析、种群遗传结构等提供基础。     

玉米碳水化合物分配缺陷突变体ygl3的光合特性及遗传分析

以快中子辐射诱变玉米自交系PH6WC筛选得到的碳水化合物分配缺陷突变体ygl3为材料,通过叶片内叶绿素含量和碳水化合物含量的测定、叶绿体结构显微观察、光合特性和遗传特性等进行分析。结果表明,与野生型相比,突变体叶绿体数目变少,形态松散,维管束鞘叶绿体积累了大量的淀粉,淀粉颗粒排列不规则且体积增大,导致了叶绿体的膨胀和膜结构的破坏;叶片中淀粉、葡萄糖、果糖的含量都显著高于野生型,表现出玉米碳水化合物分配缺陷的典型表型特征;突变体的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量都显著低于野生型;净光合速率(Photo)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Trmmol)均极显著低于野生型,胞间二氧化碳浓度(Ci)高于野生型。遗传分析表明,(ygl3×Mo17) F₂分离群体突变型(黄化)与野生型(绿色)植株性状分离符合1∶3分离比例,表明该突变体受单个核隐性基因控制。     

利用分子标记定位玉米小粒突变体mn7基因的研究

利用甲基磺酸乙酯(EMS)对玉米自交系郑 58进行诱变,获得 1个可以稳定遗传的小粒突变体mn7(miniature 7)。mn7成熟子粒表现为体积变小、子粒偏白、胚乳发育缓慢,百粒重降低 60.2%,粒长、粒宽、粒厚均极显著降低。mn7突变体的子粒在授粉后 15 d即可观察到明显小于野生型的子粒。对其自交后代和回交后代的遗传分析表明,该性状受隐性单基因控制。用mn7纯合体与自选玉米自交系 19HL3012杂交构建的包含 348个个体的 F₂分离群体,将该基因定位于玉米第 7染色体上 bin7.02区域内分子标记 umc2327和 SYM232之间 5.8 cM的范围内,距umc2327为 4.4 cM,距 SYM232为 1.4 cM。初步的生物信息学分析表明, mn7可能是 1个新基因或新等位基因。     

玉米ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子的克隆与序列分析

根据已知玉米全基因组序列设计引物,采用PCR方法从基因组DNA中克隆两种玉米材料的Zm-NAS1和ZmNAS2基因启动子,利用生物信息学软件对启动子元件进行分析预测并比较在两种材料间差异。结果表明,ZmNAS1基因启动子在两种材料上差异明显,沈137较K12除一段574bp缺失外,他们之间还有24处单核苷酸多态性位点;两种材料间的ZmNAS2基因启动子无差异。ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子均具有一些与光调控、激素诱导、响应逆境胁迫等有关的顺式作用元件,但数目存在一定差异;两个基因启动子上都有一定数目缺铁诱导元件的核心序列。根据启动子元件分析,初步判断ZmNAS1和ZmNAS2基因除受缺铁诱导表达外,还可能受到其他多种信号的共同调控,是一个复杂的调控过程。此外,ZmNAS1基因启动子在两种材料间差异明显,推测该基因在两种材料间受到的表达调控水平也不相同。     

玉米opaque2突变体子粒表型及营养成分分析

通过回交转育构建o2突变型的近等基因系CAL58/o2,对其子粒进行扫描电镜和透射电镜观察,发现与CAL58相比,CAL58/o2中淀粉颗粒排列松散,形状更加规则,CAL58/o2子粒中蛋白体体积变小。分析子粒的营养成分,CAL58/o2赖氨酸含量极显著提高了55.88%,氨基酸总量显著减少9.79%,粗蛋白显著减少8.86%,粗脂肪显著增加30.96%,粗淀粉显著增加5.87%。同时,提取成熟子粒醇溶蛋白进行比较,CAL58/o2子粒的α、β-醇溶蛋白含量明显降低,γ-醇溶蛋白含量增加。