棉铃虫成虫体色突变体的发现及其遗传分析

用60Coγ射线辐照棉铃虫老熟雌蛹,在其后代中发现1只雌性成虫体色突变体,该成虫突变体通体为深褐色。通过对该成虫体色突变体的遗传分析,成虫体色突变体自交后代中突变体与野生型的分离比例约为1.82∶1,突变体回交后代的分离比例约为0.93∶1,表明该成虫体色突变体是位于常染色体上单基因控制的显性遗传性状,且具有隐性纯合致死的特性。     

一种棉铃虫成虫体色突变体的遗传分析

在棉铃虫常规饲养种群中发现一种成虫体色突变体,该突变体腹、翅颜色与野生型显著不同,用杂交试验对该突变体进行了研究。研究发现,突变体与野生型正反交F1代成虫体色均显示野生型色;F2代成虫野生型和突变体的分离比为3.23∶1;回交BC1代中野生型和突变体分离比为1.13∶1;F2代中的突变体自交,后代全部表现为突变。遗传分析结果表明,该成虫体色突变体属常染色体上单基因控制的隐性遗传性状。     

PCAM蛋白功能分析及其与油菜素内酯(BR)信号转导关系

为阐明油菜素内酯(BR)和Ca2+信号转导的关系及其在调控植物生长发育过程中的作用机理,本研究利用2D-DIGE技术结合质谱分析在水稻(Oryza sativa L.ssp.Japanica)BR不敏感突变体(d61-4)和BR合成突变体(brd1-3)中鉴定到一个与野生型水稻相比明显上调的蛋白质,通过质谱鉴定,此蛋白为一Ca2+信号转导相关蛋白(putative calmodulin,PCAM);在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过表达PCAM后转基因株系表现为生长缓慢,植株矮小,整个植株的生长周期明显延长。在过表达PCAM转基因株系中BR信号转导关键基因SaurAC被明显下调。研究结果表明,PCAM参与到BR信号转导途径过程中,在BR调控的植物生长发育过程中起负调节作用,过表达PCAM的转基因植株是抑制BR生理作用的表型。     

番茄矮化突变体dl的鉴定及遗传分析

突变体是研究植物基因功能和培育作物新品种的重要材料。前期从番茄转基因材料中发现非转基因功能的且稳定遗传的一个矮化突变体dl(dwarf line)。为明确该突变体的表型特征及遗传规律,本研究比较了突变体dl与原野生型LA4024在不同发育阶段的表型差异。结果发现:同野生型相比,突变体dl植株节间变短、明显矮化、分枝变多、根系不发达,叶片、花、果实及种子等组织器官明显变小。外源喷施赤霉素能使矮化突变体株高恢复到野生型水平,而外源喷施生长素不能恢复突变体植株的矮化表型,表明该突变体为赤霉素缺陷型突变体。对突变体dl与LA4024构建的F1、F2及BC1群体的遗传分析表明,dl的突变性状由隐性单基因控制。本研究为该矮化突变基因的定位克隆及功能分析提供了依据。     

水稻双剑叶突变体的表型、遗传分析及BR应答

从浙江省主栽晚粳稻品种浙粳22的辐照突变体库中,发现1株分蘖穗穗颈节上着生2片叶片的突变体,多代种植性状稳定,且不受环境条件影响。鉴定结果表明该突变体是由于倒1节间显著缩短所致,其籽粒比野生型略短,剑叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合作用参数均低于野生型;突变表型受1对隐性基因控制,对外源油菜素内酯(BR)敏感。RT-PCR结果表明,部分BR合成和代谢相关基因在突变体和野生型中的表达量有差异,推测该突变基因与BR合成和代谢相关。     

