水稻矮化小穗基因DSP2的鉴定与克隆

[目的]水稻株高和穗型在产量形成中发挥着重要作用.鉴定与克隆水稻株高和穗型发育相关基因,可以丰富水稻株高穗型发育调控的分子机理,为分子设计育种奠定理论基础和提供基因资源.[方法]在粳稻日本晴T-DNA插入群体中筛选到矮化小穗突变体dsp2-D(dwarf and small panicle 2-Dominant),对其...     

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。     

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。     

水稻穗型的遗传和育种改良

 穗型是与水稻株型和产量密切相关的重要农艺性状,大穗型理想株型的创新已经成为今后水稻超高产育种的重要内容。简要介绍了水稻穗型的“穗直立程度、单穗粒数、单穗重和着粒密度”等六大类和19个亚类的分类;至少200多种水稻穗型突变体被创制、1386个水稻穗部QTL（涉及穗长、穗数、穗重、粒宽、每穗粒数、每穗结实率等多个性状）被定位,Dep1、Ghd7、Gn1a、Ipa1和GW2等16个穗型QTL已被成功克隆;综合评述了直立穗型、大穗型、重穗型和后期功能型的四个水稻穗型育种改良方向,及利用新克隆的穗型基因进行Gn1/sd1或Gn1/DEP1双基因聚合的分子育种策略。穗型研究的不断深入,将为今后大穗型的理想株型水稻、直立大穗型超级稻的高产分子育种提供更多的方法与思路。     

水稻抽穗期基因OsDof6功能的初步研究

【目的】以前期通过穗发育芯片筛选到一个水稻Dof家族转录因子OsDof6为研究对象,进一步探究OsDof6的表达模式与生物学功能。【方法】对OsDof6的基因、蛋白及启动子序列进行生物信息学分析,利用CRISPR/Cas9技术对该基因进行定点编辑,通过实时定量PCR和亚细胞定位技术分析该基因的表达模式。【结果】对该基因的启动子序列分析表明,该基因启动子中存在大量与光响应、激素响应及胁迫响应相关的顺式调控元件。利用CRISPR/Cas9技术获得了2种不同突变类型的功能缺失突变体9522^Dof6-3和9522^Dof6-4。对突变体T₁株系进行表型观察发现,相较于对照,两种突变体在营养生长阶段分蘖数明显降低,转入生殖生长阶段后,两种突变体的抽穗时间推迟约3 d。实时定量PCR结果显示OsDof6在水稻根、茎、叶和穗中均有不同程度的表达,在穗发育后期相对表达量明显提高;通过亚细胞定位分析发现OsDof6定位于细胞核。【结论】初步判断OsDof6基因会影响水稻分蘖数与抽穗期。     

的遗传分析和分子定位

利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种兰胜获得了一个能稳定遗传的矮化突变体ddu1。GA3点滴诱导水稻第2叶叶鞘伸长和α淀粉酶诱导反应表明,ddu1并非为GA的缺陷型和信号传导阻碍矮化。将该突变体与籼稻浙辐802、明恢63和粳稻品种日本晴进行正反交配组,遗传分析表明该突变体受隐性单基因控制,而等位性检测表明ddu1与d1、d18、eui1和eui2均不等位。通过SSR和STS分子标记对F2代分离群体进行遗传定位,将该基因定位于第7染色体SSR标记RM427附近,随后又发展了多对有多态性的SSR和STS分子标记,最终将该基因定位于STS标记R5309和R3742之间,遗传距离分别为0.4和2.0 cM。     

水稻矮化突变体ddu1的遗传分析和分子定位

 利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种兰胜获得了一个能稳定遗传的矮化突变体ddu1。GA3点滴诱导水稻第2叶叶鞘伸长和α 淀粉酶诱导反应表明,ddu1并非为GA的缺陷型和信号传导阻碍矮化。将该突变体与籼稻浙辐802、明恢63和粳稻品种日本晴进行正反交配组,遗传分析表明该突变体受隐性单基因控制,而等位性检测表明ddu1与d1、d18、eui1和eui2均不等位。通过SSR和STS分子标记对F2代分离群体进行遗传定位,将该基因定位于第7染色体SSR标记RM427附近,随后又发展了多对有多态性的SSR和STS分子标记,最终将该基因定位于STS标记R5309和R3742之间,遗传距离分别为0.4和2.0 cM。     

水稻多雌蕊突变体K940的发现与初步利用

水稻多雌蕊突变体K940是宜宾市农业科学院利用远缘多基因聚合杂交,在F2代中发现并经多年纯合选育而成。该突变体每穗颖花数多,颖花中雄蕊数减少,雌蕊数增加,有雄蕊雌蕊化现象,多子房,多柱头,内外稃变形退化,结实种子无颖壳。初步研究表明,其突变性状受隐性基因控制,表现出稳定的遗传特性。K940含有恢复基因,以其为亲缘杂交育成了多个重穗型强优新恢复系。     

