水稻苯达松敏感突变研究进展

采用γ-射线辐射诱变技术,日本和中国学者分别从粳稻和籼稻中获得了苯达松敏感致死突变体农林8号m和M8077S。水稻苯达松敏感突变也表现对磺酰脲类除草剂敏感,但对供试的其他除草剂没有差异反应。遗传分析表明,这两个突变体表现为等位的隐性单基因突变,对这两种除草剂的敏感是同一个基因突变的效应。对M8077S的突变位点进行了精细定位、基因克隆和互补试验,证明农林8号m和M8077S都是源于第3染色体上的一个细胞色素P450基因(CYP81A6)的单碱基缺失导致的移码突变:农林8号m中的CYP81A6自转录起始密码子ATG起第507位缺失了一个C,而M8077S中的CYP81A6第2058位缺失了一个G。水稻苯达松敏感突变用于两系法杂交水稻的除杂保纯,已经成功选育出3个具有苯达松敏感突变标记的光温敏雄性不育系(M8064S、苯88S、苯63S)以及相配套的3个杂交组合(丰两优2号、苯两优9号和苯两优639),分别通过了湖北和江西省品种审定;用于杂交水稻混植法制种,已经成功选育出具有苯达松敏感标记的恢复系(MC526)以及相配套的杂交组合(混制1号),制定了机械化混播制种的生产规程和技术要点。还展望了CYP81A6基因在抗除草剂育种、转基因水稻安全控制以及水稻化学杀雄方面的应用前景。     

水稻无花粉型核雄性不育突变体whf41的鉴定与基因定位

【目的】水稻花药角质层和蜡质层是花粉囊发育重要的结构支撑和安全屏障。对花粉囊发育相关基因进行表型分析和遗传定位,为进一步克隆相关基因和分子机制研究提供基因资源和理论基础。【方法】从籼稻中恢8015辐射诱变(~60Co-γ)突变体库中分离鉴定出了一个无花粉型雄性不育突变体whf41。对野生型和突变体不同发育时期的花药进行半薄切片观察;并对其成熟期的花药进行扫描电镜观察。将突变体分别与中恢8015和02428杂交,构建BC_1F_1、F_1株系和BC_1F_2、F_2群体,对该表型进行遗传分析,采用图位克隆的方法精细定位目的基因。【结果】表型分析结果显示,whf41突变体的花药瘦小且呈透明乳白色,花药中不包含花粉粒细胞;半薄切片结果显示,突变体的小孢子无法形成正常的花粉外壁,绒毡层细胞异常膨大而不进行程序性死亡,最终膨胀的绒毡层和花粉细胞碎片逐渐融合并充满药室;扫描电镜结果进一步发现突变体花药内外壁均呈平滑状而缺乏脂类物质,花粉细胞逐渐破碎并降解。遗传分析表明,whf41突变体的无花粉型雄性不育性状受一对隐性核基因控制,我们将该基因精细定位于第3染色体短臂XD-5和XD-11两个标记之间,物理距离45.6 kb,其中包含9个开放阅读框。序列分析显示该区间内细胞色素P450基因LOC_Os03g07250的第4个外显子处存在1个单碱基替换和3个碱基的缺失,导致其翻译序列发生一个氨基酸的替换(天冬氨酸→甲硫氨酸)和一个氨基酸(缬氨酸)的缺失,致使其功能改变进而出现该表型。q RT-PCR检测结果表明,whf41突变体中CYP704B2和一系列花药脂质合成与转运相关基因的表达水平均发生了显著下调。【结论】根据本研究结果可推断,Os WHF41是CYP704B2的新等位基因,相关结果进一步明确CYP704B2在水稻花药脂质合成与花粉壁形成过程中的重要作用。     

水稻矮秆多分蘖突变体bf370的遗传分析和基因定位

通过中子辐射诱变早籼稻品种红矮B,获得矮秆多分蘖突变体bf370。该突变体与野生型相比表现为植株矮化,分蘖极多。bf370在全生育期内的分蘖数达200个左右,是野生型分蘖数量的14倍以上。遗传分析表明该矮秆多分蘖突变体表型受一对隐性核基因控制。利用突变体bf370与日本晴杂交构建的F2群体将突变基因定位到第1染色体长臂Indel 4与Indel 10之间398kb区域内。测序分析发现,与野生型相比突变体该区段内的D10基因在第2外显子上缺失66bp碱基,导致D10蛋白RPE65结构域22个氨基酸缺失。结合D10其他突变体表型推断,bf370表型极有可能由D10突变所致。     

