水稻类病斑突变体wy3的鉴定和基因定位

在粳稻品种武育粳3号栽培群体中获得一个类病斑突变体wy3。该突变体类病斑出现于苗期,分蘖期扩散至整张叶片,属于扩散型类病斑突变体。相比野生型,突变体wy3的株高明显降低,有效分蘖数减少,穗长、每穗粒数、结实率均显著降低。遮光处理表明,突变体wy3类病斑的产生受自然光诱导。台盼蓝染色结果表明,类病斑部位有大量的死亡细胞。突变体wy3的光合色素含量和净光合速率较野生型显著降低,SOD、POD、CAT活性和MDA含量均显著高于野生型。遗传分析表明突变体表型受单隐性核基因控制,采用BSA将该基因初步定位在第2染色体短臂端粒附近。采用F2群体中1099株类病斑单株将基因定位在标记W2-17和W2-18之间28kb的物理距离内。测序结果表明,突变体wy3中的LOC_Os02g02000编码区(CDS)第375位碱基C缺失,导致翻译提前终止,突变体中该候选基因为OsHPL3的一个新等位基因。     

水稻颖壳类病斑突变体glmm1的鉴定与基因定位

【目的】鉴定水稻颖壳类病斑突变体，并进行基因定位，为基因克隆及其分子机制研究奠定基础。【方法】对野生型材料LR005和经EMS诱变得到的颖壳类病斑突变体glmm1(glume lesion mimics mutant 1)进行农艺性状分析、扫描电镜分析、DAB染色和全硅含量测定。glmm1与广亲和材料L422杂交获得的F2群体用于遗传分析，利用图位克隆和BSA-seq方法进行基因定位。【结果】突变体glmm1在抽穗10 d后颖壳和叶片逐渐出现褐色斑点，成熟后颖壳完全呈现褐色。与野生型相比，突变体的株高、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等都极显著降低。DAB染色表明glmm1颖壳和叶片的活性氧含量增多；扫描电镜显示突变体颖壳和叶片表面硅质细胞皱缩。遗传分析结果表明，突变体glmm1的颖壳类病斑表型受到一对隐性基因控制。利用glmm1与L422的F2分离群体，通过图位克隆和BSA-seq等策略将glmm1定位在水稻第2染色体上68 kb的区间内。该区间内有10个候选基因。序列分析发现该区间仅有一个SNP位点，位于基因Lsi1(LOC＿Os02g51110)的第5个外显子上，导致第238位氨...     

水稻长穗颈性状的一种新遗传行为的发现与分析

在罗沙米的自然群体中发现一种隐性高秆突变体,秆型分析表明,突变体的株高增加主要是倒1节间伸长所致,属最上节间伸长型,是一种长穗颈突变。该突变还引起了剑叶和粒长发生显著变化。突变体/野生型、野生型/突变体的F1代全部为正常穗颈,F2代正常穗颈与长穗颈之比为3∶1;突变体/缙恢10号、缙1B/突变体的F1代全部为正常穗颈,F2代正常穗颈与长穗颈之比为13∶3。遗传分析结果表明,除主要基因外,高秆性状的遗传还受到一对抑制基因的作用,有两种遗传模式可解释该突变体的遗传行为。     

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。     

小麦DH群体数量性状的遗传分析

为了研究小麦数量性状的遗传规律,利用郑州8761×川育35050杂交组合的F1花药培养获得的DH群体对小麦株高、穗下节长、穗长等性状进行了遗传分析.结果表明,株高、穗下节长、穗长、单株穗数、结实小穗数、不育小穗数、总小穗数、穗粒数这8个性状的遗传力分别为92%、83%、79%、30%、48%、48%、53%和47%;控制各性状的最少基因对数分别约为5、6、10、12、11、11、11和9对.各性状的偏度系数和峰度系数的估算结果表明,控制株高、穗下节长、穗长、结实小穗数、总小穗数和穗粒数的基因间无互作,控制单株穗数和不育小穗数的基因间存在互补作用.     

