水稻早衰突变体zs的鉴定与基因定位

[目的]本研究旨在对水稻叶片早衰突变体zs进行遗传分析及基因定位,探索水稻叶片早衰的分子机制。[方法]从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变‘宁粳1号’突变体库中筛选鉴定了1个稳定遗传的早衰突变体zs,构建突变体zs与籼稻品种‘N22’的F2群体,对控制突变性状的基因进行定位,利用RT-q PCR对叶绿素合成以及质体发育相关基因的表达水平进行分析。[结果]突变体zs在28℃条件下生长14 d时,zs第2叶叶尖出现黄褐色斑点,并逐渐向叶基部蔓延。突变体zs叶绿素a和叶绿素b含量明显下降。zs叶肉细胞结构异常,叶绿体中类囊体片层结构排列松散。与野生型相比,zs的株高、分蘖数和千粒质量均显著降低。通过构建遗传分离群体,将突变基因定位在第12号染色体短臂上的600 kb的区间内。此区间内含有2个已报道的与叶片衰老相关的基因LOC_Os12g16410和LOC_Os12g16720,分别编码异黄酮还原酶和细胞色素单加氧酶(P450)。测序分析发现,仅在LOC_Os12g16720第2外显子上有1个单碱基突变,导致苏氨酸突变为甲硫氨酸。zs叶绿素合成相关基因和质体发育相关基因的表达量显著低于野生型。[结论]鉴定了1个早衰突变体zs,通过精细定位与序列分析,将LOC_Os12g16720作为候选基因,该基因可能参与调控叶绿素合成及质体的发育。     

水稻早衰突变体es5的鉴定及其突变基因的精细定位

【目的】对水稻叶片早衰突变体es5进行遗传分析及精细定位,探索水稻叶片衰老的分子机制。【方法】es5是嘉禾212经EMS诱变获得的一个叶片早衰突变体。利用es5与籼稻中恢8015杂交获得F1,F1自交获得分离群体F2。在杭州和海南观察F1和F2的表型,并分析该突变表型的遗传行为。取F2中隐性单株,利用图位克隆方法精细定位该基因。抽穗期时对突变体和野生型叶片进行SOD活性、MDA含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、净光合速率测定、组织化学分析、透射电镜观察以及衰老相关基因的表达量分析。成熟后调查es5和嘉禾212的几个重要农艺性状。【结果】四叶期前es5表型与嘉禾212相比无明显差异,四叶期时下部叶片叶尖开始黄化衰老,随着植株的生长发育,叶片的衰老面积逐渐变大,至拔节期,中下部叶片黄化衰老严重。与野生型相比,es5的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和净光合速率均显著下降,es5的株高、有效穗数、每穗总粒数、千粒重、结实率等农艺性状都极显著下降。伊文思蓝染色和二氨基联苯胺染色分析结果表明,es5叶片中含有更多的死亡细胞和过氧化氢积累。酶活性和衰老相关参数的测量结果显示抽穗7 d和抽穗21d,es5叶片中的SOD活性均显著高于嘉禾212中SOD活性;抽穗21 d时,es5中MDA含量显著高于嘉禾212中MDA含量;抽穗7 d和抽穗21des5叶片中可溶性蛋白含量均极显著低于嘉禾212中可溶性蛋白含量。透射电镜观察结果表明es5衰老部位细胞质溶解,叶绿体结构异常,叶绿体膜溶解,基粒模糊,基质片层疏松,类囊体发育异常,淀粉体和嗜饿颗粒增多。qRT-PCR结果显示es5中促进衰老的基因Osh36、Osh69、OsI85、RCCR1表达量极显著上调。2个衰老的标志基因Osh69和OsI85表达量分别上调12.7和36.6倍。同时叶绿素降解相关基因SGR也显著上调。遗传分析结果表明该性状是由单隐性核基因控制。采用图位克隆的方法将该基因精细定位在第5染色体上的BF-10和RM3664两标记之间,物理距离约52.7 kb,该区间包含8个开放阅读框。【结论】es5由于叶片的过早衰老造成与产量相关的几个重要农艺性状显著下降。将该基因定位在第5染色体介于标记BF-10和RM3664之间52.7 kb的物理区间内。     

