~(60)Co-γ射线诱导水稻卷叶突变体基因组缺失的分析

为探明60Co-γ射线诱导水稻卷叶突变体γ-rl产生的原因,对早期研究中分子标记定位区间内的4个候选基因进行PCR扩增分析,发现其中的OsF MO(t)基因在γ-rl突变体中不能扩增出特异条带。通过PCR扩增和Southern杂交进一步分析,证明γ-rl基因组中存在1个包含OsF MO(t)基因的最大范围约为16.47 kb的缺失区间,该结果为电离辐射可致植物基因组DNA产生较大范围的缺失提供了一个新的确凿证据。利用FGENESH软件对此缺失区间的DNA序列进行基因预测,发现除了OsF MO(t)基因外,该缺失区间内可能还包含1个编码类似拟南芥中假设的核糖核酸酶H基因、1个编码类似人类中E2调节蛋白基因和2个未知功能基因。这些基因的缺失可能是突变体γ-rl产生的主要原因。本研究结果为γ-rl突变体相关基因的克隆及功能分析提供了理论依据。     

一个新的水稻温敏感叶色突变体基因定位分析

粳稻品种嘉花1号种子经60Coγ射线辐照后,筛选得到一个温敏感叶色突变体MR20。该突变体的幼苗叶色在较低温度(20℃)下呈黄白色,并随着温度升高叶色由黄白逐渐转绿,其临界温度约为22.5℃,在低温(20℃)和高温(32℃)条件下叶绿素含量也存在显著差异,表明该突变体为低温导致叶绿素合成受阻的温敏感叶色突变体。遗传分析表明该突变体性状受一对隐性核基因控制,暂命名为tsc(t)。以该突变体与籼稻9311杂交的F2群体作为定位群体,利用SSR分子标记将tsc(t)基因初步定位在水稻第3染色体短臂上的分子标记RM231和RM14407之间,其遗传距离分别为1.5cM和0.5cM。随后,进一步扩大F2群体将该tsc(t)基因定位在分子标记MM0541和RM14407之间的约440kb内。     

水稻早衰快腐突变体ad1衰老特性的研究

本研究前期利用重离子诱变水稻品种科辐粳7号获得受环境响应的水稻早衰快腐突变体ad1(automatic degradation 1)植株,为研究该突变体衰老腐解的发生机制,对其进行生物学特性及遗传分析。结果表明,突变体ad1在抽穗期时遇到高温茎叶会快速腐解,引起整个植株坍塌。衰老发生时,突变体ad1净光合速率、气孔导度和蒸腾速率极显著低于野生型(WT),胞间CO₂浓度极显著高于WT。突变体ad1总叶绿素含量及类胡萝卜素含量低于WT。石蜡切片观察发现突变体ad1叶肉细胞受损,排列松散,气孔结构受损;茎秆表皮变薄,厚壁组织细胞排列松散、细胞变少。透射电镜观察发现突变体ad1叶绿体结构异常,淀粉颗粒明显增多,类囊体排列紊乱,片层结构模糊,基粒垛叠松散。组织化学染色表明ad1突变体中死细胞、过氧化氢以及超氧阴离子含量比WT高。与WT相比,突变体ad1叶片中总超氧化物岐化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、总抗氧化力活力(T-AOC)及丙二醛(MDA)含量显著升高,可溶性蛋白(SP)含量显著降低。遗传分析表明ad1突变表型受一对隐性核基因控制。本研究结果为进一步研究突变体ad1基因定位和基因功能奠定了一定的理论基础。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl14(t)的鉴定及基因定位

