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。     

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。     

一个矮秆多分蘖突变体的遗传分析和定位

从粳稻品种‘中花11’转基因后代中发现了一个矮秆多分蘖突变体,突变体表现出植株矮化、分蘖力强 、穗长变短、叶片变窄及结实率降低等一系列突变表型。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,因其与突变体htd1具有相类似的表型,故将该基因命名为htd2。利用籼粳杂交F2群体将突变基因定位在第3染色体短臂上SSR标记 RM6038和RM5444之间,与两个标记的遗传距离分别为1.4和2.1 cM,两个标记之间的物理距离大约为400 kb。     

水稻隐性雄性不育突变体osnp3的败育特征及基因定位

在粳稻品种中花11的组培后代中发现了1个无花粉型雄性不育突变体osnp3。该突变体花药细长且呈白色半透明状,花药中无成熟花粉粒,但其株高、有效穗数、穗粒数等农艺性状与野生型中花11无明显差异。花药半薄切片观察表明,突变体osnp3在花药发育过程中其绒毡层细胞延迟降解,小孢子细胞淀粉未充实,最终小孢子细胞退化降解,花药亦不能开裂。用突变体osnp3杂合株后代分离群体研究其遗传规律,表明突变体osnp3受1对隐性核基因控制。利用籼稻明恢63(MH63)与突变体osnp3杂交的F₂定位群体将突变基因定位于第4染色体长臂C04D1、C04D3这2个标记之间,并与标记04008、C04D2共分离,物理距离约为0.96 Mb。测序表明,在定位区间内,1个编号为LOC＿Os04g51070的基因第3外显子中插入了约4 kb的逆转座子,导致其功能缺失突变。该基因编码1个含有bHLH结构域的转录因子,推测其通过转录调控参与花药绒毡层细胞的降解;而其突变后绒毡层细胞未能正常降解,从而引起花粉败育。     

两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究

【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析,并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体,经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析,观察叶绿体的超微结构,并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体,应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比,白色条纹叶突变体的单株穗数减少12.86%,生育期延长11.27%,黄色叶突变体的株高降低31.08%,千粒重减少14.55%,生育期延长17.86%,并且2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明：2种突变体的类囊体结构异常,与野生型水稻相比,黄色叶突变体的类囊体片层数变少,白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失,正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明：这2种突变性状均受1对隐性核基因控制,位于不同染色体上,将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t) (Chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端,与分子标记RM1331相距9.6 cM,且与标记RM3252等共分离;将chl12(t)定位到第三染色体短臂,与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1 cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因,为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。     

水稻yl1黄叶突变体的基因克隆与功能分析

叶片是植物进行光合作用的重要器官,是作物产量形成的基础。作物叶色突变体不仅是研究叶绿体发育机制、培育高光效新种质的前提,而且可以作为性状标记,应用于良种繁育及杂交育种。在经化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理的粳稻品种Kitaake突变体库中,筛选得到黄叶突变体yl1,yl1突变体的株高、穗粒数、千粒重与野生型相比均降低。遗传分析表明,yl1黄叶表型由单隐型基因控制,图位克隆表明yl1编码叶绿素酸酯a氧化酶(chlorophyllide a oxygenase,OsCAO1,LOC_ Os10g41780)基因发生点突变;yl1突变体OsCAO1突变位点位于催化功能域,没有改变其在叶绿体中的定位,且在不同物种之间高度保守,这表明该位点可能是OsCAO1的酶活关键氨基酸位点。     