一个水稻早衰突变体基因的精细定位

【目的】对水稻叶片早衰突变体W330进行遗传分析及精细定位,获得控制突变表型的基因。【方法】用60Co-γ辐射诱变籼型水稻恢复系中恢8015,从突变体库获得一份叶片早衰突变体W330。对该突变体进行表型观察和主要农艺性状调查。利用多代自交稳定的突变体W330与粳稻品种02428杂交,观察F1和 F2的表型,并统计F2群体中早衰突变表型与正常野生型的分离情况,分析该突变表型的遗传行为。利用构建的F2群体进行精细定位和候选基因分析,然后对候选基因进行DNA测序、酶切分析、表达分析、酶活测定及进化分析。【结果】突变体W330从三叶期开始出现叶片衰老,直至抽穗期及黄熟期。与野生型相比,突变体W330株高变矮、分蘖减少、叶片变窄、抽穗期不变、每株有效穗数、每穗着粒数和结实率亦显著降低。W330与02418杂交的F1表现正常,F2群体中正常植株与早衰突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体W330的突变性状受1对隐性核基因控制。利用F2定位群体及SSR、Indel标记,最终将目标基因定位在第3染色体短臂上2个分子标记CD-5与CD-7之间,物理距离约为21.5 kb。基因预测表明该区域共有4个完整的ORFs。其中,LOC_Os03g0131200编码一个过氧化氢酶OsCATC,基因组序列分析表明,W330突变体中的该基因从ATG开始第109位,在第一个内含子的末位发生了一个C到G的颠换,造成第一个内含子没有剪切,最终导致翻译提前终止,酶切试验验证了这一突变位点。与野生型亲本中恢8015相比,W330突变体在三叶期叶片中的过氧化氢酶的活力下降了47.8%,而过氧化氢含量上升了2.7倍。由此,推定W330与OsCATC等位。系统进化分析发现,OsCATC与水稻中同源的过氧化氢酶不在同一进化分支上。实时荧光定量PCR发现,与其野生型相比,突变体W330叶片中的OsCATA和OsCATB的表达量显著上升,而OsCATC的表达量没有明显的变化。推测,这3个高度同源的基因在水稻体内可能存在互补机制。【结论】W330突变体基因是已报道的过氧化氢酶基因OsCATC的等位基因。W330突变体在第一个内含子上发生的一个点突变造成可变剪切的发生,使得水稻一个过氧化氢酶失活,导致突变体W330突变表型的出现。     

水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在对水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5进行表型分析及基因定位,探讨水稻叶片早衰的分子机制。[方法]对pls5突变体进行田间农艺性状调查和光合速率测定;于抽穗期对倒2叶(无明显早衰表型)、倒3叶(出现早衰)和倒4叶(严重早衰表型)进行色素和活性氧含量测定,观察叶绿体超微结构;利用Real-time PCR对淀粉代谢和衰老相关基因进行表达分析,以及候选基因的图位克隆与测序。[结果]pls5突变体早期大田生长正常,早衰表型始于分蘖后期,至乳熟期所有叶片衰老。与野生型相比,pls5突变体色素含量和净光合速率极显著降低,同时每穗总粒数、结实率和千粒质量显著下降。倒3叶叶绿体中积累大量的淀粉粒,类囊体片层由于淀粉粒的大量积累被挤压到细胞膜周围;倒4叶叶绿体中积累大量嗜锇体,类囊体片层解体。同时,pls5中淀粉代谢和衰老相关基因的表达显著上调,活性氧积累。遗传分析表明,pls5的突变表型是由隐性单基因突变引起的;利用图位克隆将目标基因定位在第5染色体的长臂标记P7和P4之间,物理距离154 kb,共18个ORF;对区间内已报道基因ES5(Os05g0554400)测序,发现在第11个外显子存在437 bp的插入,导致移码突变翻译提前终止,推测其为候选基因。[结论]pls5是早衰突变体es5的等位变异,在衰老叶片中存在淀粉累积,这些有利于进一步理解叶片早衰的内在机制。     