为通过叶色相关基因的定位与克隆解析叶色变异的分子机制,本研究以从早熟晚粳稻品系鉴定出的一个黄绿叶自然突变体ygl14(t)为试验材料,利用ygl14(t)/9311的F2群体进行精细定位、候选基因预测、cDNA测序以及Real-time PCR。结果表明,ygl14(t)整个生育期均表现出黄绿叶;与野生型相比,ygl14(t)的色素含量显著下降,叶绿体发育异常,类囊体结构较松散、片层数目减少,净光合速率下降;株高和单株有效穗数显著降低,抽穗显著延迟。遗传分析及基因定位表明,ygl14(t)受1对隐性核基因控制,定位于第11条染色体短臂上的标记D-6和W1之间,两者相距40.8 kb,有6个候选基因。进一步序列分析发现,编码叶绿体信号识别颗粒cpSRP54基因Os11g0153600的第1个内含子与第2个外显子交界处的第2个碱基A变为T。cDNA测序证实,该基因第1个内含子未发生剪切,突变体ygl14(t)的编码区序列比野生型多了119 bp,造成第47位氨基酸开始错译。叶绿体发育、叶绿素合成及光合系统相关基因表达分析表明,除rpoC2表达下调,HEME表达无变化外,其他基因全部表达上调。综上所述,YGL14(t)影响叶绿体发育,可能反馈调控色素代谢及光合作用的结果,这为进一步开展高光效的分子育种研究奠定了理论基础。     

水稻突变体des2和des5的研究和定位(英文)

小穗发育是决定水稻产量的主要农艺性状,鉴定控制小穗发育的关键基因对研究和分析调控农艺性状的分子机理是至关重要的。本文中,我们鉴定了一组小穗数目明显减少的突变体,命名为decreased spikelets(des),这里详细研究des2和des5两个突变体。结果显示des2是由单基因隐性位点控制,图位克隆将此位点定位到6号染色体的长臂上,并最终克隆了此基因,发现des2是moc1的一个新的等位突变体。定位克隆和序列分析显示在des5中,LAX基因的编码HLH(螺旋-环-螺旋)结构域的区域发生了一个点突变,暗示des5是lax的一个新的等位突变体。我们的结果暗示小穗和水稻叶腋分枝的发育受相同的遗传途径调控。     

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。     

水稻白化转绿突变体albg的鉴定和基因精细定位

为丰富水稻白化转绿突变体的基因资源,利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种日本晴,获得一个白化转绿突变体,命名为albg。albg在三叶期前,未完全展开叶片时出现白化现象,待叶片完全展开之后逐渐转绿,三叶期以后新出叶片均无白化现象,至六叶期所有叶片恢复绿色。与野生型植株相比,突变体albg的结实率和株高显著降低,每穗总粒数也有减少,而千粒重和有效分蘖数在野生型和突变体albg之间无显著差异。突变体albg的叶色变化与叶绿素含量和叶绿体发育有关,并受一对隐性基因控制。利用图位克隆技术,将该基因定位于水稻3号染色体上In Del标记3G5和3G3之间,2个标记间相距约163.1 kb,该区间共有28个候选基因,其中Os03g0597200基因编码一个三角五肽(PPR)蛋白。序列分析表明,该基因从ATG开始第1 387位发生了一个碱基G的插入,推测其可能为目的基因。本研究结果为水稻育种提供了应用理论依据。     

三个马棘突变体营养品质和利用价值的比较研究

以野生型马棘为对照,对比研究了紫叶、黄叶和高黄酮三个突变体的主要营养品质。结果表明:高黄酮突变体叶片的蛋白质含量为26.54%,比野生型高24.31%,粗纤维含量比野生型低18.92%,铁、铜、锰、锌含量分别比野生型高72.34%、7.02%、21.01%和38.75%,氨基酸总量(TAA)、必需氨基酸(EAA)分别比野生型高27.85%和27.68%;紫叶和黄叶突变体蛋白质含量低于野生型,含钙量分别比野生型提高15.22%和25.46%。研究结果表明,高黄酮突变体具有很高的饲用价值,紫叶和黄叶突变体也同样具有一定的饲用价值。     

