优质水稻黄华占雄性不育突变体的筛选及初步分析

利用EMS(甲磺酸乙酯)处理优质水稻品种黄华占种子,经过田间筛选和对M1、M2代连续的遗传分析得到317份独立的、能够稳定遗传的、由单隐性核基因控制的雄性不育突变材料.通过对花器官形态观察及花粉染色分析,初步将这些突变体材料分为6类,其中花粉发育突变体在不同的花粉发育时期出现异常.这些突变材料为深入研究水稻雄性不育分子机制及开展分子设计育种提供充足的材料.98个无粉型雄性不育突变体用于雄性不育基因TDR的测序分析,其中3个突变体在3个不同的位置上出现单碱基突变.     

CRISPR/Cas9编辑Badh2基因改良优质粳稻品种香味性状

【目的】利用基因编辑技术编辑水稻香味基因,改良优质粳稻香味性状。【方法】构建CRISPR/Cas9-BADH基因编辑载体,转化优质粳稻品种龙稻18、龙稻24和秀水134,测序鉴定3个优质粳稻品种的香味基因Betaine aldehyde dehydrogenase 2(Badh2)突变体并分析潜在脱靶效应,利用气相色谱-质谱联用技术测定不同遗传背景badh2突变体稻米的2-乙酰-1-吡咯啉(2-acetyl-1-pyrroline, 2AP)含量。【结果】转化获得的30株T_0代中有24株为badh2突变体,其中53.33%为杂合型突变,16.67%为纯合型突变,10%为双等位突变类型。T_1代非转基因植株内共鉴定获得7种纯合badh2突变基因型。在5个预测位置上未检测到脱靶事件的发生,说明设计的sgRNA具有高度特异性。所有Badh2移码突变体稻米的2AP含量都达到或高于稻花香的水平,但不同品种来源的badh2突变体间2AP含量差异极显著。【结论】本研究提供了一个能够高效诱导水稻Badh2突变的CRISPR/Cas9定向编辑靶点,改良了生产上大面积推广的3个优质水稻品种龙稻18、龙稻24和秀水134的香味性状,发现了不同遗传背景的水稻badh2突变体间2AP含量差异显著,为基于定向编辑Badh2基因的方法培育适合生产应用的香稻品种、提高育种效率提供科学依据。     

利用TALEN技术编辑水稻光温敏核不育基因PMS3

【目的】利用TALEN技术定向突变水稻pms3的原始突变区域,创制不同类型osa-smR5864小RNA编码序列突变体,鉴定不同突变体的雄性育性光温反应变化规律,为基于定向编辑水稻PMS3基因的方法培育水稻两系不育系材料提供科学依据。【方法】构建基因编辑载体TALEN-PMS3,转化日本晴和明恢86,通过测序鉴定pms3突变体,利用福州夏季自然长日高温鉴定T2代pms3突变体的雄性育性及自交结实率。【结果】转化获得25个转基因T0代克隆,其中日本晴有4个克隆产生了突变,明恢86有5个克隆产生了突变,突变率分别为40.0%和33.3%。在T1代非转基因材料中,日本晴背景中有3种纯合突变类型,明恢86中有5种纯合突变类型。在福州夏季自然长日高温条件下,T2代pms3突变体能够产生正常可育的花粉,自交结实率正常,并未表现出类似培矮64S的光温敏雄性不育特征。【结论】本研究通过基因编辑获得的多种类型水稻pms3突变体并不能产生光温敏雄性核不育表型,说明了pms3位点调控水稻光温敏核不育性分子机制的复杂性。     

碳离子束辐照水稻诱变效应及突变体的筛选

【目的】丰富水稻Oryza sativa L.突变体库,快速创造稳定遗传的新种质,为重离子辐照诱变机理研究和水稻遗传育种提供丰富的基础材料。【方法】利用碳离子束辐照水稻品种‘IR-55’、‘IR-60’、‘三粒寸’和‘云南陆稻’原种进行诱变,并对诱变后代的多个农艺性状进行多代跟踪调查。【结果】4个水稻品种突变株系株高、剑叶长、穗长和粒长宽比等性状呈现出较大变异幅度,且具有明显的正向或负向性,结实率表现出明显的下降趋势,最低为2%。利用随机选取的SSR分子标记引物对突变体进行遗传多样性检测发现,突变株系与原种的遗传多样性表现出明显的差异,表明重离子辐照诱变引起DNA序列较大片段的改变,而不是微小的点突变。【结论】碳离子束辐照对水稻株高、剑叶长和粒型等多个农艺性状产生正向或负向的诱变效应,在诱变后代中可以筛选出一批农艺性状变异的水稻新种质。     