水稻向地性突变体的鉴定与遗传和定位分析

从水稻籼稻品种E优428的诱变M1代群体中获得向地性突变体la(t),该突变体在苗期倒伏生长,成熟期呈匍匐型生长,其它性状未发现异常。初步的生理研究表明该突变体不受外源激素(2,4-D,赤酶素)和光照的影响,并失去了感受重力的能力。遗传分析表明,该突变属单基因隐性突变,将该基因暂定名为la(t)。利用该突变体与籼稻品种D62B杂交,构建了F2代分离群体,用微卫星标记分析,将该基因定位于水稻第11染色体上的微卫星标记Lu2和Lu18之间,与目的基因分别相距1.0和1.7cM。通过电子杂交的方法将该基因所在区域的遗传图谱整合到国际水稻基因组计划的水稻第11染色体物理图谱中,其la(t)基因两端毗连的Lu2和Lu18SSR标记之间的物理距离约为140～200kb。为用图位克隆法分离此目的基因和研究水稻向地性生长的分子机理奠定基础。     

水稻类病斑及早衰突变体 lms1的鉴定及基因初步定位

通过筛选籼稻恢复系明恢86的组培变异后代,获得1个类病斑及早衰突变体 lms1（lesion mimic and senescence 1）。 lms1植株生长至拔节期开始在叶片上出现黄褐色小斑点,随后斑点逐渐扩展至大部分叶片和茎组织;生长至抽穗期后呈现早衰,穗、茎、叶明显干枯,并快速衰亡。RT-PCR分析表明,在呈现类病斑性状叶片组织的 lsm1中,病程相关基因 PBZ1、 PA L1表达明显高于其在野生型叶片组织中的水平。遗传分析表明, lms1的突变性状受单隐性核基因控制。利用9311与 lms1配置的F2及F3群体进行基因定位,将 lms1基因定位在水稻第11染色体长臂末端。     

一份水稻长穗突变体的鉴定及相关生理特性分析

[目的]穗型是影响水稻产量形成的因素之一,通过分析和研究长穗水稻材料的各项生理生化指标,挖掘优良的水稻种质资源,为后续水稻穗长相关基因的定位与克隆奠定基础,同时也为水稻分子遗传育种改良提供指导.[方法]本研究围绕一份前期获得的长穗水稻材料展开,统计和分析了长穗材料的相关农艺性状,并对该材料在幼苗期和成熟期的6个生理生化...     

水稻寡分蘖突变体差异表达基因的鉴定和生物信息学分析

一般认为分蘖由QTL控制,对植物侧生组织的研究表明,水稻分蘖的形成可能受激素的控制.以寡分蘖突变体G069与广亲和材料"02428"构建的1对近等基因系02428-ftl为对象,采用RNA差异显示技术分析了此对近等基因系在分蘖前期的基因差异表达.经过片段回收,反式Northern杂交(Re-verse northern blotting)和测序分析,分离得到一个在"02428"中强势表达的基因片段.生物信息学分析表明,该片段与水稻的cDNA和mRNA以及基因组序列高度相似,但没有同源的氨基酸序列,说明该片段处于非编码区:电子延伸序列与多个水稻多肽序列高度同源,含有一个明显的蛋白激酶作用域,但未发现与已报道的基因同源.推测为一未知的调控蛋白.     

