水稻胚乳突变体b140的表型分析及基因克隆

[目的]对水稻粉质胚乳突变体b140进行表型分析和基因克隆,为阐明水稻淀粉合成机制奠定基础。[方法]以粳稻品种‘W017’为野生型,测量‘W017’和突变体b140的农艺性状,分析籽粒的灌浆期干物质积累量和理化性质,并观察淀粉颗粒的结构;构建b140与‘南京11’的F2群体,取隐性极端个体定位基因;利用qRT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;测定相关淀粉合成酶活性。[结果]b140表现为粉质胚乳,粒宽、粒厚和千粒质量均显著低于野生型,但粒长和其他农艺性状无显著变化。b140种子的总淀粉和直链淀粉含量均显著低于野生型,而可溶性糖含量显著高于野生型。扫描电镜观察b140胚乳淀粉粒呈球形或不规则形状,排列疏松。突变基因定位在第1号染色体短臂56 kb的区间内,测序发现只有1个已知基因Os01g0179400发生突变。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,b140胚乳中淀粉合成相关基因的表达量出现不同程度的下调。b140胚乳中腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性显著低于野生型。[结论]b140由于Os01g0179400基因发生突变,导致粉质胚乳表型。Os01g0179400突变影响了淀粉合成相关基因的表达以及腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性。b140的发现对于了解水稻淀粉合成和调控的机制具有一定的意义。     

水稻矮秆基因克隆研究进展

矮秆是水稻育种中最重要的农艺性状之一,对增强水稻抗倒伏性、提高水稻产量有重要作用。综述了水稻矮秆基因的分类,并从参与油菜素内酯、赤霉素、独角金内酯、生长素等生物合成或信号传导途径方面阐述了水稻矮秆基因的克隆情况,为矮秆突变基因在水稻育种中的应用提供理论依据。     

水稻矮秆突变体的遗传分析

在构建水稻Ds转座子插入突变群体中,获得了两份矮秆突变体,暂定名为矮242和矮915,经Basta抗生检测及PCR分子检测,确认矮秆242突变不是由Ds转座子插入所引起的,通过突变体与正常中花11杂交和回交后代的遗传分析,证明这两个矮秆突变是受单基因所控制的隐性突变;通过矮242和矮915突变体之间的杂交遗传分析,F1株高表现正常,显然这两个矮秆基因不存在等位性。     

黍子矮秆突变体‘87’表型及对赤霉素敏感性分析

为探究黍子突变体株高、节间和穗部等表型差异及对外源赤霉素的敏感性,以野生型‘260’及其EMS诱变获得的矮秆突变体‘87’为试验材料,对其农艺性状、茎秆细胞学、内源激素含量及喷施外源赤霉素后的表型进行分析。结果显示:与野生型‘260’相比,矮秆突变体‘87’成熟期株高、穗长和千粒重分别下降53.3%、31.8%和1.7%;茎粗和分蘖数分别增加14.1%和113.3%。突变体株高的下降与节间数无关,主要由中下部节间长度缩短造成。经细胞学观察,矮秆突变体茎秆缩短主要是由主茎茎节纵向细胞尺寸减小所致,茎粗增加是由横向细胞数目增加造成的。喷施外源GA₃后,植株高度变化与喷施清水基本一致,成熟期矮杆突变体‘87’内源GA₁+GA₃含量显著高于野生型‘260’,可见矮秆突变体‘87’为GA不敏感性突变体,导致植株矮化并增强了抗倒伏性能,可作为黍子矮化育种的新种质。     

水稻穗顶端退化突变体paa21的表型分析及基因克隆

【目的】水稻穗顶端退化严重影响产量,鉴定与克隆水稻穗顶端退化相关基因,可以丰富水稻穗发育调控的分子机理,为水稻高产分子设计育种提供理论基础和基因资源。【方法】从粳稻品种武运粳30号EMS突变体库筛选到一份稳定遗传的穗顶端退化突变体panicle apical abortion 21(paa21)。对退化一次枝梗比例、每穗退化粒数占比、每穗粒数、株高、穗长、单株产量等农艺性状进行统计。使用台盼蓝和伊文思蓝染色检测顶端小穗是否发生程序性细胞死亡。测定WT和paa21不同发育时期幼穗和不同穗部位的H₂O₂含量。paa21分别与籼稻II-32B、9311正反交进行遗传分析。利用paa21与籼稻II-32B杂交构建的F₂群体进行基因定位和克隆。使用SWISS-MODEL网站预测野生型和突变体蛋白的三维结构。利用RT-qPCR分析ROS响应标志基因、程序性细胞死亡相关基因、过氧化氢酶相关基因的表达量。【结果】paa21突变体发生严重的穗顶端退化,统计paa21所有一次枝梗退化情况,发现退化小穗主要位于顶端的一次枝梗上。与WT相比,p...     