大豆“冀黄13”突变体筛选及突变体库的建立

利用甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)、叠氮化钠(sodium azide,NaN3)和N离子束分别诱变处理大豆品种"冀黄13"的种子。经M2选择,M3、M4代验证,共筛选出茎器官突变体15份,叶器官突变体19份,花器官突变体31份,种子器官突变体3份以及成熟期突变体18份,其中有9份突变体属于复合性状的突变,最终获得77份稳定遗传的突变体。通过F2群体的表型分析,确定1份雄性不育突变体和1份黑种皮色突变体的表型均由单隐性基因控制。本研究所获得的突变体和所构建突变体库将为大豆功能基因组学研究和遗传改良奠定基础。     

水稻光-温敏雄性不育系化学致死突变体的诱变筛选与初步研究

通过对水稻光-温敏雄性不育系W6154S辐射诱变获得了水稻化学致死突变体8077。从M3代至M5代,该突变体的自交苗在苗期能被300 mg/L以上浓度的苯达松(bentazone)杀死,而以其为母本的杂交F1代则对苯达松表现安全。遗传分析表明,该突变性状表现为隐性单基因（bel）遗传,且对农艺性状无明显不良影响。应用该突变体建立了一种针对光-温敏雄性不育系的标记技术,能够简便而有效地除去两系杂交稻秧苗中可能混入的不育系自交种苗,从而保证了两系杂交稻田间种植的纯度,避免光-温敏雄性不育系因育性波动造成的风险。     

橡胶树胶孢炭疽菌T-DNA标记基因Lv1初步分析

通过对实验室已构建的胶孢炭疽菌T-DNA突变体库中各突变体致病力的测定,获得致病力丧失突变菌株T-900,利用TAIL-PCR克隆标记基因侧翼序列,进行比对和序列分析,获取假设基因Lv1的全序列,采用生物信息学方法进行Lv1基因预测及功能分析,最后通过敲除野生型菌株RC178中的基因Lv1进行功能分析。结果表明,获取的假定基因Lv1全序列共4 450 bp,基因预测显示T-DNA侧翼序列位于预测基因的1 727 bp处,正好处于预测基因的第1个外显子内;并且推测该基因为组蛋白H3基因,含有2个内含子,3个外显子;功能验证结果发现敲除突变体△T-900-16与T-900致病力表现一致,推测Lv1基因与RC178的致病力相关。     

水稻短根毛突变体ksrh1的遗传分析和基因定位

从EMS诱变的籼稻品种Kasalath突变体库中筛选获得了一个短根毛突变体,命名为ksrh1。该突变体在苗期表现为根毛变短,除此之外其表型与野生型没有显著差异。遗传分析表明,该突变性状受1个隐性单基因控制。将突变体ksrh1与粳稻品种日本晴杂交构建F2定位群体,利用已公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记对突变位点进行基因定位,最终将KSRH1定位在水稻第1染色体长臂上的S3578和S3584之间,物理距离约为67kb。     

EMS诱变的普通小麦豫农201突变体库的构建与初步分析

为了构建小麦EMS突变体库,为小麦功能基因组学研究准备基础材料,利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate,EMS)溶液诱变处理豫农201种子,对获得的M2代植株进行农艺性状及其他生物学性状的表型筛选,结果共获得722份叶、茎、穗和其他性状发生变异的突变体,其中139份叶片性状突变、220份茎秆性状突变、38份穗部和籽粒性状突变、325份其他性状突变,突变频率分别为2.20%、3.49%、0.60%、5.15%.利用SDS-PAGE对突变体的高分子量麦谷蛋白亚基进行分析,共发现有21个缺失不同类型亚基的突变体.本研究初步构建的豫农201 EMS突变群体可应用于小麦功能基因组研究和小麦遗传改良.     

水稻类树状突变体pla1-5的鉴定与基因克隆

在粳稻品种台北309经60 Co-γ辐射诱变的后代中发现了一份类树状突变体pla1-5,该突变体表现为植株矮化、叶片小且数量增多、分蘖数减少、高位分蘖、穗分化受阻等特征。遗传分析表明,该性状受一对隐性核基因控制。利用图位克隆技术将目的基因定位在第10染色体长臂上两个分子标记CHR1027和CHR1030之间,物理距离为58kb,并与SSR标记CHR1028和CHR1029共分离。根据水稻基因组序列的注释,该区域内存在5个完整的预测基因。测序分析表明pla1-5突变体中一个编码细胞色素P450CYP78A11的释义基因LOC_Os10g26340第1外显子内缺失了一个碱基T,导致移码突变和翻译提前终止。据此,初步推测细胞色素P450CYP78A11基因为PLA1-5的候选基因。     