一个辐射诱变的水稻卷叶突变体的特性研究

通过60Co-γ射线处理籼稻品种青华占的干种子,获得一个稳定遗传的卷叶突变体(γ-rl),对其进行叶片细胞学观察、根形态特性分析及生长素(IAA)和色胺含量的分析。结果显示卷叶突变体γ-rl叶片的中脉面积比野生型增加,而侧脉数目减少;突变体种子萌发后幼苗的主根长度比野生型显著缩短,根总数也显著减少,表明幼苗期γ-rl的根系发育明显差于野生型;突变体γ-rl幼苗的主根生长对外源IAA、IAA抑制剂NPA处理的反应与野生型相比也存在显著差异;在幼苗期,突变体γ-rl叶片内源IAA的含量明显低于野生型,而色胺的含量明显高于野生型,但在抽穗期,突变体γ-rl叶片的IAA和色胺含量与野生型相比均无显著差异。研究结果将为阐明该突变体卷叶突变产生的原因及卷叶相关基因(OsFMO(t))的功能打下基础。     

水稻脆秆矮生突变体鉴定及基因定位研究

经过氮离子束处理的籼稻品种9311,其M₂代中发现1株茎、叶均较脆且株高偏矮的突变体,暂定名为矮脆(dfr)。该突变体株高74.5cm,而野生型株高为122.9cm;细胞壁成分分析表明,突变体和野生型叶片纤维素含量分别为13.8%和23.8%;半纤维素分别为24.2%和20.6%;突变体和野生型茎秆的纤维素含量分别为22.3%和34.1%;半纤维素分别为30.3%和18.6%;细胞壁其他成分无明显变化。遗传分析表明,该突变体脆性矮生性状受单隐性基因控制;以突变体dfr与02428杂交组合的F₂代群体为基因定位群体,利用SSR分析标记将dfr突变位点定位在2号染色体,位于SSR分子标记的RM5472和RM240之间,遗传距离分别为1.1cM和1.6cM。这些结果为研究脆秆矮生突变体及其基因克隆打下基础。     

水稻叶早衰突变体es33的鉴定和基因定位

利用甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变单季常规晚粳稻浙粳99,获得叶早衰突变体es33。为揭示es33突变体早衰的分子调控机制,以野生型浙粳99为对照,对突变体进行表型鉴定,统计农艺性状和测定光合性能,并对早衰基因ES33进行定位。结果表明,突变体es33幼苗在播种后第10天,第2和第3叶的叶尖出现明显干枯早衰现象,与野生型相比,分蘖盛期叶片光合色素含量降低、叶绿体结构疏松、光合作用减弱、部分酶活性降低,成熟期植株矮小、分蘖少、衰老严重。遗传分析结果表明,突变体es33早衰性状受一对隐性核基因控制,利用基因定位和重测序技术,将控制该性状的基因定位在水稻第3号染色体上的SSR标记STS-15和G24之间,物理距离为977.8 kb,经测序确定LOC_Os03g31550为候选基因;ES33基因第11个外显子发生4个碱基的缺失,造成移码突变,导致蛋白(黄嘌呤脱氢酶)翻译提前终止;通过系统发育树分析和氨基酸序列比对得知,ES33蛋白在禾本科作物中高度保守。本研究结果为进一步探究早衰基因ES33的功能奠定了基础。     

水稻淡黄叶突变体pyl3的鉴定和基因定位

利用⁶⁰Co-γ辐射诱变籼稻骨干恢复系川恢907(R907),从突变体库中筛选获得一份淡黄叶突变体pyl3 (pale yellow leaf mutant 3)。为揭示pyl3突变体淡黄叶表型的调控机制,本研究对该突变体和野生型进行表型鉴定、主要农艺性状和基因定位分析。结果表明,从苗期开始pyl3突变体整个生育期表现淡黄叶表型;与野生型相比,pyl3在苗期叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低;成熟期pyl3的株高、穗长、穗粒数和结实率等农艺性状指标均显著下降。遗传分析结果表明,pyl3突变体的表型由一对隐性核基因控制。利用分子标记连锁分析的方法将该基因初步定位于第3号染色体上InDel标记M4和M6之间,物理距离约为3.2 Mb。进一步基于BSA全基因组重测序和Sanger测序分析发现,pyl3突变体在定位区间内编码Mg-原卟啉Ⅸ螯合酶CHLI亚基的基因编码区第1 034位碱基C突变为碱基T,导致编码的第345位的半胱氨酸(Cys)突变为酪氨酸(Tyr)。pyl3突变体中携带的CHLI^pyl3是已报道黄绿叶基因chl9/chli的新等位基因。qRT-PCR分析结果显示,pyl3突变体中叶绿素合成和光合作用相关基因的表达发生变化。本研究为进一步解析CHLI基因调控水稻叶色的分子机制提供了新的遗传材料和理论依据。     

