水稻条斑和颖花异常突变体st fon的鉴定与遗传分析

 在水稻遗传转化过程中发现一个不含外源基因的条斑和颖花异常的双突变体,暂命名为st fon。该突变体除茎、叶、穗出现白条斑外,花器数目增多,颖花开裂。其极端表型为同一颖花中长出几朵小花或小花中枝梗伸长为花序。利用透射电镜对苗期叶片白色组织细胞超微结构进行观察,发现质体结构异常,不能发育成正常叶绿体所具有的片层和类囊体,叶绿体的发育阻断在质体发育早期。利用扫描电镜和石蜡切片对花器官形态发生过程进行观察,发现花分生组织生长具有无序和无限性。对扭曲的叶片石蜡切片观察,发现维管束鞘细胞过度生长,或一些泡状细胞增大。将突变体与4个叶色正常的材料进行杂交和回交,遗传分析表明突变性状呈细胞质遗传。     

Characterization and Genetic Analysis of a Novel Mutant mst of Rice Defective in Flower Development

A spontaneous mutant with multiple stigmas (mst) was found in an indica rice line 466. The mst mutant exhibits normal at the vegetative development stage and produces normal inflorescence structures. The difference between the mutant and the wild type was observed when the stamen primordium began to develop. In the mst florets, palea and lemma opened, lodicules were homeotically transformed into palea/lemma-like structures, and stamens were homeotically transformed into carpel-like structures. It looked like multiple stigmas being full of the whole floret. The phenotypic changes of mst were very similar to that of B-like mutant spw1. Compared with other mutants with pistillate morphologies, the severe mst florets showed that the inner three floral organs were completely changed into palea/lemma-like structures. Moreover, the mutant was female sterile. Occasionally, with the changing environment, one or two stamens were fertile. Genetic analysis indicated that the mutant traits were controlled by a single recessive gene.     

一个水稻多重颖壳突变体的形态学观察及初步遗传分析

从T DNA插入突变体库中筛选获得1份多重颖壳突变体。解剖镜下观察发现其内外稃伸长,同时伴有类颖壳状结构而普遍呈现多重颖壳。在所观察的215朵颖花中,14.27%的颖花没有雌、雄蕊,23.72%的颖花包含有额外小花,6201%的颖花其雌、雄蕊数目变化分别为1~3枚和1~9枚,部分颖花的花丝基部可看到泡状透明瘤状物;突变体浆片稃片化而使其颖花在自然条件下不能开放;完全雄性和雌性不育。扫描电镜观察揭示其颖花原基分化正常,但进入雌、雄蕊原基的分化较迟,会继续进行类似多重颖壳状器官的分化;同时,颖花原基进行不均衡分裂,产生数目不等的雌、雄蕊。遗传分析显示该突变是一个单基因控制的隐性性状,并与T DNA插入表现共分离。推断它是E类基因引起的功能突变。     

Morphogenesis, Anatomical Observation and Primary Genetic Analysis of a Multi-glume Floral Organ Mutant in Rice

The floral development is one of the pivotal characteristics of the transition from vegetative to reproductive phase in plant, while the generated seeds are the important source of propagation and population dispersal. Furthermore, it serves as the foundation of grain yield and quality in crop. Therefore, the floral development and its regulation becomes current research hotspot in plant molecular biology. Previously, some genes controlling flower development have been cloned in Snapdragon and…     

一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位

【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体,命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F_2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F_2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。     