水稻光温敏雄性不育突变体tms3650的鉴定和基因定位

【目的】雄性不育是水稻杂种优势利用的基础。为进一步解析其调控机制,对一个雄性不育突变体进行了鉴定。【方法】利用⁶⁰Co-γ对籼稻品种93-11进行辐射诱变,从其后代中鉴定到一个雄性不育突变体tms3650。将籼稻明恢63作父本同突变体tms3650杂交构建F₂和F₃群体,采用图位克隆的方法对目的基因进行精细定位。【结果】tms3650突变体其他农艺性状与野生型一致,但花药白绿且瘦小,花粉不能被1%碘-碘化钾溶液染成蓝黑色,穗子包颈,抽穗期延迟。遗传分析表明该突变体表型受一对隐性核基因控制。精细定位结果表明基因位于第3染色体长臂SSR标记RM15927和RM15934之间135.25 kb距离内,且与RM15931标记共分离。陵水冬季南繁鉴定发现,该突变体育性受光温环境影响,说明tms3650突变体的雄性育性在短日低温条件下发生了转育,是一个光温敏雄性不育突变体。【结论】通过将定位位点与已报道的雄性不育基因比较,发现tms3650是一个新的基因位点,暂命名为TMS3650。     

60Co-γ和EMS诱变“天隆一号”突变体库变异特征的初步分析

为培育新的适应长江流域气候类型的大豆品种,利用60Co-γ射线和EMS分别对大豆天隆一号的种子进行诱变处理,构建大豆突变体库。对350份有表型变异的株系进行连续两年田间鉴定,运用60对SSR标记进行分子检测,并对籽粒表型变化明显的突变株进行苯基丙酸类代谢主要酶qPCR分析。结果表明:350份材料中有145份在株高、叶形、花色、种皮色、结荚习性等方面有稳定可见的表型变异,101份材料中检测到与野生型天隆一号存在至少1个SSR位点差异,其中M3-SD-1与M3-SD-2有超过10个标记的差异。SSR分析表明,表型发生变异的突变体主要是由DNA变化引起的,且突变体发生了多位点变异,突变位点也彼此不同。qPCR检测结果显示,种皮色、脐色等发生突变的3个材料苯基丙酸类代谢途径中关键基因的表达量发生显著变化。研究结果既可以为大豆品种改良提供新的种质资源,也有助于大豆功能基因组的研究。     

春性甘蓝型油菜EMS突变体库的构建与筛选

创制突变体库是甘蓝型油菜品种选育和重要性状遗传解析的重要基础。春性甘蓝型油菜开花不需漫长的春化过程,生育期短,在创制突变体库方面具有独特优势。本研究采用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变春性油菜862种子,以构建春性油菜EMS诱变突变体资源库。通过比较8种不同浓度EMS（0~1.4%,间隔0.2%）对发芽率的影响,最终确定使用0.8%的EMS作为最佳处理浓度,发芽率为37.2%。田间种植筛选与表型统计初步鉴定了M2代1823个单株的形态学性状,突变频率为3.91%,主要包括叶色、叶形、株高、株型、角果长短、种粒大小、种皮颜色、种子含油量以及其它性状变异等,突变类型十分丰富。该突变体库的构建为油菜功能基因组学研究和分子育种提供表型多样的种质资源。     

小麦品种偃展4110低能离子束突变体库的初步建立及籽粒硬度突变体筛选

低能离子束注入技术是近年发展起来的一种物理性诱发突变技术,在作物诱变育种中应用越来越广泛。为进一步探讨低能离子束的诱变功效,构建小麦突变体库,采用两种不同剂量的低能氮离子束对软质小麦品种偃展4110进行了诱变处理,共获得了1 024份M2代单株。随机选取其中600份材料,采用单籽粒谷物特性测试仪(SKCS)进行籽粒硬度测定。结果表明,共有31份突变体为混合麦,3份突变体为硬质麦,突变率为5.7%。采用Ha(Hardness)位点Puroindoline基因不同区段的特异引物对14份突变材料进行扩增后发现,有3份材料的Ha(Hardness)位点包含至少一个大的片段缺失,导致小麦胚乳质地变硬。本试验利用低能离子束技术成功构建了一个小麦品种偃展4110的突变体库,可为小麦功能基因组学研究提供重要的材料支持。     

玉米突变体库创制及雄性不育突变体鉴定

通过钴60辐射诱变京科糯2000获得了一个糯玉米突变体库。从该突变体库中鉴定出71个不同类型的雄性完全不育的突变体。通过候选基因分析和表型-突变基因共分离鉴定,从无花粉突变体中鉴定到一个ms8突变体,一个花药缺失突变体鉴定为silky1突变体。两个突变体均表现出雄性完全不育,而营养生长和雌穗结实正常,适用于雄性核不育杂交制种技术的研究和应用。     

一种新的水稻香味基因功能标记的开发与应用

香味是影响稻米品质的一个重要性状,Badh2基因突变是水稻产生香味的主要原因,水稻香味产生主要有Badh2基因第2、4、5、7、8外显子突变类型,其中研究最多的是第7外显子突变类型.为了提高水稻香味性状检测的准确性、安全性和效率,本研究根据水稻Badh2基因突变(第7外显子8 bp缺失、3 bp突变)的序列设计开发了3...     