水稻转基因再生植株突变体筛选的研究

在水稻转基因植株抗虫性测定的同时,我们进行了转基因再生植株突变筛选的研究,发现;１．水稻转基因再生植株第１代矮化现象较普遍,但大多数植株可能是受组织培养的影响,在第２代即可恢复原种性,只有少数是变异株;而变异频率较大的性状是生育期,１９９５－１９９６年共获得４株矮化株和１２株早熟株。２．突变体植株遗传具相对稳定性,第２代株系内即表现整齐一致,不分离。３．经过基因转化处理后的再生植株发生突变的频率增     

水稻T-DNA插入突变体库筛选及其突变特征研究

采用水培方法大规模苗期筛选水稻T-DNA插入突变体库,以苗期表观症状为参考指标,从2 173个T1代家系中共筛选分离出表型突变家系145个。突变体类型分为4类,即氮营养缺陷型突变型、白化苗型、黄化苗型、植株矮小型。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑OsRR22基因创制耐盐水稻种质资源

水稻是重要的粮食作物之一,在盐碱地开发和改良中发挥着重要作用。为了创制高耐盐水稻种质资源,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在水稻品种盐丰47中对OsRR22设计3个靶位点进行基因编辑。通过PCR和测序鉴定,在T₀代获得16个突变单株,其中靶位点1和靶位点2均有纯合突变,靶位点3没有检测到突变。在T₁代转基因株系中,获得3株纯合突变且无T-DNA插入的纯合突变体。对T₂代进行农艺性状分析发现,与野生型相比,突变体的株高显著降低,产量相关农艺性状均无显著变化。苗期耐盐性鉴定结果表明,在200 mmol/L NaCl处理7天后,突变株的存活率比野生型提高30%以上。综上,利用CRISPR/Cas9技术对水稻品种盐丰47进行了耐盐性改良,为耐盐水稻新品种的培育提供了理论和材料基础。     

酒用糯高粱EMS突变体库构建及突变体筛选

[目的]利用甲基磺酸乙酯(EMS)构建酒用糯高粱突变体库,并筛选出田间表型性状明显突变的株系,为糯高粱遗传改良、新品种选育及基因功能研究提供丰富的基础材料.[方法]采用0.4%EMS对糯高粱品种红缨子进行诱变处理,M1代单株收获,并对M2代突变群体开展全生育期的田间表型性状鉴定,筛选出性状明显突变的株系.[结果]经EMS诱变处理后红缨子M1代突变群体田间存活率降至31.9%,且出现了多种性状变异,如叶片白(黄)化、叶片畸形、穗畸形、植株矮化和不育等性状,共获得M1代突变株系1020个.在M2代突变群体中发现86个突变株系,突变频率为8.43%.其中,叶色(白化、黄化、芯叶白化、浅绿色、白绿条纹、黄绿条纹)突变株系42个、叶型(畸形叶、卷曲叶和直立叶)突变株系8个、穗型(畸形、小穗和穗缺失)突变株系10个、生育期(早熟和晚熟)突变株系5个、蜡质(蜡质缺失)突变株系4个、感病性(易感病)突变株系4个、育性(完全不育和半不育)突变株系5个及株高(高杆和矮杆)突变株系8个.[结论]构建的酒用糯高粱EMS突变体库表型变异丰富,可用于高粱功能基因组学研究和酒用糯高粱育种.     

水稻转基因种质IRBB13（PXa13:GFP）感病及育性突变体的筛选及鉴定

 【目的】建立简便高效的水稻突变体筛选体系,为克隆参与调控水稻xa13/ Xa13表达以及xa13/Xa13介导的抗/感病和花粉发育信号途径的基因奠定基础。【方法】利用EMS化学诱变携带显性Xa13启动子驱动绿色荧光蛋白（GFP）基因的水稻转基因种质IRBB13（PXa13:GFP）,构建突变群体,分3个时期进行突变体筛选：幼苗期筛选根和芽中绿色荧光减弱或消失的突变体、成株期筛选回复感病表型的突变体和孕穗期筛选育性下降的突变体。【结果】室内检测代M2突变体株系3 000个,筛到幼根和幼芽荧光消失的突变体14个,根部荧光正常而芽无荧光的突变体9个。田间试验种植突变体株系3 000个,成株期接种PXO99初步筛到回复感病表型的突变体株系25个。孕穗期筛选到育性下降且花药中绿色荧光消失的突变体株系7个,其中,包含1个回复感病的突变体株系。【结论】建立了简便高效的筛选水稻突变体筛选体系,结合GFP表达模式异常的突变体、回复感病突变体以及育性下降的突变体分析可判断xa13/Xa13参与的水稻抗/感病与花粉发育这2条信号网络途径并不是完全独立的,而是存在一定程度的交叉。     