水稻穗退化突变体spd11的遗传分析及候选基因鉴定

【目的】对水稻穗退化突变体spd11进行遗传分析及候选基因鉴定,以便了解水稻穗发育的调控机制。【方法】用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）处理粳稻品种中花11的直立密穗突变体dep2,从突变体库中筛选到一份穗退化突变体spd11。观察该突变体表型,并调查其主要农艺性状。由于突变体不能结实,将可分离出spd11突变植株的株系分单株收种、种植,并对后代株系的分离情况进行调查统计,分析该突变性状的遗传行为。将spd11杂合植株与冈46B杂交的F₂后代作为定位群体,对spd11突变体进行基因定位,遴选候选基因并进行DNA测序验证;同时,对不同物种中spd11候选基因的同源基因所编码蛋白进行进化树和序列比对分析。【结果】与其对照亲本相比,spd11植株剑叶长度增加23%;穗部一次枝梗明显缩短,且一次枝梗数量减少58%。小穗几乎完全退化为白色絮状物,偶尔可见个别退化不完全的颖花着生,且该颖花仅由一个完全闭合的颖壳组成,不能正常结实。除此以外,spd11的分蘖数及剑叶宽等农艺性状无显著差异。遗传分析表明,在可分离出spd11突变株的后代中,一部分株系无分离,全部植株均为正常株,而另一部分株系有突变株分离,并且正常植株与突变植株分离明显,分离比例经卡方（χ²）测验符合3﹕1,表明spd11的突变性状由一对隐性核基因控制。利用分子标记将该突变基因定位于第1染色体长臂2个In/Del标记ch1-2295和ch1-2299之间约43.2 kb的区域内,遗传距离分别为0.23 cM和0.46 cM,该区间内共有8个预测基因。测序分析发现,spd11突变体中OsLOG编码区第116位碱基G突变为碱基A,造成编码蛋白的第39位半胱氨酸（C）突变为酪氨酸（Y）。同源蛋白比对和系统进化分析表明LOG蛋白在不同物种中都是高度保守的,并且spd11的突变发生在非常保守的氨基酸上。对已报道的多个log等位突变体的突变位点和突变表型严重程度的比对分析表明,spd11突变位点可能处于OsLOG蛋白功能的关键位点。【结论】SPD11可能是细胞分裂素激活酶基因OsLOG的等位基因,spd11在OsLOG外显子上一个关键位点发生了突变,导致OSLOG蛋白功能受损,使细胞分裂素的活化进程受阻,从而产生了穗退化的突变表型。     

突变体黄叶性状基因对烟叶集中成熟的影响

以烟草黄叶突变体及其后代黄叶DH系为材料,研究了黄叶突变基因对烤烟烟叶成熟的影响。结果表明:每个黄叶材料一次可采收叶片数比正常绿色品种K326多2～6片,平均多3.11片;其中黄叶K326可一次采收11片叶,且11片叶的外观颜色均为黄色。说明黄叶突变体基因有促进烟叶成熟、提高烟叶成熟的集中度的作用。     

水稻花器官突变体lfl(leafy lodicules)的鉴定与分析

在杂交育种中发现的一个水稻花器官突变体,经过多代种植,已稳定遗传。以此突变体为父本,以D62A、岗46A、11-32A和金23A为母本配制杂交组合进行遗传分析,根据F2表型及X2测验结果表明,该突变体的性状是由单隐性基因控制的。此突变体除了花器官,其它农艺性状与野生型无异。在同一突变植株中,有正常小花,也有多种花器官突变表型：内颖缺失或弯曲,浆片与异常叶状体相连,雄蕊正常或部分增多退化,部分雌蕊异常、呈双雄蕊或三拄头。所有突变体中浆片都与叶状体相连,呈浆片叶化表型,因此我们将此突变体命名为水稻浆片叶化突变体lfl（leafy lodieules）,形态分析表明￡儿为一个新的水稻花器官发育相关基因。     