水稻白条纹突变体st13的表型分析及基因定位

【目的】叶色突变相关基因鉴定和克隆有助于研究光合作用,补充并完善叶绿体发育机理和色素合成代谢途径,为开展水稻的高光效育种提供理论依据。【方法】从粳稻品种Dongjin的组培后代中分离出一个白条纹突变体st13,成熟期测定野生型和st13的主要农艺性状,苗期测定色素含量并观察叶绿体的超微结构;将st13和Dongjin进行正反交,观察F_1植株表型,并对F_2表型分离进行卡方检验,对st13进行遗传分析;利用st13×南京11(籼稻品种)的F_2和F_(2:3)群体,对st13突变基因定位;采用qPCR分析叶绿体发育和叶绿素合成相关基因在st13与野生型相对表达量。【结果】与野生型Dongjin相比,该突变体的株高、单株有效穗数、穗长、结实率和千粒重等主要农艺性状显著下降。苗期的色素含量降低,分蘖期无差异。突变体的叶绿体中既有含丰富的类囊体膜结构的正常叶绿体,也存在无类囊体结构的叶绿体。遗传分析和基因定位结果表明,st13的突变表型受1对隐性核基因控制,突变基因位于第3条染色体长臂InDel(Insertion-Deletion)标记I3-21和I3-22之间。进一步在这两个标记之间设计了6对InDel标记,最终将基因定位在94kb区间内,此区间共有8个候选基因。【结论】这8个候选基因中,有5个假定的蛋白,其他三个都是有功能注释的蛋白,而这三个蛋白在水稻中均未见报道,因此,st13突变是由一个新的叶色基因突变引起的;同时st13中叶绿体发育、叶绿素合成和光合系统相关基因的表达也发生了显著改变,推测ST13可能是调控叶绿体发育的关键基因。     

水稻裂颖突变体sh1的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在定位和克隆水稻裂颖基因,为解析水稻裂颖性的遗传机制提供依据。[方法]从籼稻品种湘早籼6号突变体库中筛选出一个裂颖突变体(split husk 1, sh1),观察突变体的花器官和浆片形态,利用突变体与02428的F2群体定位目标基因,进一步通过定量 PCR 分析相关基因的表达情况。[结果]sh1 突变体的颖花形态与野生型基本一致,能正常开花,但不能正常闭颖,裂颖的主要原因是浆片不能在开颖后正常萎蔫。sh1突变体的有效穗数增加,但结实率和千粒重显著下降;遗传分析表明,sh1的裂颖表型受一对隐性核基因控制。将SH1 基因定位在ID19827与ID19884两个InDel标记之间,物理距离约为110 kb。定位区间测序发现,突变体中丙二烯氧化合酶编码基因OsAOS1发生单碱基突变,导致氨基酸发生改变;SH1基因的突变显著降低了花器官中的茉莉酸含量,进而影响了茉莉酸合成及信号转导相关基因的表达。[结论]SH1基因通过影响茉莉酸的合成和信号转导调控水稻闭颖,OsAOS1可能是 SH1基因的候选基因。     

水稻裂颖突变体sh1的鉴定及基因定位

【目的】本研究旨在定位和克隆水稻裂颖基因，为解析水稻裂颖性的遗传机制提供依据。【方法】从籼稻品种湘早籼6号突变体库中筛选出一个裂颖突变体(split husk 1, sh1)，观察突变体的花器官和浆片形态，利用突变体与02428的F2群体定位目标基因，进一步通过定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】sh1突变体的颖花形态与野生型基本一致，能正常开花，但不能正常闭颖，裂颖的主要原因是浆片不能在开颖后正常萎蔫。sh1突变体的有效穗数增加，但结实率和千粒重显著下降；遗传分析表明，sh1的裂颖表型受一对隐性核基因控制。将SH1基因定位在ID19827与ID19884两个InDel标记之间，物理距离约为110 kb。定位区间测序发现，突变体中丙二烯氧化合酶编码基因OsAOS1发生单碱基突变，导致氨基酸发生改变；SH1基因的突变显著降低了花器官中的茉莉酸含量，进而影响了茉莉酸合成及信号转导相关基因的表达。【结论】SH1基因通过影响茉莉酸的合成和信号转导调控水稻闭颖，OsAOS1可能是SH1基因的候选基因。     