蚂蚱麦×碧玉麦杂交F2代部分重要农艺性状的遗传分析

蚂蚱麦是小麦骨干亲本之一,对蚂蚱麦进行研究可为探讨小麦骨干亲本的遗传机制及对小麦杂交育种亲本的选配和提高育种效率提供帮助。本研究利用相关分析和主基因+多基因混合遗传模型分析方法对蚂蚱麦×碧玉麦杂交F₂代185个单株的株高、有效分蘖、穗长、小穗数、穗粒数和千粒重等性状进行遗传分析,结果表明这些性状是多基因控制的数量性状,其中有效分蘖受一对主基因＋多基因控制,主基因遗传率为0.557,加性效应为6.916,主基因表现为负完全显性;穗长、小穗数、穗粒数和千粒重受微效多基因控制,无主效基因存在。蚂蚱麦和碧玉麦在株高、穗长、小穗数、穗粒数和千粒重方面差异显著,这表明二者是一对优异的杂交组合,有利于在后代中选择出优异的基因型。     

水稻抗稻瘟病突变体lmm326的鉴定与调控通路初步分析

【目的】绝大多数水稻类病斑突变体中免疫系统被激活可以有效提升其对稻瘟病的抗性,为进一步解析类病斑突变体抗病的分子机制,对类病斑突变体lmm326进行了研究。【方法】lmm326是粳稻中花11通过EMS辐射诱变,经多代自交和回交获得的一个类病斑突变体,并将突变体分别与中花11和Dular杂交获得的F_2群体用于遗传分析,采用图位克隆的方法对目的基因进行精细定位。【结果】5叶期时,该突变体下部叶片表面开始出现类病斑表型;与野生型相比,突变体叶片光合色素含量、净光合速率、株高、结实率、单株有效分蘖数、千粒重等显著下降;突变体带病斑叶片中死亡细胞数量及过氧化氢的积累量明显多于野生型;突变体相较于野生型对4个已鉴定的稻瘟病生理小种的抗性明显提高。遗传分析表明该性状由一对单隐性核基因控制。采用图位克隆方法将该基因定位在第1染色体长臂端38kb的区间内,其中包含6个开放阅读框。测序发现基因Os01g0919900第2外显子上对应CDS的第433位碱基由C突变成T,最终导致其编码蛋白的第145个氨基酸由苯丙氨酸(F)变为亮氨酸(L)。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,lmm326中参与水杨酸信号通路的防卫基因显著上调表达。【结论】LMM326与OsSSI2互为等位基因,该基因可能参与负调控水杨酸信号转导途径,其突变激活了水稻体内的防卫反应。     

水稻类病斑突变体lmm7的鉴定与基因定位

【目的】对水稻类病斑突变体的研究有助于解析其与植物生长和防御反应的关系。【方法】本研究在粳稻品系FI135胚培养过程中获得了1个类病斑突变体lmm7(lesion mimic mutant 7)。通过对其进行系统的表型鉴定、农艺性状考查、超微结构观察、生理学特性分析，阐明LMM7基因对植物生长的调控。通过病原菌抗性鉴定，明确lmm7对植物防御反应的影响。利用9311B与突变体lmm7杂交所得F₂群体对该突变体进行了遗传分析和基因精细定位。【结果】该突变体苗期表型正常，分蘖初期，植株基部叶片从叶尖开始不断出现褐色斑点，并向整株扩散，且斑点数目随植株生长不断增加。与野生型相比，突变体的株高、穗长、有效穗数、每穗粒数、结实率及剑叶长宽都显著降低，但籽粒性状和抽穗期没有显著性差异。遮光处理表明，突变体lmm7的表型受到光照诱导，抽穗期突变体lmm7叶肉细胞严重失绿，光合色素含量显著降低。组织化学分析表明，突变体病斑处的H₂O₂含量显著升高。透射电镜观察结果表明，突变体lmm7叶肉细胞的叶绿体数目减少，叶绿体类囊体片层结构严重受损，细胞器肿胀解体，并出现大量嗜锇小体，同时病斑内部和周围区域积累了大量的ROS。抗性鉴定结果显示突变体lmm7稻瘟病抗性水平显著高于野生型。遗传分析表明lmm7的突变表型受单个隐性基因控制。利用图位克隆的方法，目的基因被定位于水稻第7染色体短臂两InDel标记7B35和7B43之间，区间范围约260 kb。测序结果表明该区间内候选基因LOC_Os07g0203700第2891位碱基T发生了单碱基缺失，导致后续移码突变及翻译提前终止。【结论】lmm7与spl5互为等位基因，其突变抑制了植株的生长，同时增强了对稻瘟病的抗性。     