T-DNA插入产生的水稻小粒突变体遗传分析

[目的]研究水稻粒形突变体的遗传特性及其在水稻遗传改良中的作用。[方法]筛选水稻T-DNA插入纯合体,鉴定表型变异,通过表型突变的遗传分析及其与T-DNA插入共分离的检测,研究水稻表型突变的遗传特性。[结果]观察到1个粒形突变体T56。主要表现为粒长变短、粒宽变窄及千粒重降低;对该突变体进行遗传分析,分离群体出现野生型和突变体2种类型,其分离比符合3∶1,表明该突变体表型受1对隐性基因控制。突变体及其后代分离群体的Basta抗性检测和PCR分子检测结果表明,该突变体由T-DNA插入所引起,突变性状与T-DNA共分离。[结论]该材料可用于插入座位的基因克隆和水稻遗传改良的种质资源。     

水稻T-DNA插入氮营养缺陷型突变体的初步筛选

通过温室水培试验对根癌农杆菌介导的T-DNA随机插入构建的水稻突变体库的T1代2 173个家系进行筛选.以叶绿素SPAD值为指标,以苗期表观症状为参考指标,筛选到27个氮营养缺失的突变家系.对27个突变家系进行遗传分析、复筛及T2代鉴定,结果表明,编号955家系为氮营养缺陷型突变家系,且T2代能够稳定遗传.该材料通过进一步鉴定可用于分离、鉴定氮营养相关基因.     

利用反义基因沉默策略构建水稻突变体库及突变体筛选

尝试利用鸟枪反义基因沉默策略构建水稻突变体库．利用水稻反义cDNA文库转化粳稻品种中花11,获得了来源于105块潮霉素(Hm)抗性愈伤组织的1486个转化植株．随机选择来源于11个独立转化系的335个T0植株进行Hm离体叶片筛选,结果表明所有植株均呈抗性,并且与PER检测结果相吻合,说明T0植株中不存在假转化体．Southern blot分析结果表明T0植株大部分为单位点整合．T0及T1代转化植株均呈现了一些形态变异,如矮化、无分蘖或多分蘖、结实率降低、粒型或穗型改变、小穗结构改变等．利用Hm离体叶片筛选法对部分T1群体进行筛选,得到了1个变异性状与Hm抗性共分离的突变体,该突变体的变异表型为结实率比非转化对照下降约50％,每穗颖花总数比对照减少约40％,二者的总效应导致突变体单穗产量比对照约下降70％．     

T-DNA插入产生的水稻小粒突变体的遗传分析(英文)

[Objective] The aim of this study is to understand the genetic characteristics of a grain shape mutant and its possible role in genetic improvement of grain yield in rice. [Method] On the basis of the collection of T-DNA tag lines, the progeny of homozygous plants carrying T-DNA insertion were screened for mutants with mutated phenotypes. The genetic analysis of the mutant and test for the linkage between the mutated phenotype and the T-DNA insertion were carried out to determine its genetic characteristics. [Result] In the present study, a grain shape mutant induced by T-DNA insertion in rice was identified, which showed small grain. Genetic analysis of the mutant showed that the two types of phenotype, normal and small grain in the segregating populations derived from the T-DNA heterozygotes, fit the ratio of 3∶1. Test for Basta resistance showed that all the mutants were resistant while the normal plants segregated for resistant and susceptible by the ratio of 2∶1. The results indicated that the mutant phenotype cosegregated with Bar gene. The small grain mutant caused by T-DNA insertion was confirmed by PCR amplification aiming at T-DNA. [Conclusion] The grain shape mutant is useful for isolation of the tagged gene and genetic improvement in rice.     