多分蘖矮秆水稻突变体的农艺性状及遗传分析

多分蘖矮秆水稻‘tdr(t)’是在半矮秆籼稻品系‘E20’中发现的一份突变体.与野生型‘E20’相比,‘tdr(t)’主要表现为植株矮化,分蘖增多,育性降低,各节间所占株高比例与野生型基本一致,属于矮秆突变体中的dN型.用5个株高正常的半矮秆水稻品种(系)与其杂交,对F1、F2、和BC1F1的遗传分析表明,‘tdr(t)’矮生性是由一对隐性核基因控制.‘tdr(t)’表现矮秆和多分蘖,是研究株高与分蘖发育机理关系的一份较好的材料.     

辣椒矮秆突变体的表型及其对外源激素的响应

于EMS诱变辣椒自交系6421种子所构建的突变体库获得1份矮秆突变体(命名为E29),观察E29的表型和细胞学特征,研究E29突变性状的遗传规律和赤霉素(GA3)、24-表油菜素内酯(24-e BR)及生长素(IAA)对E29种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:与自交系6421相比,E29表现出植株矮化,叶片变大、变厚,叶色变深等特征;显微观察结果显示,E29变矮是由于其茎秆伸长区细胞长度缩短,叶片变大、变厚是由于其叶肉细胞变大及细胞数增加;遗传分析结果表明,突变性状由单隐性基因控制;外施不同质量浓度的激素,发现4.0 mg/L GA3处理显著促进E29的根与下胚轴伸长,1.0~4.0 mg/L的IAA处理显著抑制E29的根与下胚轴伸长,0.5~2.0 mg/L的24-e BR处理对E29的根和下胚轴伸长影响不明显,各激素处理均不能使之恢复至野生型6421的根与下胚轴长度,表明E29为BR不敏感型突变体,其突变性状与GA3、IAA调控无关。     

一个矮秆多分蘖水稻突变体的植物激素动态特性分析

【目的】比较水稻矮秆多分蘖突变体与野生型材料间的植物激素含量差异,并分析不同生长调节剂处理对其株高、分蘖的影响,探析植物激素在突变体形态发育过程中的生理功能。【方法】以T-DNA插入引起的矮秆多分蘖突变体（CA648）及对照中花11（ZH11）为供试材料,采用高效液相色谱法（HPLC）分析三叶期、五叶期、分蘖盛期、拔节孕穗期的根、假茎(或茎)、叶中的赤霉素（GA1,GA4）、生长素（IAA）、玉米素（Z）和脱落酸（ABA）的含量,进行CA648与ZH11在不同生长发育时期的不同器官中的植物激素含量差异比较分析;利用液相色谱-串联质谱联用法（HPLC-MS/MS）测定拔节孕穗期根、基部、茎秆及叶片中的IAA、Z及玉米素核苷（ZR）的含量并进行根、茎、叶等不同器官中IAA与Z+ZR含量间的比值差异分析;在CA648与ZH11的不同生长发育时期喷施不同浓度的GA3、IAA、Z及多效唑处理后统计株高、分蘖的变化特性,并比较分析CA648与ZH11对不同生长调节剂处理的反应敏感性差异。【结果】不同生长发育时期的CA648与ZH11的不同器官中的植物激素存在不同变化趋势。GA1+4含量变化情况为在三叶期和五叶期的叶片中两者相差不大,而根和假茎中的含量则是CA648高于ZH11;从五叶期至拔节期,随着生育期延长,ZH11的假茎和根中GA1+4含量升高而叶片中含量降低,但CA648却表现出相反的变化趋势,假茎和根中的GA1+4含量降低但叶片中含量却升高。IAA含量变化情况为五叶期、分蘖盛期时CA648叶片中的IAA含量低于ZH11,而假茎中的IAA含量却高于ZH11;拔节期时,CA648的根、茎、叶中IAA含量均与ZH11对应器官中的IAA含量相差不大。Z、ZR含量变化情况为三叶期CA648的根与假茎中的Z含量都低于ZH11;在拔节期,分蘖部位的基部和茎中的Z+ZR含量为CA648高于ZH11,而叶片中的Z+ZR含量却是CA648略低于ZH11。ABA含量变化情况为在三叶期、五叶期时CA648的ABA含量高于ZH11,而拔节期却显著低于ZH11。IAA与Z+ZR的比值情况为在顶叶、茎秆中是CA648大于ZH11,而在基部和根中则是CA648中的比值小于ZH11。不同浓度GA3、IAA、Z和多效唑喷施处理表明CA648的株高易受生长调节剂的影响。与喷水对照相比,喷施GA3、IAA、Z均能增加CA648的株高,其敏感性依次为GA3处理＞IAA处理＞Z处理;喷施多效唑后CA648与ZH11的株高均明显降低;虽然CA648与ZH11的株高均受GA3、多效唑等生长调节剂的影响,但CA648更敏感,当喷施的GA3浓度≥288 µmol•L-1时,CA648的株高能够达到或超过ZH11的株高;与株高易受生长调节剂的影响不同,CA648的多分蘖特性几乎不受长调节剂处理的影响,无论是否喷施生长调节剂,CA648的分蘖数均远远多于ZH11。【结论】与对照相比,CA648体内的GA1、GA4、IAA、Z、ZR含量及其IAA与Z+ZR的比值有利于矮秆多分蘖性状的形成,即植物激素含量与比例能够反映CA648的生理特性;生长调节剂对CA648的分蘖与株高具有不同调控效果,喷施GA3、IAA、Z和多效唑能够显著改变株高,但其多分蘖特性不受株高改变的影响。     