普通小麦及其近缘物种花序、小穗和小花的形态结构分析

花的发育影响着种子的发育。普通小麦是三大粮食作物之一,但对小麦花序发育的研究滞后于水稻和玉米。为揭示小麦花发育的机理,本研究采用体视镜观察、扫描电子显微镜观察和组织切片后光学显微镜观察等方法,对普通小麦及其近缘物种一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草、二粒小麦以及二穗短柄草的花序、小穗和小花形态结构进行了系统观察和分析比较。结果表明,普通小麦与二倍体小麦、二粒小麦表现出一定差别:普通小麦每个小穗形成8~10朵小花,但在发育后期,大多数小花退化不育,每个小穗只有3~4朵小花能够形成种子;二倍体小麦和二粒小麦的小穗结构与普通小麦类似,但每个小穗发育形成3~5朵小花,小花数目明显减少。与普通小麦相似,二穗短柄草每个小穗同样分化形成多朵小花,不同的是,二穗短柄草的大多数小花发育正常,是可育的。以上这些研究结果暗示小麦具有巨大的增产潜力。     

波罗蜜叶片突变体叶绿素含量测定和超微结构观察

波罗蜜（Artocarpus heterophyllus）是一种热带果树,至今对其突变体的研究少有报道。本研究以波罗蜜叶片为试验材料,探究其叶片出现白化和返绿现象的可能原因。（1）用分光光度计法、比色法测定波罗蜜叶片突变体和正常绿叶的叶绿素及叶绿素前体物质含量;（2）用叶绿素酶Elisa试剂盒测定叶绿素酶活性;（3）用透射电子显微镜对叶绿体的超微形态结构进行观察。研究结果表明：（1）不同叶色所产生的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量、类胡萝卜素含量均存在显著差异;（2）波罗蜜叶片突变体和正常绿叶的叶绿素合成前体物质含量之间并没有出现显著性差异;（3）对波罗蜜叶片的叶绿素酶活性进行测定时,发现其活性出现显著差异,但对其叶绿素含量的差异性并没有产生较大影响;（4）观察波罗蜜叶片内叶绿体超微形态结构时,发现正常绿叶的叶绿体形态完好且数量较多,白化叶和返绿叶的叶绿体内部结构存在缺陷,其原因是叶绿体基粒构建阶段受阻;基于测定波罗蜜叶片中的叶绿素、叶绿素前体物质含量和叶绿素酶活性,并观察波罗蜜叶片内叶绿体的超微形态结构,对得到的数据结果进行比较分析。本研究推测是在叶绿素合成阶段,原脱植基叶绿素合成叶绿素时受阻及叶绿体发不良导致波罗蜜出现白化和返绿现象,为今后进一步综合研究波罗蜜突变体提供理论依据。     

水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。     

不同播期下小麦冬春性品种小花结实特性 及其与植株生长性状的关系

冬、春性小麦品种早播（9月30日）、适播（10月30日）的总小花数、可孕小花数及结实粒数均极显著高于晚播（3月2日）。晚播对春性品种小花分化发育与结实的不利影响小于冬性品种。穗粒数的多少与可孕小花数及其结实率密切相关,而与总小花数及其结实率无明显联系;同时大穗多粒基因型也以较高的可孕小花结实率为生理基础。孕穗期小花数均与叶面积、叶片重、叶鞘重和总干物重呈显著或极显著正相关,而与茎高的相关不显著。此外,冬、春性品种的结实粒数均与成熟期茎叶重、总单茎重、结实小穗数、穗长和穗粒重之间呈极显著正相关,表明良好、协调的营养生长与生殖生长的关系是改善小花发育质量、提高穗粒数的根本保证。     

Morphological Structure and Genetic Mapping of New Leaf-Color Mutant Gene in Rice (Oryza sativa)