水稻褐色颖壳新等位基因OsFBX310~(bh6)的克隆鉴定

通过EMS诱变获得遗传稳定的水稻褐色颖壳突变体(brown hull 6,简称bh6)。与野生型IR64相比,在自然条件下突变体的颖壳颜色自抽穗期开始逐渐加深直至蜡熟期颖壳呈深褐色,除千粒重和穗长显著降低外,其他农艺性状(株高、每株有效穗数、每穗实粒数、结实率)未发生显著改变。遗传分析表明,该褐色颖壳性状受一对隐性核基因控制。构建突变体bh6与正常色颖壳水稻CPSLO17的F2分离群体作为基因定位群体,将该基因精细定位在第9染色体长臂上106kb的区段内。序列分析发现,突变体中F-box蛋白基因OsFBX310(LOC_Os09g12150)编码区第1013位碱基由G突变为A,致使其所编码的蛋白序列第338位的甘氨酸(Gly)突变成天冬氨酸(Asp)。通过构建OsFBX310功能互补载体进行转化试验,结果表明,突变体转基因植株的谷壳颜色恢复为正常颜色。该基因是已报道的水稻OsFBX310基因的新等位基因,命名为OsFBX310bh6。OsFBX310bh6及其野生型等位基因的克隆对深入研究338位甘氨酸/天冬氨酸在类黄酮代谢过程中的作用,以及丰富水稻特异种质资源具有积极意义。     

小麦类病斑突变基因lm3的定位

为进一步对类病斑突变基因lm3进行克隆和功能研究,以EMS诱变普通小麦花培品系H261所得后代中选育出的一个稳定遗传的小麦类病斑突变体LF2010为研究材料,通过BSA(bulked segregant analysis)、MBSA(multiple bulked segregant analysis)、小麦90K基因芯片结合BSA三种不同的基因定位策略对该突变基因进行定位。结果表明,lm3基因位于小麦6B染色体的长臂,与其两侧标记SWES2和Xbarc134的遗传距离分别为13.1cM和3.8cM,为一个新的小麦类病斑突变基因。     

节节麦大穗大粒相关农艺性状的遗传分析

节节麦(Aegilops tauschii,DD)是六倍体普通小麦D基因组的祖先,其自然类群中含有丰富的抗逆、高产基因,利用其与四倍体硬粒小麦合成的六倍体小麦在现代小麦育种中得到了愈来愈多的应用。本课题在野生节节麦类群中发现了大穗、大粒材料AT462,利用其作母本与节节麦材料AT18(强分蘖)杂交;构建了F2、F3群体,通过调查亲本和群体单株的穗长、小穗数、粒长、粒宽和粒重等表型,对这些穗部性状进行了相关性分析和遗传分析。结果表明:(1)在F2和F3群体中,粒重、粒长与穗长之间不存在显著相关性,而且穗长与粒宽之间在两个群体中的平均相关系数绝对值小于0.1,粒重与小穗数之间的相关系数绝对值小于0.2,表明节节麦大粒相关性状不受穗长的影响,受小穗数影响也较小;(2)采用F2单世代分离分析的方法对节节麦AT462×AT18的F2群体大穗、大粒相关性状进行遗传分析,其中穗长受2对具有加性效应的主效基因控制;粒重和小穗数均同时受2对基因的加性效应、显性效应以及互作效应控制,其中加性效应占主导地位;粒长、粒宽均受2对基因的加性效应、显性效应以及互作效应控制,且三种效应较为均衡。这说明控制节节麦粒重、穗长、小穗数等产量性状相关基因的加性效应在遗传中占主导地位,在育种中较易利用,且其主效基因的遗传力达0.9。     