水稻矮秆突变体1282和1287的特征特性

为了给1282和1287水稻矮秆突变体的综合利用提供参考,于2011年11月—2012年4月在海南三亚对两突变体的生物学特性和农艺性状进行观察。结果表明:1282和1287突变体的株高分别为40.39cm和37.58cm,具有生长整齐、植株挺拔,叶色浓绿,叶鞘紫色,穗形一般,无包颈,粒型细长,颖淡黄色,稃尖紫色,有效分蘖数多,颖花开颖角度较小,结实率较高等特性。1282和1287水稻矮秆突变体的利用前景较好。     

一个显性矮秆水稻突变体的获得及其遗传分析

 【目的】分析该研究组已发现的一个显性矮秆水稻突变体的遗传组成及背景。【方法】利用农杆菌介导法转化粳稻品种武香粳9号,产生T-DNA插入群体。在筛选和鉴定水稻T-DNA插入突变体的过程中,发现一个矮秆突变体。利用PCR扩增、Southern杂交等分子生物学方法对该突变体后代进行鉴定及遗传分析。【结果】突变体自交后代群体中出现矮秆和正常株高两种类型,分离比为3﹕1,符合一对显性单基因的遗传,并且矮秆性状的表现与T-DNA插入共分离。利用籼稻品种龙特甫与其纯合矮秆植株进行杂交,杂交F2代的矮秆株与正常株的比例同样呈3:1分离,符合一对显性单基因的遗传规律。利用SSR等分子标记,将该基因定位在水稻的第4染色体上。【结论】该矮秆性状由一对显性基因控制,由T-DNA插入引起,位于水稻第4染色体上,可作为进一步分离该基因的遗传材料。     

小麦矮秆突变体矮秆基因的遗传分析

目前在小麦中虽然已经命名了20余个矮秆基因,但小麦矮秆基因资源应用单一化的现状仍然存在,因此对小麦新矮源的筛选与研究显得十分必要。本研究以1个小麦矮秆突变体‘矮128’为材料,通过赤霉酸处理、遗传分析、基因等位性测验和DNA分子标记等手段分析了该矮秆突变体矮秆基因的性质及可能来源。结果表明:‘矮128’属赤霉酸不敏感型矮秆突变体,其矮秆性状受1对隐性基因控制,该基因与Rht8、Rht9、Rht13、RhtB1b(Rht1)、RhtD1b(Rht2)、RhtD1c(Rht10)和Rht16等矮秆基因不是等位基因,也不同于Rht4、Rht5、Rht8、Rht9、Rht12、Rht13等6个已知矮秆基因。尽管如此,‘矮128’中的矮秆基因是否为新的矮秆基因仍然需进一步的遗传分析加以明确。     