小麦穗突变体SDA1与野生型叶片蛋白差异分析

小麦(Triticum aestivum)穗突变体SDA1是由隐性多效性单基因小麦穗发育异常基因1(Triticum aestivum spike development atrophy 1,TaSDA1)控制的小麦突变体,表现为穗部发育萎缩不结实、叶片变窄、植株变矮等.为进一步了解TaSDA1基因发生突变的机制,本研究以小麦穗突变体SDA1与野生型为材料,进行主要农艺性状如抽穗期、株高、旗叶长宽、穗长、小穗数调查,并对小麦抽穗期叶片总蛋白进行双向电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE),对差异蛋白质点进行质谱分析和qRT-PCR验证.结果表明,SDA1的主要农艺性状存在显著性差异;利用PDQuest8.0.1软件分析得到27个差异蛋白,有23个质谱检测成功,其中有6个蛋白在SDA1中缺失,17个蛋白在SDA1中表达下调;qRT-PCR检测结果与差异蛋白质谱检测结果一致.在SDA1中,23个质谱成功的差异蛋白主要包括5个光合作用中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)全酶的大小亚基,4个(SSP7101,SSP7110,SSP7112和SSP8418)表达下调,1个缺失(SSP213);参与能量代谢的叶绿体中的甘油醛-3-磷酸脱氢酶A(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase A,GAPA,SSP8000)表达下调;具有抗氧化能力的过氧化物氧化还原酶(peroxiredoxin,Prx,SSP7320)表达下调;1个RNA结合蛋白(SSP1309)表达下调,导致2个翻译延伸因子(translation elongation factor,eEF-Tu,SSP4614和SSP4802)表达下调,最终导致蛋白合成受阻;参与抗逆境胁迫的蛋白(SSP3738和SSP5209)表达下调,SSP3719蛋白缺失.qRT-PCR验证结果表明,核酮糖1,5二磷酸羧化酶大亚基蛋白(SSP7101)、叶绿体PtrTox结合蛋白(SSP7303)、翻译延伸因子(SSP4614)、磷酸丙糖异构酶(SSP5209)在转录水平与蛋白表达结果一致.SDA1变异表型可能与旗叶的光合作用能力下降、能量代谢紊乱、抗氧胁迫能力下降、抗胁迫能力下降、mRNA编辑过程以及蛋白合成过程受阻有关.本研究结果表明,TaSDA1基因具有多效复杂的调控功能.穗部和叶片的发育状况决定了小麦的产量,阐明SDA1的遗传机理将为小麦穗部和叶片性状的遗传改良奠定理论基础.     

拟南芥Psrp-4基因参与光合作用机制的研究

叶绿体核糖体是植物特有的细胞器之一,其主要功能是合成质体基因编码的蛋白质.已有研究表明在叶绿体核糖体内含有6个质体特有蛋白PSRP （plastid-specific ribosomal protein）,分别命名为PSRP1~PSRP6.然而,这些蛋白在叶绿体蛋白合成过程以及光合作用中的作用机制研究尚处初级阶段.在本研究中,为了阐明PSRP-4蛋白在叶绿体发育过程中的作用机制,我们利用Gateway系统构建了Psrp-4基因（At2g38140）的RNAi表达载体,转化野生型拟南芥后获得了Psrp-4基因表达量明显降低的psrp-4突变体.研究结果表明：psrp-4突变体比野生型生长略微缓慢,但叶片颜色与野生型差别不大,能够进行正常的光合作用.在高光胁迫条件下,测定psrp-4突变体光合化学效率,发现与野生型差异不明显;进一步的蛋白免疫印记实验证明Psrp-4基因表达量的降低对PSⅡ反应中心D1蛋白的周转也没有明显影响.因此,推测PSRP-4蛋白可能不是叶绿体蛋白合成以及光合作用的正常进行所必需的.     