Leaf-color mutations are a widely-observed class of mutations, playing an important role in the study of chlorophyll biosynthesis and plant chloroplast structure, function, genetics and development. A naturally-occurring leaf-color rice mutant, Baihuaidao 7, was analyzed. Mutant plants typically exhibited a green-white-green leaf-color progression, but this phenotype was only expressed in the presence of a stress signal induced by mechanical scarification such as transplantation. Prior to the appearance of white leaves, mutant plant growth, leaf color, chlorophyll content, and chloroplast ultrastructure appeared to be identical to those of the wild type. After the changeover to white leaf color, an examination of the mutated leaves revealed a decrease in total chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoid content, a reduction in the number of chloroplast grana lamella and grana, and a gradual degradation of the thylakoid lamellas. At maturity, the mutant plant was etiolated and dwarfed compared with wild-type plants. Genetic analysis indicated that the leaf mutant character is controlled by a recessive nuclear gene. Genetic mapping of the mutant gene was performed using an F2 population derived from a Baihuaidao 7 × Jiangxi 1587 cross. The mutant gene was mapped to rice chromosome 11, positioned between InDel markers L59.2-7 and L64.8-11, which are separated by approximately 740.5 kb. The mutant gene is believed to be a new leaf-color mutant gene in rice, and is tentatively designated as gwgl.     

Radiation effects on potential number of grains per spike and biomass partitioning in two- and six-rowed near isogenic barley lines

The critical period for yield determination in barley (Hordeum vulgare L.) is situated in the pre-heading phases. During the latest part of the critical period one of the most important yield components (i.e. the number of grains per spike) is set in two- and six-rowed barley. In wheat, much is known about the role of the spike in assimilate acquisition for the establishment of grains per spike, but not in barley. This paper evaluates how biomass partitioning between vegetative and reproductive organs impacts floret development and primordia survival in response to radiation during different periods in the crop cycle, in barley lines. Field experiments were carried out using two- and six-rowed near isogenic barley lines differing only in spike type. Shading treatments were applied at different periods during the crop cycle (from 60 to 15 days before and after heading) reducing the intercepted radiation (ca. 70%). Dynamics of floret primordia initiation and mortality and of floret development for different spikelet positions along the spike were measured, and biomass partitioning between vegetative and reproductive structures was calculated.

Pre-heading shading reduced fertile florets per spike (P < 0.001). In the immediate pre-heading treatment, distal floret primordia could not reach a fertile floret stage due to a low rate of floral development.

The amount of assimilates partitioned to the spike at heading affected the number of fertile florets per spike in both barley types. However, when spike biomass at heading was corrected by nitrogen concentration, the fitness of the relationship did not improve in relation to the first one. In relative terms, radiation restrictions during the immediate pre-heading phase increased the amount of biomass partitioned to the growing spike.     

白化转斑叶籼型水稻不育系高光A的创制及特征特性

以籼型保持系D57B为起始材料,利用300Gy的60Co-γ射线辐照干种子诱发突变,获得6叶前整株叶片全白而后叶脉白化其他部分转绿的突变体,经1次杂交和6次回交选育出一个携带白化转斑型叶色标记的籼型三系不育系高光A。该不育系白化转斑型叶色突变性状受单隐性核基因控制,1～6叶白化,6叶后呈白化斑叶,幼穗白化带绿;播始历期65d左右,属早籼早熟类型。与D57B相比,高光A植株稍矮且剑叶变长,有利于授粉(受精),提高杂种结实率和获得饱满的杂交种子,但种子萌发稍慢,其他农艺性状与D57B相仿。高光A具有高柱头外露率、强柱头生活力、长花时、小颖花张角、低闭颖率、对赤霉素敏感和强配合力等优良异交特性,杂种优势明显。高光A与杂交稻混播时,其幼苗竞争力弱。最后对高光A在三系杂交水稻生产中的应用前景作了讨论。     