水稻长颖花突变体LRS的鉴定

 从水稻育种后代材料中获得1个颖花器官突变体。该突变体的内外稃较长,浆片呈稃片状,雄蕊雌蕊化,每个颖花含1～3个发育完整的雌蕊。有的雌蕊化的雄蕊下部为花丝,其上着生不规则膨大组织和0～3个羽毛状柱头。根据这些结果推断该突变体为类似B功能缺失的突变体。利用LRS突变体为父本配制杂交组合,其F2代群体中正常与突变植株的分离比例为3∶1,表明该突变性状是由单隐性基因控制的。     

一个水稻短根毛突变体的鉴定和基因定位

 【目的】鉴定和克隆水稻根毛突变体新基因,了解水稻根毛发育的分子遗传机理。【方法】通过T-DNA插入获得短根毛突变体。采用溶液培养、形态特征观察、杂交后代的表型分离统计及基于图位克隆技术的基因定位等方法,对突变体Ossrh1的表型、遗传和基因精细定位开展研究。【结果】突变体在苗期表现为根毛长度变短,只有野生型长度的36%左右,遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制,利用Ossrh1和籼稻品种Kasalath杂交构建的F2群体对OsSRH1进行基因定位, 发现与第6染色体上的SSR（simple sequence repeat）标记RM3183和RM193连锁,OsSRH1距它们的遗传距离分别为0.9 cM和1.0 cM。通过在两标记间发展3个新的STS（sequence-tagged site）标记,将OsSRH1精细定位于标记T1757和T1768之间,物理距离约为115 kb。【结论】水稻短根毛突变体Ossrh1的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第6染色体的STS标记T1757和T1768之间115 kb范围内。     

水稻重离子辐射突变体数量性状的相关分析

可Ｍ４性状表现稳定的４３个突变系的８个主要数量性状之间的相关分析表明：构成水稻产量的三要素中，只有穗实粒数和千粒重与产量呈显正相关；而有效穗数与产量间的遗传型、表型相关均不显，但其环境相关达极显水平。遗传通径分析表明，穗实粒数、千粒重与有效穗数对产量的直接作用都达到极显水准；由环境通径分析表明，仅有效穗数和穗实粒数对产量的直接作用达到极显水准。     

水稻裂颖突变体SRG的形态学鉴定

在由123个品系组成的Lemont×Dular重组自交系群体(RILs,F10)中发现了水稻裂颖突变体,该突变体30.64%的小穗颖壳开裂,稃片1-3个,雄蕊3-9枚,子房1-3枚,柱头2-5个,浆片1-3对;颖壳内有2粒或3粒种子连生或分生.经过7代连续种植,裂颖性状能够稳定遗传,根据突变体颖壳特征将其命名为水稻裂颖(split rice glume,SRG)突变体.     

一个水稻矮秆窄叶突变体的鉴定和基因定位

常规粳稻秀水09经过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变处理,获得了一个矮秆窄叶突变体dnl1（dwarf and narrow leaf 1）,经多代自交性状稳定。dnl1突变体与野生型相比,具有植株矮、叶片窄、分蘖强的特点。遗传分析表明dnl1突变性状受1对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法,利用SSR分子标记将突变基因dnl1定位在第4号染色体SSR标记RM17478与RM17488之间约260 kb范围内。测序比对分析表明Dnl1可能为Nal1基因.     

水稻Ds插入易倒伏突变体的形态和生理鉴定

为了从形态学和生理学角度初步分析水稻Ds插入突变体出现倒伏的可能原因,继而为进一步开展水稻倒伏相关基因的功能研究提供参考,比较了该突变体与野生型在株高、茎上各主要节间的长度、粗度、茎壁厚、叶鞘厚度以及根、茎、叶片、叶鞘、穗和稃片中纤维素和硅含量的差异.结果显示,易倒伏突变体各主要器官中纤维素含量均明显下降,硅在各器官中的分配方式也出现不同于野生型的变化.研究表明,各器官中纤维素含量下降引起的植株机械强度减弱可能是导致突变体易于倒伏的主要原因.     

