水稻新型卷叶突变体rl12（t）的遗传分析和基因定位

叶片是水稻光合作用的重要器官,适度卷曲有利于改善群体光照、提高光能利用率,卷叶基因是培育理想株型的重要资源。本研究利用EMS诱变优良恢复系缙恢10号,获得了一个水稻新型卷叶突变体,该性状受一对显性基因控制,表现为新叶不卷,老叶全卷,而成熟叶片叶上部约1/3卷曲、中下部正常,叶绿素含量极显著高于对照,暂被命名为rl12(t)。利用SSR标记将该基因定位于第10染色体SWU-1和SWU-2之间,遗传距离分别是1.5 cM和0.2 cM。目前,类似于rl12(t)卷叶突变体表型未见报道,RL12(t)是唯一一个在第10染色体被分子定位的显性卷叶主基因。研究结果为该卷叶基因的克隆和功能分析奠定了基础,对于揭示卷叶机理及应用于株型改良具有重要的意义。     

水稻卷叶突变体rl28的特性与基因定位

叶片是光合作用的主要器官,适度卷曲有利于改善群体光照,提高光能利用率,因此,发掘和研究叶片发育相关基因是改良株型和植物生长发育研究的重要基础工作。本研究报道了一个新的水稻稳定遗传卷叶突变体rolled leaf 28(rl28),与野生型相比,rl28从拔节期起叶片开始沿中轴脉向内侧卷曲,叶片的卷曲度均极显著高于野生型,且叶夹角也不同程度小于野生型。扫描电镜及石蜡切片观察表明,rl28叶片单位面积气孔数、气孔导度显著高于野生型,蒸腾速率极显著高于野生型,rl28中脉增大及临近的2个泡状细胞数量减少。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,RL28基因被定位在第5染色体标记5-43和5-34之间,物理距离为90 kb。本研究将为RL28基因的图位克隆及功能研究奠定基础。     

水稻细卷叶突变体nrl2(t)的遗传分析和基因定位

研究调控水稻叶片发育基因对水稻功能基因组学和株型改良有着重要的意义。本研究从籼稻恢复系缙恢10号的EMS突变体库中发现一个水稻新型突变体,命名为nrl2_(t)。该突变体叶片卷曲、变细、伸长,茎秆变细,抽穗期提前,叶绿素含量增高,孕穗期剑叶生长素含量降低,而幼穗中生长素含量有所提高。遗传分析表明该性状受一对隐性基因控制。利用SSR标记将该基因定位于第3染色体SSR标记s3RM1和s3RM3之间,物理距离约为114 kb。研究结果为该基因的克隆及进一步揭示细叶卷曲形成的分子机理奠定了基础。     

水稻卷叶基因RL13的遗传分析和分子定位

叶片形态是理想株型的重要指标之一,叶片适度卷曲有利于理想株型的建成,是水稻超高产育种的重要材料。在EMS诱变籼稻缙恢10号群体中发现一个卷叶突变体,表现叶片筒状卷曲,经过多代连续自交,性状稳定,命名为rl₁₃ (rolled leaf 13)。rl₁₃的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均显著高于野生型对照缙恢10号,类胡萝卜素含量在苗期、孕穗期与野生型相比有显著提高,而抽穗期和成熟期则差异不显著。rl₁₃的三片功能叶的卷曲度与野生型相比均达到极显著差异,但rl₁₃的三片功能叶之间差异不显著。通过石蜡切片分析,突变体叶肉细胞层数变薄,野生型含有的一个较大泡状细胞转变为卷叶突变体的两个大小相近的泡状细胞,导致了叶片弯曲。以该突变体为父本,西农1A为母本配制杂交组合构建F₂遗传群体,结果表明,该卷叶性状由一对隐性核基因控制。选用F₂代分离群体中的1 215个隐性单株作为定位群体,将RL₁₃定位在第6染色体短臂上分子标记RM276和SWU6-1之间,遗传距离分别为1.1 cM和0.2 cM。     

水稻卷叶性状的研究进展及在育种中的应用

目前,水稻叶片卷曲性状已被直接或间接的应用于水稻理想株型育种。研究发现,叶片适度的内卷能使叶片挺直以减少披垂现象的发生,在生长发育后期作用明显,有利于改善水稻基部的受光条件,进而提高植株光能的利用率,实现增产的目的;叶片过度卷曲会产生许多不利的影响,如有效叶面积指数偏小以及光合有效辐射利用率不高等。大量证据表明,叶片卷曲受到体内遗传机制和体外环境因子的双重调节。本文主要综述水稻叶片卷曲的相关研究,包括卷曲效应、形成机制、相关调控基因及其在育种中的利用等,同时探讨了目前水稻卷叶研究中存在的问题,以期能更好地促进卷叶性状在水稻育种中的应用。     