一个水稻迟熟突变体相关表型分析及基因定位研究

在60Coγ射线诱变的突变体中发现一个迟熟突变体(暂命名lateflower4,简称lf-4)。该突变体营养生长周期较野生型水稻长约10天。遗传分析表明,lf-4受一对隐性基因控制。以(lf-4/9311)F2群体为基础,应用INDEL分子标记确定目的基因LF-4位于第8染色体短臂M1和M2之间,进一步应用F2分离群体将该基因定位于S3和S4之间,该基因的发现和定位将有助于分子标记辅助选择和水稻改良。     

水稻矮秆多分蘖突变体CA648的农艺性状分析及分子验证

以T–DNA插入引起的水稻矮秆多分蘖突变体丛矮648(CA648)及对照中花11(ZH11)为材料,进行农艺性状、F2杂交群体性状分离分析及分子验证。结果显示:CA648表现出矮化、多分蘖、花期延迟等突变性状;CA648与ZH11杂交后的F2群体的不同株高统计结果符合单基因控制的1∶3遗传分离比例,F2代材料中所有抗Basta株系均表现出矮化多分蘖特性,且非抗性株系与抗性株系数量之比符合1∶3分离规律;TAIL–PCR等分子试验结合生物信息学分析结果表明,T–DNA插在8#染色体一个功能未知基因LOC_Os08g34258的内部,该基因编码蛋白可能与Subtilisin inhibitor家族蛋白具有类似功能。     

水稻根系生长素抗性突变体的筛选及表型鉴定

以经60Co-γ辐射诱变的水稻黄华占突变体库为材料,利用生长素类似物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)处理对初生根伸长的抑制作用为筛选依据,初筛获得188个候选突变体株系。经二次筛选鉴定,最后成功筛选到4个根系生长素抗性突变体,分别被命名为Osarr1-1(水稻生长素抗性根1-1,Oryza sativa auxin resistant root 1-1)、Osarr2-1、Osarr3-1和Osarr3-2,其中Osarr3-2是从Osarr3-1中分离出来的白化苗。结果表明:在无2,4-D的情况下,Osarr3-1不定根数目明显高于野生型,其余突变体不定根数目与野生型相似;除Osarr1-1不定根伸长小于野生型外,其余突变体不定根伸长与野生型相似;Osarr3-1侧根数目大于野生型,而Osarr3-2的侧根数目小于野生型,其余突变体侧根数目与野生型相似;Osarr1-1和Osarr3-2的侧根伸长小于野生型,其余突变体的侧根伸长与野生型相似。在2,4-D存在的情况下,Osarr1-1、Osarr2-1、Osarr3-1和Osarr3-2的不定根数目和伸长均高于野生型;除Osarr3-2的侧根数目与野生型相似外,其余突变体侧根数目均高于野生型,并且所有突变体的侧根伸长均高于野生型。以上研究结果表明,筛选获得的突变体根系包括初生根、侧根和不定根对2,4-D处理具有较高的抗性。本研究为进一步揭示水稻根系生长发育调控机制提供了良好的遗传学研究材料。     

水稻卷叶突变体rlm1的基因克隆

叶片是植物光合作用的主要场所,优良的叶片形态有利于塑造理想的株型,提高光合效率。为了研究叶片形态建成的分子机制,自水稻T-DNA插入突变体库中筛选获得1个叶片半卷曲的卷叶突变体(roll leaf mutant,命名为rlm1),突变体rlm1主要特征为成熟叶片沿中脉向内卷,叶片最终卷成直立半圆筒状,叶片卷曲度达0.64,叶片直立参数达95,且光合效率显著优于野生型。通过图位克隆技术,确定突变体rlm1突变位点位于LOC_Os03g06654基因的第1个内含子,LOC_Os03g06654基因编码黄素单氧化酶(flavin-containing monooxygenase),RT-PCR表达分析表明LOC_Os03g06654基因因T-DNA插入而导致完全失活。该基因与已报道的水稻卷叶基因Os COW1(Constitutively Wilted 1)为等位基因,而且突变体rlm1所表现的农艺性状均佳,可期待利用该突变体进行高光合的育种实践。     

水稻矮秆突变体ipdl的遗传分析及其基因精细定位

植物中矮秆突变体对于阐明植物生长与发育非常重要,我们从籼稻品种3037中发现一个自发突变的矮秆突变体,表现为茎短而壮,节间比野生型多一个节,叶片相对较短且颜色深绿,将此突变体暂命名为ipd1(inter-node plethora dwaffl).遗传分析表明该突变表型受隐性单基因控制.激素处理结果表明ipd1的矮化性状可能是由内源GA合成途径变化引起的.利用图位克隆的方法,首先将IPDI基因定位在第3染色体短臂上,进而通过对1,052个分离群体的分析将IPD1定位在约100kb的染色体区段,为今后的基因克隆奠定了基础.     