水稻矮化突变体ddul的遗传分析和分子定位

利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种兰胜获得了一个能稳定遗传的矮化突变体ddu1.GA3点滴诱导水稻第2叶叶鞘伸长和α-淀粉酶诱导反应表明,ddu1并非为GA的缺陷型和信号传导阻碍矮化.将该突变体与籼稻浙辐802、明恢63和粳稻品种日本晴进行正反交配组,遗传分析表明该突变体受隐性单基因控制,而等位性检测表明ddu1与d1、d18、eui1和eui2均不等位.通过SSR和STS分子标记对F2代分离群体进行遗传定位,将该基因定位于第7染色体SSR标记RM427附近,随后又发展了多对有多态性的SSR和STS分子标记,最终将该基因定位于STS标记R5309和R3742之间,遗传距离分别为0.4和2.0 cM.     

水稻雌雄不育突变体Osfma2的细胞学观察及基因图位克隆

【目的】通过构建分离群体定位并克隆水稻雌雄不育基因OsFMA2,并对其在水稻育性调控中的功能进行探究。【方法】通过EMS诱变水稻宁粳4号得到稳定的不育突变体,对突变体进行表型及细胞学观察,利用精细定位和Mut-map相结合的方法克隆了水稻雌雄不育基因OsFMA2,通过实时荧光定量PCR检测其在各组织表达水平差异,利用水稻原生质体表达系统进行OsFMA2蛋白的亚细胞定位。【结果】细胞学观察发现突变体为雌雄不育。利用极端个体将其精细定位于水稻第6染色体长臂448 kb的区间内。结合全基因组重测序结果,最终确定OsFMA2为目标基因。该基因编码一个复制蛋白,在单子叶植物中高度保守。OsFMA2具有组织特异性,在幼穗中高表达。亚细胞定位结果显示OsFMA2蛋白定位于细胞核中。【结论】OsFMA2在幼穗中高表达,可能参与了水稻雄配子第一次减数分裂前期同源重组过程,同时,OsFMA2的表达对雌配子发育也产生了不利影响。     

一份水稻半矮秆非整倍突变体hya 1的鉴定与研究

 通过空间诱变得到半矮秆突变体hya 1,该突变体半矮秆性状遗传稳定性丧失。与其野生型特籼占13相比,hya 1株高显著降低、分蘖少、茎秆细弱、每穗粒数减少、结实率降低、发芽率降低。单株收获半矮株hya 1自交种子,对半矮生性状进行连续选择,发现该性状无法纯合稳定,自交群体株高长期分离（半矮秆和野生型）;分离群体中的野生型个体自交,其株高性状稳定。利用hya 1与特籼占13配制杂交组合,其F1及F2株高表型不符合孟德尔分离规律。hya 1自交收获种子根尖细胞染色体数目出现了2n=22、23、24、25、36的变异,且在减数分裂终变期发现了二价体数目为11的异常花粉母细胞。荧光定量结果表明, hya 1自交后代野生型个体12条染色体的基因拷贝数与对照接近,而半矮秆个体在第8和第11染色体上的基因拷贝数与对照存在显著差异。综合以上结果,推断hya 1为水稻新型非整倍体材料,其染色体数目异常导致表型异常和遗传不稳定性,对其深入研究有助于了解水稻减数分裂分子调控机理。     

Effect of Dominant Semi-Dwarf Gene on Plant Height and Its Related Traits and Sensitivity to Gibberellic Acid in Rice

The semi-dwarfness is one of the basiccharacteristic deployed in rice breeding due to itsadvantageous effects on plant fertilizer response,lodging resistance and yield potential [1-2]. Althoughmany new semidwarfing genes have been identified,sd-1 still remained the predominant semidwarfinggene presented in current rice cultivars [3-4]. Manystudies have been done on genetics of recessive dwarfand semi-dwarf rice genes and lots of new sd1non-allelic recessive dwarfing genes was discoveredas the …     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】 蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F₂群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】蜡质是植物表面的一种重要保护物质，筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号，从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1，考查突变体的形态特征和农艺性状，利用突变体与02428杂交的F2群体定位目标基因，并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比，wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征；在农艺性状方面，突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低，但有效穗数显著高于野生型；遗传分析表明，wax1的突变表型受一对隐性核基因控制，将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间，物理距离约为49.8 kb；定位区间内的测序结果表明，突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变，导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达，同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少，同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。     