万恢88型水稻细胞质雄性不育的分子机理

通过对万恢88型水稻细胞质雄性不育系内香2A与其保持系线粒体基因组进行比较分析,研究了其雄性不育的分子机理。将不育系内香2A与保持系内香2B的差异片段回收测序,获得2条长度为667 bp的线粒体DNA片段2A和2B,通过序列比对和电子杂交分析,获得的线粒体DNA片段为atp6基因的部分序列及其上游序列。2A与2B相比有3个碱基不同,分别是第57位G→T、第100位T→C、第161位C→T。功能分析表明,第100位T→C点突变使atp6基因启动子核心序列遭到破坏。通过对atp6基因上游序列的RT-PCR分析,发现不育系内香2A的atp6基因不能正常表达。推测万恢88型水稻细胞质雄性不育是由于不育系线粒体atp6基因核心启动子区域发生点突变,导致atp6基因不能正常转录,致使线粒体供能不足,最后导致花粉败育。     

EMS对新春11小麦抗性淀粉和农艺性状的诱变效果

为给甲基磺酸乙酯(EMS)在高抗性淀粉小麦诱变育种中的应用提供依据,以春小麦新春11为材料,分析了不同浓度EMS诱变小麦种子的M2代成熟籽粒抗性淀粉含量的变化,同时结合株高等农艺性状时优异材料进行了筛选.结果表明,不同浓度EMS(0.3%、0.5%和0.7%)处理后,M2代籽粒平均抗性淀粉含量分别为2.76%、3.22%和4.31%,高于未处理的籽粒抗性淀粉含量(2.57%),并发现了抗性淀粉含量较高和较低的突变体.其中,0.3%浓度EMS最适宜新春11农艺性状的诱变,突变类型最多;0.7%的EMS处理获得的高抗性淀粉含量的突变体更为丰富.综合农艺性状、产量性状和品质的表现,筛选出7个抗性淀粉含量高且综合性状优良的M2突变家系.     

水稻黄绿叶突变体w390的遗传分析和基因定位

通过60 Co-γ辐射诱变籼稻中恢8015获得了一个在全生育期叶片均呈黄绿色的突变体w390。与野生型相比,突变体中检测不到叶绿素b的存在,且叶绿素a和类胡萝卜素的含量分别降低了50.6%和44.8%;主要农艺性状调查结果显示,突变体的株高、单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数较野生型分别降低了12.0%、22.3%、18.5%和27.6%;透射电镜结果显示:突变体的类囊体数量明显减少,基粒垛叠方向异常;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制。利用突变体与粳稻日本晴杂交构建的F2群体,将突变基因定位至水稻第10染色体长臂约71.8kb的区域内。对该区间包含的15个ORFs进行序列分析,发现突变体中编码叶绿素酸酯氧化酶1(chlorophyllide a oxygenase 1)的基因OsCAO1的第8外显子发生了两个单碱基突变,导致第394和396位的亮氨酸和甘氨酸分别突变为组氨酸和谷氨酸,推测该突变基因是一个OsCAO1功能丧失的新等位基因。     

水稻穗顶部小穗退化突变体paa1-2的表型与等位基因序列分析

水稻穗顶部小穗退化在水稻生产中普遍存在,严重影响了水稻产量。本文对水稻穗顶部小穗退化突变体paa1-2进行表型观察,同时测序分析突变体paa1-2中已报道的TUTOU1和PAA1基因序列。结果表明,突变体paa1-2穗顶部退化表型是在幼穗发育6期后产生的。突变体paa1-2和野生型的TUTOU1基因序列一致,然而其PAA1基因存在突变,在第1512~1515 bp处存在4个碱基缺失,导致基因移码突变并使得蛋白翻译提前终止,PAA1-2可能是已报道PAA1基因的新等位突变基因。     

叠氮化钠诱变普通小麦陕农33突变体库的构建和初步评估

为了用叠氮化钠(NaN3)构建一个小麦突变体库,分别用浓度为0、5、10、15、20 mmol·L-1的NaN3处理普通小麦陕农33的种子,检测了各处理发芽指标和田间M1群体的生理及形态特征。结果表明,10mmol·L-1的NaN3是诱变普通小麦较适宜的浓度。在以10mmol·L-1的NaN3诱变普通小麦得到的M2群体中发现了322份茎、叶、穗和其他性状变异的突变体,其中204份茎秆性状突变、65份叶片性状突变、24份穗部性状突变和115份其他性状突变,突变频率分别为5.18%、1.65%、0.61%、2.92%。采用RAPD分子标记技术估计该群体的突变密度为1/57.0kb。经M3代田间鉴定,共获得可遗传突变株系58个。本研究所构建的突变体库可为小麦功能基因组学研究和小麦育种提供材料。