大麦黄绿叶色突变体ygl的农艺性状及其调控基因初步定位

叶色突变是植物界广泛存在的一种现象,突变株系是解析植物光合作用和光形态建成等过程的理想材料。大麦黄绿叶色突变体ygl是本课题组在鄂大麦934的EMS突变体库中筛选获得的,该突变体的叶色在整个生育期都较野生型浅,而且苗期呈现黄绿色,后期表现为浅绿色。与野生型相比,ygl株高和千粒重分别表现为极显著和显著降低,其它重要产量性状,如穗数、穗长和穗粒数等无显著变化。进一步分析发现,ygl苗期叶片中基粒类囊体严重线性化,叶绿体超微结构受损。以正常叶色大麦品种Harrington和黄绿叶色突变体ygl为亲本构建了F_2分离群体,对F_2群体及其衍生的F_(2:3)家系进行分析发现,该性状由一个隐性核基因控制,命名为HvYGL(yellowgreenleaf)。利用上述F_2群体,通过基于SSR的BSA法,将该基因初步定位在大麦3H染色体上12.7 cM的区间内,其中 Bmag0209、 EBmac0871和 Bmag603三个标记与黄绿叶色性状共分离。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位及T6VS·6AL易位效应分析

为了发掘新的穗部性状和株高QTL,利用扬麦17与扬麦18杂交后代206个单株组成的F2群体,构建了一个由141个SSR标记组成的全长1005.1cM的遗传图谱。该图谱包括26个连锁群,覆盖15条染色体,标记间平均距离为7.03cM。结合F2和F2:3群体的表型数据,对穗部性状和株高进行QTL分析,利用复合区间作图法检测出15个QTL,分布在2B、2D、4B、5A、5B和7A染色体上,其中4个QTL能够同时在两个世代被检测到,表型变异解释率为1.93%~20.78%,穗长QTLQSl-YY-2D、QSl-YY-5A和株高QTLQPh-YY-4B的贡献率超过10%。根据6VS特异性标记鉴定和表型调查结果,推测扬麦18的6VS上携带有增加穗长和穗粒数的基因,且为部分显性。2B染色体上总小穗数和5B染色体上穗粒数、穗基部结实粒数的QTL增效等位基因及2D、4B染色体上降低株高的QTL增效等位基因均来自扬麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。     

宁麦9号×镇麦168小麦F2群体产量相关性状的遗传模型分析

为给小麦遗传育种中产量性状改良提供参考,利用相关性分析和植物数量性状主效基因与微效多基因混合遗传模型对(宁麦9号×镇麦168)F₂代162个单株的有效穗数、株高、穗长、总小穗数、穗粒数以及单株粒重进行了联合分离分析。结果表明,该群体农艺性状均属于受多基因控制的数量性状,其中有效穗数和单株粒重仅受微效多基因调控,株高和总小穗数符合“两对加性-显性-上位性主基因”+“加性-显性多基因”混合遗传,而穗长和穗粒数则符合“两对加性主基因”+“加性-显性多基因”混合遗传。株高、穗长和总小穗数3个性状的主基因遗传力分别为64.98%、51.22%和47.12%,可能存在效应较大的QTL。     

二棱大麦种质的综合评价

为筛选综合性状优异的二棱大麦种质,对来自国内外97份二棱大麦种质株高、穗下节间长、穗长、主穗粒数、单株穗数、千粒重、单株粒重、单株生物量等8个性状的多年多点表现进行了分析和综合评价。结果表明,二棱大麦种质的穗长、单株穗数、单株粒重及单株生物量的变异较丰富,株高、穗下节间长、主穗粒数及千粒重的变异相对较小,二棱大麦育种的增益效应主要体现在穗长和穗数适度增加。聚类分析将参试二棱大麦分为8类,分布较分散,不同类群各有特点,较大程度地反映了品种（系）的地理生态类型。结合主成分与二维排序分析,筛选到以大粒、高产为基础、穗数与穗粒数并重、穗长多粒、矮秆抗倒的3类种质。采用主成分分析和逐步回归分析法构建了二棱大麦种质多性状的综合评价方程,并筛选了评价指标。     