水稻单侧卷叶突变体B157遗传分析及基因初步定位

用60Co-γ射线诱变籼稻品种808,获得一个叶片单侧右向正面卷曲的突变体,命名为B157.以突变体B157与平展叶水稻808、日本晴(粳稻)、东洋超级稻(籼稻)杂交构建F2遗传群体.F2群体分离分析表明,该突变体的卷叶性状由一对隐性基因控制.利用东洋超级稻xB157构建的F2群体对该卷叶性状进行基因定位,初步将控制该卷叶性状的基因定位在水稻第1染色体上,并将其定位在RM272与RI02526两个分子标记之间,我们将该基因命名urll(t)(unilateral rolled leaf 1).定位分析表明,urll(t)基因与RM272与RI02526的遗传距离分别为0.6 cM和2.0 cM.进一步的in silico分析显示,urll(t)基因所在的两个标记间的物理距离为692.9 kb,包含78个预测基因,其中有14个编码未知功能的表达蛋白,17个编码未知功能的假定蛋白,47个编码功能蛋白.基于TIGR数据库的分析发现,在这些预测基因中有三个预测基因与植物细胞分裂和生长有关,我们推测这三个预测基因可能与控制urll(t)卷叶性状有关.     

水稻几个披垂叶突变体的表型研究及其遗传分析

随着水稻功能基因组学的发展,水稻突变体已成为研究相关基因功能与表达的良好实验材料。同时,水稻突变体还可以为当今水稻常规育种和分子育种提供新的种质资源。本文主要阐述了几个水稻披垂叶突变体在株型、株高、穗粒数、结实率、千粒重等方面的特征特性,并分析了它们在与正常植株杂交后F1、F2群体表现。研究表明,突变体与野生型正常植株杂交的F1代在经济学性状和生物学性状上均表现出超亲优势,而在F2群体中表现出有规则的分离,3个突变体中披垂叶性状均为隐性基因控制。在突变体材料MR304中,控制披垂性状的为2对隐性基因,其中1对为主效基因。在突变体材料MR168和MR312中,控制披垂性状的均为单隐性基因。     

水稻窄叶突变体相关基因的研究进展

片是作物光合作用与呼吸作用的重要场所,同时也作为蒸腾作用的主要调节器官。其形态构成与转录因子、激素以及小RNA相关并受其调控,深入探究叶片发育的网络调控机理对高光效育种工作具有非常重要的意义。窄叶性状是叶形态的一种,在超高产株型育种中偏向选择窄叶,窄叶是株型构成非常重要方面,而株型与作物产量又密不可分,因此水稻窄叶作为一种叶型农艺性状,在株型育种中具有非常重要的应用价值。本研究归纳总结了至今为止已定位克隆的水稻窄叶突变体相关基因及其调控机理,并进一步探讨窄叶突变体基因的一因多效型,分析其在育种中的应用,以期为水稻株型育种中叶型性状的选择提供理论依据。     

基于高密度遗传图谱的水稻卷叶QTL定位

水稻叶片适度卷曲能提高光能利用率,增加产量。本研究以0738-28-1B (生育中后期叶片卷曲)和岗46B (叶片平展)为亲本构建大小为139个单株的F2作图群体,利用ddRADseq技术得到32 960个高质量多态性SNP、Indel标记,构建了包含1 196个bin标记的高密度遗传图谱,相邻bin之间的平均距离为1.12 cM。结合亲本和群体剑叶卷曲度表型数据,对卷叶性状进行QTL定位,检测到2个QTL位点。qRL-3定位在第3染色体8.24～10.13 Mb区间上,表型贡献率为9.76%;qRL-9定位在第9染色体19.69～19.84 Mb区间上,表型贡献率为25.40%,被认为是控制叶片内卷的主效位点,增效位点均来自亲本0738-28-1B。本研究结果为主效QTL位点的进一步精细定位提供了依据,同时为理想株型育种和超高产育种提供了新的卷叶基因资源。     

水稻卷叶性状与分子调控机制研究进展

水稻(Oryza sativa)良好叶片形态是保证水稻产量因素之一,一定程度的卷曲能够使水稻叶片保持矗立,有利于改善水稻群体的受光面积,使其接收更多的光能,提高光合利用率.SRL1、ROC5、OsRRK1、SLL2、CLD1、OsZHD1/2和NRL1对泡状细胞的调节,SLL1和SRL2对厚壁组织细胞的结构和过程的调节,ADL1对叶片极性的调节以及CFL1和CLD1对叶片表皮形成的调节是主要调节叶片卷曲的几个方面.上面的许多基因和其他几个基因以复杂的方式相互作用,以维持细胞的平衡性和完整性,实现最佳的卷叶表型.水稻卷叶是分子、细胞、生理和环境共同作用的复杂调节机制,因此研究水稻卷叶对高效育种有重要的利用价值.本研究总结了水稻卷叶类型、产生因素、细胞形态变化、已定位和克隆的卷叶基因,以及水稻卷叶调控机制的最新研究进展,为水稻的卷叶性状育种提供参考.     