水稻簇生穗突变体的鉴定及遗传

对回交转育的簇生穗品系CL－802、自然簇生穗突变体麦疑稻、人工诱导簇生穗突变体双科早系列和中花11系列进行观察和比较，发现人工诱导产生的簇生穗突变体具有粒长变短、长宽比变小的特点，而自然簇生穗突变体不存在这种现象，以簇生穗突变体麦颖稻为亲本，与正常穗型水稻品种杂交所得的F1代、F2代进行系统分析，结果表明，F1代表现簇生但簇生程度较亲本麦颖稻轻，为中间类型；F2代产生簇生型、中间型和正常型的分离，组合分离比有些符合1：2：1，有些不符，其正常穗型的比例在30％－40％之间。麦颖稻的簇生穗性状表现为部分显性。     

EMS诱导水稻中花11突变体的筛选和鉴定

用化学诱变剂甲基黄酸乙脂(Ethyl metbane sulphonate简称。EMS)对粳稻品种“中花11”进行诱变处理,以构建突变体库。结果表明：0．5％EMS溶液处理的水稻种子,再经0.5％和0．7％EMS溶液复合处理,发生突变的频率为12.4％,复合处理的诱变效果优于一次性处理。EMS诱变产生的突变体,后代发生分离的基因数量少,稳定性较好,但不同的株系所产生的突变类型丰富。EMS诱变产生的主要突变类型有：穗部形态突变、籽粒形态突变、茎秆形态突变、叶片性状突变、育性突变及熟期突变等。通过近四年的诱变、筛选,已鉴定EMS诱变产生的突变体861份;同时对部分突变性状如簇生穗、树稻等进行了遗传分析试验;另外在M3筛选到一个生产上能推广使用的水稻突变新品系。     

一个新的水稻小圆粒突变体的遗传分析和基因鉴定

从⁶⁰Co辐射诱变的中花11突变体库中筛选到一个小圆粒突变体TM340,突变表型为株高降低,穗型直立,籽粒短且宽。颖壳外表皮扫描电镜结果显示,野生型细胞长度要长于突变体。通过与珍汕97B构建F₂群体,从中分别选取20株正常粒与小圆粒单株构建2个极端表型混池,连同亲本进行全基因组测序及关联分析,确定突变基因位于第5号染色体。比较测序发现突变体中srs3基因在第8外显子4 431位的碱基A缺失导致移码突变。根据该位点设计CAPS标记,检测F₂分离群体中22株小圆粒单株,发现该标记与突变表型完全连锁,证明TM340小圆粒表型是由SRS3突变产生的新的等位变异引起。     

如何防止水稻贪青和早衰

水稻贪青是指水稻生育后期叶色不褪淡而依然保持叶色浓绿，叶片柔嫩。造成贪青的原因是由于中后期供氮过量，使无效分蘖增多。氮是叶绿素的重要成分，后期氮素过多，导致氮代谢旺盛．碳水化合物积累减弱，从而使空秕粒增多．千粒重下降。水稻贪青易迟熟．早稻会影响后季作物裁插，     

水稻黄绿叶突变体ygl3的鉴定与基因功能分析

[目的]为了丰富和加深人们对植物叶色形成的分子机理认识,对水稻黄绿叶突变体ygl3(yellow green leaf 3)进行表型鉴定和基因克隆,阐明YGL3的分子功能,为解析YGL3调控水稻叶色形成的分子机理奠定基础.[方法]从水稻中花11 CRISPR-Cas9敲除突变体库中鉴定出2份稳定遗传的等位黄绿叶突变体,...     

水稻早衰突变体R7954(els)发育理化性质和亚显微结构特征

以诱变获得的水稻早衰突变体R7954(els)为材料,研究了早衰突变对整个植株生长发育动态及剑叶亚显微结构的影响,以深入了解水稻早衰机制。结果表明,从分蘖始期起,突变体生长势弱,生长速度慢,随后叶片出现早衰症状,最终整株呈铁锈色和枯黄状。分蘖至成熟的5个重要生育时期,突变体抗氧化系统指标SOD活性,VC,VE和GSH含量降低,MDA积累增多;Chl a,Chl b和Chl(a+b)含量显著下降,净光合速率减弱。超微结构观察显示,随着衰老程度的加深,叶绿体内囊体结构解体严重,膜性氧化成分嗜锇颗粒、脂肪球等增多,细胞器整体结构崩解。