小麦旗叶宽主效QTLQFlw-5B遗传效应解析

为了明确位于小麦5B染色体上的一个旗叶宽主效QTL QFlw-5B的遗传效应,对5B染色体进一步加密,从而缩小靶区段的范围,在加密图谱的基础上,利用衍生自科农9204×京411的188个重组自交系群体(KJ-RIL),对8个环境下旗叶宽做进一步的定位分析,将 QFlw-5B定位于AX-110978403～AX-111671812的61.22～68.60 cM遗传距离范围内,能够解释9.40%～19.76%的旗叶宽表型变异,来自科农9204的等位基因增加旗叶宽0.04～0.07 cm。利用与 QFlw-5B紧密连锁标记AX-108884656对188个KJ-RIL家系进行遗传分析,结果表明, QFlw-5B优异等位基因在8个环境下均能增加穗粒数,在6个环境下能增加千粒重和单株产量,而对单株穗数有一定的负效应。利用310份育成品种(系)对 QFlw-5B优异单倍型的应用情况进行分析,结果表明, QFlw-5B优异单倍型虽然已经被育种家选择,但还有较大的遗传改良空间。     

滴灌模式下矮秆基因对小麦部分农艺性状的效应

为探明滴灌模式下矮秆基因对小麦农艺性状的影响,对不同麦区的271份小麦品种(系)所含的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8进行检测,并对其在滴灌栽培模式下的株高、穗长、小穗数、穗粒数和单株产量进行分析。结果表明,参试的271份小麦品种(系)中有177份含矮秆基因Rht-D1b,占65.31%;110份含Rht-B1b,占40.59%;58份含有Rht8,占21.40%;27份材料不含有所检测的3个矮秆基因。34.68%的品种(系)含有2个或3个矮秆基因。根据所含矮秆基因的类型可将271份材料分为8类。3个矮秆基因都能显著降低滴灌栽培模式下小麦的株高,其中Rht-B1b还显著降低了穗长、小穗数和单株产量,对穗粒数的影响不显著;Rht8对穗长、小穗数、穗粒数和单株产量均产生了负效应,但影响不显著;Rht-D1b对株高的影响最大,并对穗长、穗粒数和单株产量具有正效应,在育种中应加强利用。     

Searching a spring wheat mutation resource for correlations between yield,grain size,and quality parameters

To broaden genetic variation, an irradiated wheat (Triticum aestivum L.) M₅ population was generated in the background of spring wheat cv. Almaken. This resource was used to measure components of productivity, including grain number and grain weight (GW) per main spike, GW per plant (GWP), 1000-grain weight (TGW), grain size and grain shape, and some quality parameters. Some mutant lines, mostly in the 200-Gy-dosed germplasm, had 2–4 times higher grain iron and zinc concentrations and 7–11% higher protein content relative to the parent line. Some irradiated lines had significantly larger TGW, and grain area (GA), length, and width than the parent, cv. Almaken. The largest GA and grain length (GL) were 30–40% greater than those of the parent. Correlations for Zn concentration versus GA = 0.191, p ? 0.01, grain protein content (GPC) versus GA = 0.128, p ? 0.05, GPC versus GL = 0.113, p ? 0.05, and GPC versus grain width = 0.191, p?0.001 were observed in 200 Gy-dosed mutants. In 100 Gy-dosed mutants, correlations for Fe concentration versus GWP = 0.302, p ? 0.001 and Fe concentration versus TGW = 0.153, p ? 0.01 were found. The mutant lines showed the capacity to biofortify wheat grain without negatively impacting on crop productivity and this population offers promising donors for improving grain parameters such as GA, length, and width and quality. The data presented showed how the genetic variation generated through radiation could be used to test the linkage between various important grain parameters.     

扬麦17/ 宁麦18的F2群体穗部性状QTL定位

小麦穗部性状特别是穗顶部、基部结实性对穗粒数的建成及产量具有重要影响。为给QTL精细定位、基因克隆及穗部性状分子标记的开发和辅助选择奠定基础,本研究以扬麦17与宁麦18杂交获得的310个F₂群体及其衍生的F_2:3家系为材料,构建了一个由215个SSR标记组成的全长为1 717 cM的遗传连锁图谱,共覆盖19条染色体（1D和6A未涉及）,标记间平均距离为7.99 cM,并对6个穗部性状进行QTL定位。利用复合区间作图法共检测出22个QTL,分布在1A、1B、2B、2D、3B、3D、4B、5A、5B和7A染色体上。其中,穗顶部结实粒数QTL有7个,穗基部结实粒数QTL有2个,穗长QTL有5个,总小穗数QTL有3个,不育小穗数QTL有2个,穗粒数QTL有3个,表型贡献率为2.56%～13.66%。控制穗顶部和基部结实粒数QTL的增效基因来源于宁麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。