水稻半矮杆突变体‘双辐矮糯’的农艺性状与遗传分析

倒伏是影响水稻（Oryza sativa L.）生产的重要因素,半矮杆是协调高产和抗倒性的理想资源。前期通过辐射诱变‘湘辐糯1号’获得了半矮杆突变体‘双辐矮糯’。本研究分析了‘双辐矮糯’的茎节配置特点、基本农艺性状及其遗传规律。结果表明：‘双辐矮糯’株高较‘湘辐糯1号’（133.13 cm）降低了24.88 cm,穗、第1节和第2节长度显著缩短,降幅分别达到18.10%、23.06%和19.13%,而第3、4、5节长度缩短程度不明显,表明其株高突变基因主要控制穗和高位茎节的伸长。‘双辐矮糯’的单株有效穗为10.4个,是‘湘辐糯1号’（5.2个）的2.04倍,其强分蘖能力确保了在每穗总粒数下降20.24%和千粒重下降7.51%情况下单株产量仍表现出25.26%的增长。品质分析发现,‘双辐矮糯’的粒长、粒宽、长宽比等外观品质指标及直链淀粉含量、胶稠度等食味品质指标与‘湘辐糯1号’无显著差异,说明‘双辐矮糯’株高的下降未对外观品质与食味品质产生不利影响。遗传分析发现,48对SSR标记在‘双辐矮糯’与‘湘辐糯1号’间扩增出了完全一致的基因型,二者遗传背景相似度达到了100.00%,证实了‘双辐矮糯’是源于‘湘辐糯1号’的真实变异。利用‘双辐矮糯’与‘湘辐糯1号’构建了2个正反交F₂群体,分析发现群体中半矮杆植株与野生型植株理论分离比符合1∶3,表明半矮杆性状受一个隐性细胞核基因控制。本研究明确了‘双辐矮糯’的株高表型和遗传特点,为深入挖掘其育种价值奠定基础。     

Difference in Grain Yield and Quality among Tillers in Rice Genotypes Differing in Tillering Capacity

A japonica variety and its iso-allelic mutant with high tillering ability were used to investigate the differences in grain yield and quality among different tillers. There was a distinct difference in panicle weight among tillers during grain filling for both genotypes, with Xiushui 11 having a greater increase rate in panicle weight, and being earlier in reaching the maximum panicle weight than the mutant. There was a great significant difference between the two genotypes in grain yield and its components, with Xiushui 11 having higher grain yield, more grains per panicle, higher filled grain percentage and grain weight than the mutant for each type of tiller. Moreover, a significant difference was found in grain yield and yield components among different tillers for both genotypes, with grain number per panicle showing the greatest variation over tillers among all yield components. Compared with Xiushui 11, the mutant had higher brown rice rate and greater ratio of length to width of brown rice, and lower chalky rice rate, amylose content, and protein content of rice. Furthermore, there was a significant difference in grain quality among tillers within a plant for both genotypes, with later initiated tillers being lower in chalky rice rate, amylose and protein contents than early initiated ones. The variation of most quality parameters among tillers within a plant was markedly larger for the mutant than for Xiushui 11.     

一个水稻苗期白条纹叶及抽穗期白穗突变体的鉴定和基因定位

从粳稻中花11组培后代中发现了一个苗期白条纹,抽穗期自穗的突变体.该突变体表现为1叶期叶全白,2叶期从新叶叶尖开始沿叶脉逐渐转绿,至成株期完全变绿,抽穗后内外颖表现为自色,穗轴和小枝梗表现为绿色,成熟后颖壳转黄.根据基因定位结果,将该突变体定名为wslwp(white striped leaf and white pa...     

Genetic Analysis and Molecular Mapping of a Novel Chlorophyll-Deficit Mutant Gene in Rice

A rice etiolation mutant 824ys featured with chlorophyll deficiency was identified from a normal green rice variety 824B.It showed whole green-yellow plant from the seedling stage,reduced number of tillers and longer growth duration.The contents of chlorophyll,chlorophyll a,chlorophyll b and net photosynthetic rate in leaves of the mutant obviously decreased,as well as the number of spikelets per panicle,seed setting rate and 1000-grain weight compared with its wild-type parent.Genetic analyses on F1 and F2 generetions of 824ys crossed with three normal green varieties showed that the chlorophyll-deficit mutant character was controlled by a pair of recessive nuclear gene.Genetic mapping of the mutant gene was conducted by using microsatellite markers and F2 mapping population of 495R/824ys,and the mutant gene of 824ys was mapped on the shon arm of rice chromosome 3.The genetic distances from the target gene to the markers RM218,RM282 and RM6959 were 25.6 cM,5.2 cM and 21.8 cM,respectively.It was considered to be a now chlorophyll-deficit mutant gene and tentatively named as chl11(t).     

一个新的水稻叶绿素缺失突变基因的遗传分析和分子标记定位

从正常绿色水稻品种824B中发现1个黄化突变体824ys。该突变体具有叶绿素缺失突变特性,表现为植株黄绿色,分蘖数减少,生育期延长,总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b的含量以及净光合速率比野生型亲本824B明显下降,每穗着粒数、结实率、千粒重等降低。对824ys与3个正常绿色品种杂交F1、F2的遗传分析表明,控制824ys的叶绿素缺失突变性状为1对隐性核基因。以495R/824ys F2作为定位群体,应用微卫星标记将824ys的叶绿素缺失突变基因定位于水稻第3染色体短臂,与RM218、RM282和RM6959等标记之间的遗传距离分别为25.6、 5.2和21.8 cM。认为该基因为一个新的水稻叶绿素缺失突变基因,暂命名为chl11(t)。