水稻胚乳突变体的诱发及其微卫星分子标记鉴定

用 3 50Gy6 0 Coγ射线辐照高表观直链淀粉含量 (apparentamylosecontent,AAC)早籼稻新品种金早 97 47,筛选鉴定出 4个暗胚乳突变体和 2个云雾状胚乳突变体。AAC测定表明 ,暗胚乳和云雾状胚乳突变的AAC明显比原亲本低。以Wxup2 485为引物 ,发现两类胚乳突变的Wx基因微卫星分子标记相同 ,与原亲本显著不同 ,前者为 (CT) 1 8 (CT) 1 8,后者为 (CT) 1 1 (CT) 1 1。     

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。     

野生型水稻及其低硅突变体中植硅体和植硅体碳的含量与分布特征

【目的】水稻是典型的富硅植物,植硅体沉积在水稻体内可封存有机碳。本文分析不同吸硅能力基因型水稻植硅体含量、形态、分布及其固碳特征,探究水稻植硅体固碳机理。【方法】盆栽试验在浙江大学玻璃房内进行。供试材料为水稻低硅突变体Lsi1和Lsi2及其野生型,所有施肥和管理措施一致。于成熟期,取水稻地上部茎、叶、鞘样品,常规方法测定硅、植硅体、植硅体碳含量。【结果】1)不同基因型水稻体内硅含量、植硅体含量、生物量干物质植硅体碳含量存在显著差异,均表现为突变体显著低于其野生型,大小依次为Lsi1野生型> Lsi2野生型> Lsi2突变体> Lsi1突变体,Lsi1和Lsi2突变体水稻植硅体碳含量显著高于其野生型,大小依次为Lsi1突变体> Lsi2突变体> Lsi2野生型> Lsi1野生型。2)野生型水稻硅与植硅体含量为鞘>叶>茎,而突变体水稻硅与植硅体含量为叶>鞘>茎,水稻叶片中的植硅体碳与生物量干物质植硅体碳含量最高,植硅体碳含量整体分布趋势为叶>茎>鞘,生物量干物质植硅体碳含量整体变化趋势为叶>鞘>茎。3)水稻植硅体含量与硅含量之间呈极显著正相关(P <0.01),高吸硅的水稻植硅体含量高,且形成的植硅体比表面积小,表明植硅体含量及其形态受其遗传特性的影响。植硅体含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著正相关(P <0.01),植硅体碳含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著负相关(P <0.01),表明生物量干物质植硅体碳含量除了受植硅体含量影响,还受植硅体所包裹的有机碳浓度影响。4) Lsi1及Lsi2野生型水稻生物量、植硅体储量、植硅体碳储量显著高于其突变体。【结论】具有高吸硅能力的野生型水稻与其突变体相比,生物量、硅、植硅体、生物量干物质植硅体碳含量增加,分布不同,虽然植硅体碳含量降低,但植硅体碳储量增加。Lsi1及Lsi2野生型水稻比低硅突变体水稻具有更高的固碳潜力。     

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。     

水稻簇生穗控制基因ts的定位及育种利用研究

从水稻(Oryza sativa L.)育种材料广恢128、粳稻Kitaake、蜀恢955和蜀恢881的复合杂交F2群体中发现了一个簇生穗突变体,该突变体命名为TS(top-spikelet-two-grain mutant)。TS最显著的变异为穗部一、二次枝梗顶端表现为2~3个小穗簇生在一起。为了明确TS中所含簇生基因ts的遗传机理及其在水稻育种中的利用价值,本研究利用TS与G2480B(indica)杂交的F1、F2群体进行簇生性状的形态观察和遗传分析;利用3个携带有ts基因的转育纯系分析ts基因的应用前景。结果表明,F1群体表现为全部显性,F2群体出现3∶1显隐性状分离,突变性状受1对隐性单基因控制,能够稳定遗传。采用简单序列重复(simple sequence repeat,SSR)标记技术,将突变基因ts定位于第6染色体上的长臂端,位于RM20323和RM6298之间,遗传距离分别为5.1和5.6 cM。3个转育纯系中,L332在保持簇生性状的同时,与亲本G2480B相比,其产量性状无显著差异,蒸煮食味品质较优。ts基因的表达与水稻的单株穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量无显著相关性。以上结果为ts基因在水稻育种上的利用提供了一定的理论基础。     