LAZY1通过BR途径调控水稻叶夹角的发育

叶夹角的大小直接影响水稻叶面积指数,进而调控群体光合作用,是水稻株型育种中重要的指标,研究其发育机制对水稻株型育种具有重要的意义。利用EMS诱变籼型水稻保持系西大1B,获得一个植株散生且叶夹角变大的突变体s524。田间种植条件下,苗期s524的叶夹角极显著大于野生型;分蘖期s524的分蘖角极显著增大,株型松散;成熟期s524整个植株呈匍匐状生长。而野生型株型在整个生育期均保持相对紧凑,叶夹角较小。石蜡切片分析显示,s524叶夹角增大是由叶枕近轴面细胞变大造成的。s524的主要农艺性状与野生型相比无明显变化。遗传分析表明该性状受1对隐性核基因控制,利用SSR标记进行基因定位,最终将S524定位在第11染色体标记RM4746和RM26742之间324 kb的物理范围内,包含散生基因LAZY1。测序结果显示s524突变体在LAZY1第3外显子上发生了一个T到C的碱基替换,导致第143位氨基酸由野生型的缬氨酸突变为丙氨酸,表明s524是一个新的LAZY1等位突变体。s524对外源油菜素内酯(BR)的敏感性降低,BR信号传导途径关键基因BU1在s524中的表达上调了近10倍,早期研究表明BU1基因的过表达可导致叶夹角变大。推测LAZY1/S524可能通过BR信号传导途径调控水稻叶夹角的发育。     

水稻航天衰老突变体基因psl2的表型和遗传分析

叶片是植物最主要的光合作用器官,是水稻的源器官。其生长、发育和衰老的分子机理的研究对水稻经济产量和生物产量具有重要的意义。2006年我单位在参加农业部实践8号卫星航天育种工程的空间辐射诱变籼稻(Oryza sativa L.indica)泸恢H103中得到一叶片早衰突变体。初步研究结果表明,该早衰叶突变体表现的特点是:抽穗期前心叶抽出时,先前抽出的倒4叶片就开始变黄衰老,抽穗初期时先前抽出的倒3叶表现衰老,抽穗后期先前抽出的倒2叶表现衰老,灌浆期剑叶表现衰老,完全成熟时剑叶完全衰老死亡。利用该突变体分别与其野生型泸恢H103、R527、R602杂交,获得F1及其衍生的F2群体,对早衰叶突变体进行遗传分析。遗传分析表明由一隐性核基因psl2控制。本研究为最终定位和克隆目标基因奠定了基础。     

水稻株型的研究进展

水稻第三次产量的突破将可能产生于理想株型与优势利用相结合的超高产育种，笔者综述了水稻理想株型的形态特征、株型的相关栽培生理、株型遗传与育种、与植株形态建成相关的分子生物学等方面的研究现状，并讨论了存在的问题，展望了今后的研究发展方向。     

水稻窄叶突变体nal20的表型分析与基因定位

叶片作为植物光合作用的主要器官, 其面积的大小影响着光能利用率和最终产量。为了研究水稻叶片形态建成的分子机制, 利用 ⁶⁰Co-γ射线诱变粳稻品种春江06, 在M₂代中得到1份窄叶突变体, 命名为narrow leaf20 (nal20)。该突变体叶片变窄、株高降低、分蘖增多、茎节间缩短、抽穗期提前。本研究重点调查了3片功能叶的形态, 发现突变体叶片宽度减少了50%, 叶片长度变化较小。细胞学观察表明, 叶片变窄主要是由于表皮细胞数目的减少, 而细胞大小变化不大。遗传分析表明, 该突变体表型受1对隐性基因控制。利用具有多态性的InDel分子标记及nal20与Dular配制的F₂定位群体, 将该基因定位于第7染色体着丝粒区1.9 Mb范围内。二代测序结果表明, 在该范围内有455 kb的大片段缺失。本研究结果为窄叶基因NAL20的克隆和功能分析奠定了良好基础, 也为水稻株型改良提供了基因资源和育种材料。     

水稻超高产育种的实践与思考

20世纪50年代末广东的籼稻矮化育种，60年代IRRI的“绿色革命”和70年代我国三系杂交籼稻的培育成功，都使水稻每公顷产量成吨增加。前两者高产育种的成功主要是利用了矮秆基因，后者则是利用了杂种优势。在尔后的10～20年里，有利基因的发掘利用和育种途径没有很大的突破，单产徘徊不前。笔者认为，利用籼粳亚种间有利性状的     

水稻叶尖早衰突变体lad的形态、生理分析与基因定位

叶片作为植物的主要光合作用场所,研究其早衰机制对提高作物的经济产量具有非常重要的意义。本研究报道了一个来自EMS诱变优良恢复系缙恢10号的新水稻叶尖早衰突变体lad (leaf apex dead),其叶尖在第5片叶抽出前呈正常状态,当第5叶完全抽出之后前5叶的叶尖变黄并最终枯死;随后的叶子在完全抽出后,叶尖也逐渐变黄并枯死。对该突变体的生理生化分析发现,其叶绿素含量、可溶性蛋白含量明显下降,SOD酶活性异常。其株高、叶长、粒数等也都显著降低。经遗传分析,该突变性状受一对隐性单基因控制,利用分子标记将该基因定位于第11染色体SSR标记SWU11-19和SWU11-5之间,遗传距离为13 cM,并且与SSR标记SWU11-25和SWU11-27共分离。本研究结果为该基因的进一步克隆和功能研究奠定了良好基础。