玉米矮秆突变体的激素敏感性分析

【目的】研究玉米矮秆突变体的激素敏感性,从代谢水平解释它的矮化机理。【方法】以玉米矮秆突变体(掖478改良系的突变体)和3个野生型自交系(掖478、齐319、PH4CV)为材料,采用不同同质量浓度(50,100,150,200mg/L)赤霉素和生长素于苗期进行喷施处理,喷施后10,20,30d测定幼苗株高,分析该突变体的激素敏感性。【结果】100mg/L赤霉素和100mg/L生长素为最适激素质量浓度,处理后30d赤霉素和生长素对突变体株高的作用才能得以充分体现。在激素最适质量浓度、最佳观测时间下,赤霉素能使突变体株高得以恢复至野生型水平,而生长素则不能。【结论】该矮杆突变体属于赤霉素敏感型,赤霉素生物合成途径的缺陷是造成突变体矮化的主要原因,且该矮秆突变体对激素的响应不受遗传背景的影响。     

水稻白化转绿突变体al14的表型分析及基因定位

本研究从徐稻3号群体中获得1个可稳定遗传的白化转绿自然突变体al14,与野生型相比,突变体al14出苗后白化,三叶期后转绿,白化叶的叶绿素含量显著降低.整个生育期除抽穗期和株高外,其他农艺性状和野生型无显著差异.经透射电镜观察,白化叶片中大部分叶绿体发育异常,类囊体膜数量变少,片层结构松散;遗传分析结果表明,该白化转绿...     

水稻斑马叶突变体zebra524的表型鉴定及候选基因分析

【目的】对水稻斑马叶突变体zebra524进行表型鉴定和候选基因分析,为进一步探讨该基因功能及在农业生产上的应用奠定基础。【方法】用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种日本晴建立突变体库,从突变体库中筛选得到1份苗期为斑马叶的突变体,该突变体被命名为zebra524。对突变体的表型进行系统观察,并调查其主要的农艺性状。然后,分别测量突变体苗期和孕穗期的叶片及灌浆期籽粒颖壳的光合色素含量。将突变体分别与正常绿色品种进行杂交,并调查杂交F1叶色表型和F2群体叶色分离情况。利用zebra524×冈46B的F2作为定位群体,对zebra524突变体进行基因定位和候选基因遴选,并进行DNA测序验证及编码蛋白序列同源性分析。【结果】zebra524突变体表现为苗期叶片白色和淡绿色横向相间的斑马叶,孕穗期叶片上白色的区域完全转变为淡绿叶并且新长出的叶子表现为淡绿色,抽穗至灌浆结实期籽粒的颖壳苍白色,成熟期节呈褐色、节间基部呈粉红色、胚和颖果基部呈橙红色以及在黑暗条件下培养萌发的胚芽呈橙红色。该突变体苗期及孕穗期叶片叶绿素含量分别降低82.8%和20.9%,类胡萝卜素含量分别降低64.7%和32.6%;灌浆结实期籽粒颖壳的叶绿素和胡萝卜素含量分别降低38.1%和42.8%。成熟期,zebra524突变体的株高、每穗着粒数、结实率和千粒重比野生型分别减少12.3%、9.5%、13.0%和5.4%。zebra524突变体F1的植株叶片表现为正常的绿色,杂交F2群体中正常植株与突变植株分离明显,正常叶色植株数目与突变植株数目的比值接近3﹕1,表明zebra524的突变性状是由1对隐性核基因控制。该突变基因被定位于第2染色体短臂上的SSR标记RM7082和InDel标记Y2之间,遗传距离分别为0.5 cM 和1.7 cM,这2个标记之间的物理距离约为235 kb。序列分析发现,zebra524突变体在LOC_Os02g09750编码区第235碱基处碱基G突变为碱基T,使得编码蛋白的氨基酸序列第79位甘氨酸（Gly）突变成半胱氨酸（Cys）。【结论】zebra524的突变基因与已报道的β-OsLCY等位,该突变体表型可能是由于β-OsLCY发生单碱基突变造成的。