水稻花器官数目异常突变体afon1的表型分析与基因定位

【目的】研究水稻花器官数目异常突变体afon1(abnormal floral organ number1)的分子机理,鉴定出控制水稻花器官数目变化的基因。【方法】利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻品种浙农34获得一个花器官数目异常突变体作为试验材料,命名为afon1。开花期随机取突变体afon1和野生型浙农34的稻穗各5个,利用组织学和扫描电子显微镜等技术研究afon1的花器官表型、细胞学特征和花粉育性。成熟期随机取突变体afon1和野生型浙农34植株各10株,测定株高、分蘖数、穗长、每穗颖花数、每穗实粒数和千粒重等农艺性状。随机取突变体afon1和野生型饱满种子各100粒,测定发芽势和发芽率。以突变体afon1为母本,分别与野生型浙农34和粳稻品种浙农大104杂交构建2个F2群体进行遗传分析和基因定位,筛选候选基因进行DNA测序比对,构建AFON1蛋白质的空间模型并对其结构进行分析,同时对候选基因以及与花器官数目相关的基因进行实时荧光定量PCR分析。【结果】与野生型相比,突变体afon1中59.64%小穗的花器官数目发生异常,其中多数小穗仅在内稃一侧产生一个颖壳状的器官,部分小穗表现2—4轮花器官数目同时增加;株高和千粒重显著增加,而结实率显著降低。遗传分析表明,突变体afon1与野生型浙农34杂交的F1植株小穗花器官数目表现正常,F2群体中小穗花器官数目正常植株与花器官数目异常植株的分离比符合3﹕1,表明突变体afon1性状受一对隐性核基因控制,基因位于水稻第1染色体长臂端In Del标记1M5和1M18之间,物理距离为73 kb,该区间内共有6个注释基因。突变体afon1和野生型的测序比对发现,突变体afon1中的基因LOC_Os01g67430外显子中第565个碱基T突变成A,导致第189个氨基酸由色氨酸突变为精氨酸。蛋白质序列和空间结构分析表明,AFON1蛋白质序列中含有一个Lipase_3结构域,结构域内的突变导致蛋白质的空间结构发生了明显的变化。实时荧光定量PCR结果显示,LOC_Os01g67430在突变体afon1幼穗中的表达量要显著高于野生型,而在根、茎和叶中则无显著差异;穗发育早期FON1和FON2/4等调控花器官数目的基因在突变体afon1花器官中的表达量显著增加。【结论】LOC_Os01g67430为突变基因afon1,该基因通过影响花器官数目相关基因的表达而调控各轮花器官数目。     

氯氰菊酯降解菌Y-3的诱变育种与筛选

以从菠菜叶片内分离到对氯氰菊酯降解率较高的菌株Y-3(Corynebacterium vitarumen)为出发菌,进行化学诱变和紫外诱变.结果显示,DES对菌株Y-3的最佳诱变条件为2%60 min、3%40 min和4%20 min,紫外线对对菌株Y-3的最佳诱变条件为5 cm 8 min、10 cm 20 min和15 cm 30 min.通过诱变与筛选,最终获得13株突变株,与野生菌株对比,7株突变株对氯氰菊酯的降解率有明显的提高,其中有3株突变株具有一定的遗传稳定性.     

水稻分离群体中半矮秆和致死性黄苗突变体的形成机理研究

[目的]鉴定sdwrky和lysrcc1突变体的Ds插入突变基因,初步分析sdwrky和lysrcc1突变体形成的分子机理。[方法]采用TAIL-PCR技术,分别从sdwrky突变体和lysrcc1突变体克隆Ds侧翼基因序列,并进行序列分析。[结果]Ds分别插入sdwrky突变体4号染色体Os04g0597300（sdwrky）基因和lysrcc1突变体3号染色体Os03g0599600（lysrcc1）基因,导致sdwrky和lysrcc1基因突变。[结论]sdwrky基因编码包含WRKY结构域的蛋白质（SDWRKY）,推测SDWRKY与OsWRKY24具相似功能,作为糊粉层细胞内ABA和GA信号传导途径中共同的抑制因子,调控水稻种子萌发及幼苗生长,Sdwrky基因突变导致形成sdwrky突变体。lysrcc1基因编码包含RCC1结构域的蛋白质（LYSRCC1）,LYSRCC1可能作为RanGEF参与核质运输,影响叶绿体合成的某一环节,lysrcc1基因隐性突变导致形成ylrcc1突变体。     