水稻穗形态建成基因PMM1的遗传分析与初步定位

在水稻粳稻品种中花11T-DNA插入突变体库中鉴定了3个穗形态突变体,它们均表现为植株半矮、叶夹角变小、一次枝梗轮生、复粒、粒长变短、粒宽变宽等突变表型。基因双突变杂交F1表型考查证明这3个突变体为等位突变体,T-DNA标签共分离检测表明这3个突变体的表型与T-DNA插入无关。通过与籼稻品种珍汕97配置3个杂交组合,由经典的孟德尔遗传分离比显示,突变性状受1对隐性基因(panicle morphological mutant 1,PMM1)控制。采用基因图位克隆的方法,已将基因PMM1定位在第4染色体长臂上的RM3866-1和X4(InDel)标记之间,其两侧物理图距为147kb左右。     

批量筛选水稻T-DNA插入突变体库获得生殖发育相关突变体

针对花器官形态和种子发育突变表型对大型水稻T-DNA插入突变体库进行筛选,获得了大量突变体信息及材料,在9 760个突变体家系中筛选得到177个花器官形态和数量异常的突变家系,突变频率为1.81%;对9 760个家系中的3 432个家系筛选得到179个种子发育缺陷的突变家系,突变频率为5.22%。对所获得的270个突变家系进行了T-DNA插入的阳性检测,阳性率为64.8%。利用公共数据库RMD(Rice MutantDatabase,RMD)给定的侧翼序列,鉴定了其中1个结实率较低的突变体家系,表明其突变表型和T-DNA插入共分离,为深入研究该基因的功能提供了重要的遗传材料。     

稻瘟菌若干T-DNA插入突变体初步分析

为揭示稻瘟菌致病分子机制,创建了该菌T-DNA插入突变体库．部分突变体经表型分析,获得3个生长发育及致病性同时发生变异,5个生长发育正常但致病性变异及2个生长发育变异但致病性正常的突变体；以TAIL-PCR方法获得了这些突变体T-DNA插入位点及其边界序列,并用生物信息方法对被T-DNA标签的基因进行了分析,为进一步研究这些基因的功能提供了重要信息．     

稻瘟菌T-DNA插入所致Pi9致病突变体的获得

利用自建稻瘟菌菌株FJ95054B T-DNA插入突变体库,筛选获得2个对水稻品种P i9致病的突变体P i9-2-8T940017401和P i9-1-2 T940032801.以T-DNA侧翼序列为探针筛选该菌株的BAC文库,得到阳性BAC克隆.     

冬季覆盖植物对南方稻田土壤养分和水稻生长的影响

以冬闲-双季稻为对照,通过对黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻和马铃薯-双季稻等5种不同冬季覆盖植物稻田土壤养分变化及晚稻生长进行为期4年的定位研究.结果表明:不同冬季覆盖植物均能改善稻田土壤肥力状况,提高稻田土壤有机碳和全氮的含量,促进晚稻对养分的吸收和植株生长发育.晚稻植株的根系和地上部分干物质积累量均明显高于对照;上述4种冬季覆盖植物晚稻的有效穗数分别比对照增加23.36,21.24,11.19,31.86万/hm~2,其穗长、穗重和结实率与对照均无明显差异,千粒重分别比对照增加0.11,0.95,0.13,0.51g;油菜-双季稻晚稻的穗干重明显高于对照及其它处理.稻田冬季覆盖植物有利于改善晚稻产量构成因素,不同程度地提高水稻产量,分别比对照增加649.67,558.64,437.26,783.82kg/hm~2.     

根癌农杆菌介导的稻瘟病菌近等菌系的构建与初步应用*

 利用根癌农杆菌C58C1介导转化1株致病力极弱的野生型稻瘟病菌菌株CY2,成功地获得3000多个转化子,混合接种于携带25个不同抗病单基因的水稻近等基因系上,获得4株单胞致病突变体;继代培养和PCR检测表明,这些突变体均为T-DNA插入CY2的后代,而非自发突变或外源菌株污染。将4株突变体与实验室已保存的20株致病突变体分别回接水稻近等基因系,推断其携带的致病基因类型,结果表明突变体分别针对13个抗性单基因的18个单基因系发生了突变,其中针对Pi-a,Pik-s,Pi-sh单基因系表现出较高的侵染频率。由于这些突变体均来自同一个菌株,仅致病性存在差异,属于近等菌系,利用其分析出102个水稻品种中的34个品种的抗病基因组成,其中,抗病基因Pik-s,Pi-a,Pi-sh,Pi-19(t)分布频率较高,分别达70.59%,61.76%,52.94%和44.12%,且带有这类基因的糯稻品种多于杂交水稻。