水稻白叶白穗突变体wlwp7的鉴定与基因定位

水稻叶穗色泽突变体为解析不同器官叶绿素生物合成之间的内在联系提供了优良的遗传材料。本研究鉴定了1份白叶白穗突变体wlwp7（white leaf and white panicle 7）,分析了wlwp7的形态、生理和遗传特点。结果表明：wlwp7对低温敏感,当环境温度为20 ℃时苗期叶片白化,但温度升高至30 ℃后叶色正常;大田环境下wlwp7抽穗后颖壳白化,叶绿素含量降低至野生型的40.73%;除结实率较野生型T98B下降6.28%外,其他产量性状不受影响;遗传分析发现,wlwp7与T98B的正反杂交F₂群体中都未出现白叶绿穗和绿叶白穗重组单株,经卡方检测白叶白穗突变单株与绿叶绿穗野生型单株的理论分离比符合1∶3,表明白叶白穗性状受同一隐性核基因控制;利用BSA策略进一步将wlwp7定位在第3染色体上一个280 kb的区域内,该区域未有已报道的白叶白穗基因。本研究发现了wlwp7同时控制叶部和穗部叶绿素合成,精细定位结果为最终克隆wlwp7奠定了基础。     

非洲菊DUS测试数量性状影响因素研究

以19个非洲菊(Gerbera jamesonii)品种为材料,采用地栽、浅植、深植3种栽培方式研究花发育阶段、测试时期、栽培方式对其DUS测试数量性状的影响。结果显示:花发育阶段对测试数量性状影响明显,随着开花程度的加深,花序梗长度明显伸长,花序直径、花心直径增长至开放5轮两性小花后停止;测试时期对测试结果也有较大影响,冬天、夏天测试值均明显低于春天;半年的测量结果表明,上海地区6月最适于非洲菊生长;在常规栽培管理条件下,地栽方式最利于非洲菊生长,其叶长度、叶宽度、花序梗长度,花序直径等均明显高于另2种方式。     

水稻白条纹叶及白穗突变体wlp6的鉴定与基因定位

目的 叶色突变体是研究水稻光合作用,叶绿素生物合成和遗传发育调控机理的重要材料。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。方法 在昌恢121中发现了一份白条纹叶及抽穗期白穗突变体,经过连续多代自交能稳定遗传,暂命名为wlp6(white striped leaf and white panicle 6)。在南昌分早、中和晚3季播种wlp6与野生型种子,考查了中稻与晚稻的部分农艺性状;测定3叶期、分蘖期、抽穗期叶片及颖壳的叶绿素含量;通过电镜观察抽穗期叶肉细胞发育情况。在光照培养箱中进行温光敏感实验;将wlp6与昌恢121及02428正反交,观察F₁植株表型,对F₂分离群体进行卡方测验,分析突变体遗传规律;以wlp6/02428衍生的F₂群体为材料,利用BSA法进行基因定位。结果 wlp6自第1片叶到成熟,叶片均呈白条纹,抽穗期颖壳及枝梗失绿,高温天气穗转绿。突变体株高、有效穗数和每穗粒数在早稻季和中稻季均显著低于野生型,晚稻季wlp6的结实率和千粒重也显著低降低。叶绿素含量测定表明,wlp6叶片叶绿素含量在不同生育期及不同季均显著低于野生型,早稻和晚稻季种植的wlp6颖壳叶绿素含量也比野生型低。电镜观察抽穗期的叶肉细胞发现,wlp6叶绿体数目减少,体积变小,没有分化出明显的片层结构。温光敏感实验表明,突变体对光照强弱钝感,叶色受温度和日照长短影响,随着温度升高和日照时间变长突变体叶绿素含量有上升趋势。遗传分析表明,该性状受隐性核基因控制,利用wlp6/02428得到的616个F₂单株将WLP6定位于第6染色体短臂InDel标记R-7与R-8间,物理距离137 kb,此区间预测了21个候选基因。经候选基因分析及测序发现,其中LOC_Os06g14620编码一个核糖核酸还原酶小亚基,编码区第142和158位碱基由T替换为C,第288位插入了碱基A,碱基的插入导致翻译提前终止,因此推测LOC_Os06g14620是WLP6的候选基因。结论 LOC_Os06g14620是已经克隆的白条纹叶基因St1的候选基因,推测WLP6与St1等位,但突变位点不同,且表型也有差异。     

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...