十字花科植物黄化突变特性及其分子机制研究进展

十字花科Brassicaceae植物多数生长发育时间短,生长过程中自然发生,或使用物理或化学方法诱导,常会出现一些颜色较淡或金黄的突变个体即黄化突变体。这些突变体表型直观,表现为植株矮小,叶绿素较低,植株光合作用受抑制,产量降低,因此黄化突变常被视为有害突变。但近20 a来黄化突变体日益受到研究者们的重视与青睐,被用于研究植物叶绿体结构、叶绿素合成代谢等方面。本研究简要介绍了十字花科植物常见的黄化突变类型及其主要的外观特征,综述了十字花科植物黄化突变体的叶绿体超微结构、光合色素及其光合性能,并对十字花科植物黄化突变的遗传特性、分子机制进行了讨论,为十字花科植物叶色突变研究及新品种选育提供理论基础。参52     

我国甘蓝型黄籽油菜育种研究进展

甘蓝型（Ｂ．ｎａｐｕｓ）黄籽油菜育种工作,在我国已进行了２０多年。育种实践表明,其黄籽色泽遗传复杂,籽粒呈“杂黄”色,长期自交不能纯化,并不断分离出黑籽。已培育出的 黄籽品种,尚不能完全适应生产的需要。黄籽育种必须与优质育种、杂交育种、生物技术相结合,才能适应育种科技发展的需要。     

Ac/Ds系统及其在油菜突变体库构建中的应用策略

随着油菜基因组测序工作的完成和后续完善,油菜功能基因组学必将成为研究热点,如何构建高通量的突变体库则是影响其进展的关键.Ac/Ds( Activator/Dissociation)系统是构建插入型突变体库的理想技术,在水稻(Oryza Sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)等异源植物中应用较广,但在油菜中尚处于起步阶段.文章介绍了Ac/Ds系统的结构特点、转座机理等基本概况,阐述了利用Ac/Ds系统构建植物突变体库的优势及存在的问题.结合模式植物水稻和拟南芥的研究成果,进一步分析了利用Ac/Ds系统构建油菜突变体库的改进策略,并对其在油菜功能基因组研究中的应用前景进行了展望.     

A single genetic unit specifies two transposition functions in the maize element activator

The self-mobile maize transposable element Ac (Activator) displays two trans-acting genetic functions: it induces transposition of the element Ds (Dissociation) but, as its dosage is increased, it also inhibits transposition. Previous work has shown that the 4563 base pair (bp)-long Ac element contains three open reading frames (ORF's) and that a deletion in ORF 1 in wx-m9(Ds), a Ds derivative from Ac isolated at the wx (waxy) locus, results in loss of transposition. The Ds element in the bronze allele bz-m2(DI) is shown to have arisen from Ac by a 1312-bp deletion that is located almost entirely within ORF 2 and does not affect ORF 1. The Ds elements in wx-m9(Ds) and bzm2(DI), defective in ORF 1 and ORF 2, respectively, do not complement genetically to restore the transposition function of Ac; therefore, this function must be specified jointly by ORF's 1 and 2. Furthermore, since bz-m2(DI) does not contribute to Ac's inhibitory dosage effect, both Ac properties result from the expression of the same genetic functional unit.     

空间诱变后的水稻SSR标记变异特征研究

对经过卫星搭栽的水稻品种抗倒丝苗种子及后代进行了微卫星标记分析和有关性状研究.随机选用151对分布于水稻12条染色体上的微卫星引物对抗倒丝苗及其21个突变株系进行分子标记检测.结果发现突变株系与原种相比都存在多个标记座位的突变.突变标记座位的多少随突变系与原种间差异大小而变化.试验结果表明,空间诱变可使水稻的DNA分子在多个区段发生重复或缺失等结构性变异,从而使水稻的表型及生理指标发生变异.     

水稻种子萌动期抗低温逆境突变体的筛选

利用粳稻(Oryza sativa L.subsp.japonica)中花11构建的转座子突变体库,进行了水稻种子萌动期抗低温逆境突变体的筛选.以不同年份的种子为材料,在低温下观察种子的发芽率.结果表明,在低温下粳稻突变体(编号T108A5和T237b1)种子的发芽率比对照亲本中花11高出近50%,同一株系不同年份种子的两次发芽率具有相关性,说明这种筛选耐低温突变体的方法是可行的,在分子水平上的进一步检测正在进行中.