60Co-γ辐射荷兰鸢尾突变株性状分析

为了探究荷兰鸢尾⁶⁰Co-γ辐射突变株具备的主要可区别性状的评判指标,根据球根鸢尾的测试指南,对其中4个稳定的突变株5-7CBS、7-10SLZ、7-10QLS、10ZLL以及野生型展翅品种进行植物学农艺性状测评,分析比较其主要观赏性状的异同。结果表明,突变株与野生型的植株形态、开花期以及生育期等特征特性基本保持一致;在调查的40个性状中,不同突变株的垂瓣上部上表面底色、旗瓣颜色、花柱上表面颜色、羽冠上表面颜色、垂瓣下部上表面底色等5个假质量性状的表达状态,与野生型相比均具有明显差异;另外的35个性状表达基本一致,相应的表型高度相似,数值较为相近,无明显差异。表明荷兰鸢尾花色在辐射育种中具有较大的遗传改良潜力,推测花色变异可能是辐射突变株与野生型具备可区别性的一个重要性状评判指标,依据花朵颜色的表达状态,花色变异可划分为加强型、野生型、减弱型、全变型4个类型。本研究结果可为开展荷兰鸢尾新品种创制提供基础数据和参考依据。     

水稻矮杆突变体del1的生理特性及遗传分析

利用60Coγ射线辐照粳稻品种Kitaake,获得一个性状稳定遗传的水稻矮杆突变体del1,本研究对其形态学、矮化性状遗传、叶片超微结构及生理特性进行了分析。结果表明该突变体田间表现为植株矮化,叶片直立,叶色浓绿和不结实;矮化突变性状由单隐性基因控制;突变体的叶肉细胞超微结构正常,但体积明显小于野生型;突变体幼苗株高对...     

水稻白条纹转绿突变体wsl887的鉴定和基因定位

温敏型水稻叶色突变基因的挖掘可以丰富水稻遗传资源,且为研究低温调控叶绿体发育机制的材料。本研究利用⁶⁰Co射线辐射诱变贵州地方稻种资源桥港珍珠米,获得一个新的白条纹转绿突变体wsl887。通过表型鉴定和主要农艺性状调查可知,在自然条件下wsl887叶幼苗呈现白条纹表型,成熟后主要农艺性状与野生型相比均无显著差异;在20℃条件下wsl887叶片呈现白化,光合色素含量显著降低;在25℃条件下wsl887叶片呈现白色条纹,光合色素含量显著升高;在30℃条件下wsl887叶色与野生型无明显差异,光合色素含量无显著差异。透射电镜观察显示,在20℃条件下,wsl887叶肉细胞中无叶绿体或者叶绿体发育畸形;在30℃条件下,wsl887叶绿体数量和形态均恢复正常。qRT-PCR分析表明,wsl887在20℃和30℃条件下,与野生型相比,部分光合色素代谢途径基因、光合作用及线粒体电子传递相关基因的表达水平呈现不同程度的变化。遗传分析表明,wsl887突变体的表型受一对隐性核基因WSL887控制,该基因被定位于2号染色体上的SSR标记RM262和RM5427之间,物理距离为743.6 kb。该白条纹转绿突变体wsl887是一个新的温敏型叶色突变体,在自然条件下其主要农艺性状没有发生显著变化,未对植株产量造成影响,因此在杂交水稻上具有较大的应用价值。在不同温度条件下,由细胞质编码的基因表达量均显著减少,由此推测该突变基因可能与细胞质中叶绿体的发育有关。本研究结果为进一步克隆wsl887突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。     