水稻秃穗突变体nsp1的遗传分析和精细定位

开展穗相关突变基因的定位与克隆有利于解析穗发育的分子调控机理,对水稻超高产分子设计育种具有重要理论价值。为探究水稻穗发育分子机理,在甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的水稻突变体库中鉴定到了一个能稳定遗传的秃穗突变体nsp1。遗传分析表明,该突变性状是由一对单隐性核基因控制。通过SSR和STS分子标记对F2分离群体进行遗传定位,最终将NSP1精细定位在4号染色体分子标记zd38和zd30之间约41.6 Kb的区间内,发现该区间共有7个预测基因,其中LOC_Os04g56780为一个与分生组织发育相关的WUSCHEL的同源基因,可能为NSP1的候选基因。本研究结果为进一步克隆该基因和功能分析奠定了基础。     

大豆芽黄新突变体vl-1的光合特性与基因定位

为发掘大豆叶色新基因资源,探讨叶绿素合成及光合作用机理,本研究以南农99-6芽黄新突变体vl-1和野生型(WT)品种南农99-6为试验材料,分析突变体与野生型形态、叶绿体结构、色素含量及光合特性,并进行遗传和基因定位研究。结果表明,突变体vl-1幼叶呈黄色,其类胡萝卜素、总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均极显著低于野生型,叶绿体内基质片层排列疏松且减少,原片层体居多;突变体vl-1成熟叶片的叶色转绿,其光合色素含量、叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率与野生型均无显著差异,但胞间CO2浓度显著低于野生型。突变体vl-1与2个正常叶色亲本杂交衍生遗传群体叶色分离比例分析表明,芽黄受1对隐性核基因控制。利用科丰1号×突变体vl-1 F2群体将芽黄基因vl1定位于第8号染色体顶端SSR标记BARCSOYSSR_08_0037和BARCSOYSSR_08_0073之间,物理距离为628 kb,该区段未见大豆叶色基因定位的报道,共包含76个预测基因。本研究结果为揭示大豆芽黄的遗传机制奠定了理论基础。     

水稻空间诱变的遗传变异及突变体的AFLP分子标记

搭载“神舟三号”航天飞船的水稻纯合种子在返回地面后SP3代种子出现颖壳、茎杆和叶片的主脉变异为金黄色的突变体,其他性状无明显变异,经遗传分析,颜色变异属一对隐性基因控制的性状变异。同时利用AFLP分子标记的方法,对航天诱变的水稻突变体进行基因组对比分析,通过聚丙烯酰胺电泳寻找突变体(黄金1号)多态性DNA片段,经过一系列引物筛选,找到了5条多态性DNA条带,对开展突变体基因功能研究和杂交水稻聚合育种有十分重要的意义。     

辐射诱变水稻雄性不育突变体tda的遗传与细胞学分析

为了挖掘更多与水稻花药发育相关的基因,利用60Co-γ射线辐照粳稻品种松香早粳,获得1个水稻雄性不育突变体tda,并对其细胞学和遗传学进行分析。结果表明,tda突变体在营养生长期无明显的表型缺陷,花序和花器官能正常发育,但其花药较小且呈白色。组织切片研究发现,tda突变体在小孢子发育时期开始出现异常,绒毡层提前降解,小孢子呈畸形状,随后小孢子萎缩不能形成正常的花粉粒。遗传学分析表明,tda是一个单基因控制的隐性核突变体。该研究结果为TDA基因的克隆、功能分析及水稻花药发育的分子机制奠定了基础。     

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。     

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。     

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。