大豆2个种皮不完整突变体的形态特点与遗传分析

为揭示种皮不完整性遗传规律,发掘关键基因,本试验采用理化诱变剂处理不同大豆品种以创制种皮新突变体,并对其进行形态与遗传特性鉴定,其中从~(60)Co-γ射线辐照的科丰1号M_3株行发现种皮不完整突变体scd-KF,从甲基磺酸乙酯处理的南农1138-2 M_4株行发现突变体scd-NN。scd-KF突变体种皮开裂出现在种子成熟初期,种子背部纵向或横向开裂,程度与种子大小有关;scd-NN突变体种子发育早期种皮即受到影响,种子背部纵向开裂,2片子叶之间有明显裂缝,种子显著小于其野生型。遗传分析结果表明,scd-KF种皮不完整性状由单隐性基因控制,而scd-NN的突变性状在F_2符合15∶1的分离比例,可能由2对隐性基因控制。2个突变体杂交F_2植株的株高及单株荚数、粒数及每荚粒数低于正常种皮植株,但大部分性状未达到显著差异水平。本研究结果为深入揭示大豆种皮及种子发育提供了遗传材料与信息。     

Impact of alleles at the Yellow Burley (Yb) loci and nitrogen fertilization rate on nitrogen utilization efficiency and tobacco-specific nitrosamine (TSNA) formation in air-cured tobacco

Tobacco-specific nitrosamine (TSNA) formation in tobacco is influenced by alkaloid levels and the availability of nitrosating agents. Tobacco types differ in their potential for TSNA accumulation due to genetic, agronomic, and curing factors. Highest TSNA concentrations are typically measured in burley tobaccos. One of the main genetic differences between burley and all other tobacco types is that this tobacco type is homozygous for recessive mutant alleles at the Yellow Burley 1 (Yb(1)) and Yellow Burley 2 (Yb(2)) loci. In addition, burley tobacco is typically fertilized at higher nitrogen (N) rates than most other tobacco types. This study utilized nearly isogenic lines (NILs) differing for the presence of dominant or recessive alleles at the Yb(1) and Yb(2) loci to investigate the potential influence of genes at these loci on TSNA accumulation. Three pairs of NILs were evaluated at three different nitrogen fertilization rates for alkaloid levels, nitrogen physiology measures, and TSNA accumulation after air-curing. As previously observed by others, positive correlations were observed between N application rates and TSNA accumulation. Recessive alleles at Yb(1) and Yb(2) were associated with increased alkaloid levels, reduced nitrogen use efficiency, reduced nitrogen utilization efficiency, and increased leaf nitrate nitrogen (NO(3)-N). Acting together, these factors contributed to significantly greater TSNA levels in genotypes possessing the recessive alleles at these two loci relative to those carrying the dominant alleles. The chlorophyll-deficient phenotype conferred by the recessive yb(1) and yb(2) alleles probably contributes in a substantial way to increase available NO(3)-N during curing and, consequently, increased potential for TSNA formation.     

EMS直接注入花生花器创制高产突变体

将浓度为0.1%～0.5%的化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)注入花生品种花育16号和鲁花11号的花器,获得了单株结果数、单株仁重、饱果率比野生型明显提高的突变体。其中,花育16号诱变获得的06-测A2系产量表现突出。在2008年的测产试验中,08-测A2系子仁比对照鲁花11号提高34.60%,增产幅度列当年参试品种之首;在2009年的测产试验中,08-测A2系子仁比花育16号提高5.42%,比丰花1号增产10.71%。与其野生型相比,该品系子仁粗脂肪含量提高了1.13个百分点,蛋白质含量降低了2.02个百分点;叶片水分和叶绿素含量均高于野生型。内含子长度多态性标记分析表明,08-测A2与其野生型间存在分子水平的差异。