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...     

水稻类病斑突变体lmm7的鉴定与基因定位

【目的】对水稻类病斑突变体的研究有助于解析其与植物生长和防御反应的关系。【方法】本研究在粳稻品系FI135胚培养过程中获得了1个类病斑突变体lmm7(lesion mimic mutant 7)。通过对其进行系统的表型鉴定、农艺性状考查、超微结构观察、生理学特性分析,阐明LMM7基因对植物生长的调控。通过病原菌抗性鉴定,明确lmm7对植物防御反应的影响。利用9311B与突变体lmm7杂交所得F₂群体对该突变体进行了遗传分析和基因精细定位。【结果】该突变体苗期表型正常,分蘖初期,植株基部叶片从叶尖开始不断出现褐色斑点,并向整株扩散,且斑点数目随植株生长不断增加。与野生型相比,突变体的株高、穗长、有效穗数、每穗粒数、结实率及剑叶长宽都显著降低,但籽粒性状和抽穗期没有显著性差异。遮光处理表明,突变体lmm7的表型受到光照诱导,抽穗期突变体lmm7叶肉细胞严重失绿,光合色素含量显著降低。组织化学分析表明,突变体病斑处的H₂O₂含量显著升高。透射电镜观察结果表明,突变体lmm7叶肉细胞的叶绿体数目减少,叶绿体类囊体片层结构严重受损,细胞器肿胀解体,并出现大量嗜锇小体,同时病斑内部和周围区域积累了大量的ROS。抗性鉴定结果显示突变体lmm7稻瘟病抗性水平显著高于野生型。遗传分析表明lmm7的突变表型受单个隐性基因控制。利用图位克隆的方法,目的基因被定位于水稻第7染色体短臂两InDel标记7B35和7B43之间,区间范围约260 kb。测序结果表明该区间内候选基因LOC_Os07g0203700第2891位碱基T发生了单碱基缺失,导致后续移码突变及翻译提前终止。【结论】lmm7与spl5互为等位基因,其突变抑制了植株的生长,同时增强了对稻瘟病的抗性。     

水稻类病斑突变体wy3的鉴定和基因定位

在粳稻品种武育粳3号栽培群体中获得一个类病斑突变体wy3。该突变体类病斑出现于苗期,分蘖期扩散至整张叶片,属于扩散型类病斑突变体。相比野生型,突变体wy3的株高明显降低,有效分蘖数减少,穗长、每穗粒数、结实率均显著降低。遮光处理表明,突变体wy3类病斑的产生受自然光诱导。台盼蓝染色结果表明,类病斑部位有大量的死亡细胞。突变体wy3的光合色素含量和净光合速率较野生型显著降低,SOD、POD、CAT活性和MDA含量均显著高于野生型。遗传分析表明突变体表型受单隐性核基因控制,采用BSA将该基因初步定位在第2染色体短臂端粒附近。采用F2群体中1099株类病斑单株将基因定位在标记W2-17和W2-18之间28kb的物理距离内。测序结果表明,突变体wy3中的LOC_Os02g02000编码区(CDS)第375位碱基C缺失,导致翻译提前终止,突变体中该候选基因为OsHPL3的一个新等位基因。     

水稻斑点叶突变体hm197的鉴定及其基因定位

通过双环氧丁烷 (diepoxybutane)诱变籼稻品种IR64获得遗传稳定的水稻褐色斑点叶突变体hm197。在自然条件下,该突变体褐色斑点自播种后10周开始于叶尖出现,而后慢慢扩散至全叶。遗传分析表明,该褐色斑点性状受一对隐性核基因控制,暂名spl^hm197,并将其定位在第4染色体长臂上140 kb的区段内。与野生型IR64相比,突变体株高、结实率和千粒重等农艺性状均显著下降。遮光处理表明,hm197褐色斑点的形成受自然光照的诱导。此外,hm197光合色素含量和光合效率也比野生型显著降低。组织化学分析表明,突变体中有过氧化氢和大量超氧阴离子O_{2 ?}的沉积。与IR64相比,hm197叶片中清除氧自由基酶系统中SOD和APX活性极显著上升,其余均极显著下降,同时伴随总可溶蛋白含量下降以及MDA含量上升,hm197表现出早衰迹象。抗病性鉴定表明,与野生型相比突变体对白叶枯病菌的抗性显著增强。     

水稻多分蘖矮秆突变体d63的遗传分析与基因定位

 多分蘖矮秆突变体d63来源于SARⅢ二倍体与明恢63杂交得到的双胚苗株系的自然突变。与野生型相比,其株高显著下降,分蘖明显增多,剑叶变细变短,结实率和千粒重均大幅下降。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性单基因控制。该基因位于水稻第8染色体短臂上距离RM22195约0.4 cM的位置。用水稻基因组注释软件Rice Genome Annotation预测,发现从端粒区至RM22195间共有14 个注释基因,未发现已经报道的与株高、分蘖相关的同源基因。因此,推测D63可能是一个未被报道的新基因。     

一个水稻颖壳扭曲突变体的遗传分析与基因定位

 从水稻育种后代材料中获得1个颖壳扭曲突变体Osth (twisted hull)。遗传分析结果表明,该突变性状由单核基因隐性突变造成。以突变体与颖壳正常籼稻R725杂交的F2群体为基因定位群体,利用SSR标记将突变位点定位在第2染色体上的SSR标记RM14128与RM208之间,遗传距离分别为1.4 cM 和2.7 cM。这些结果为该基因的精细定位和克隆以及研究水稻花发育的分子机理奠定了基础。     

水稻颖壳类病斑突变体glmm1的鉴定与基因定位

【目的】鉴定水稻颖壳类病斑突变体,并进行基因定位,为基因克隆及其分子机制研究奠定基础。【方法】对野生型材料LR005和经EMS诱变得到的颖壳类病斑突变体glmm1(glume lesion mimics mutant 1)进行农艺性状分析、扫描电镜分析、DAB染色和全硅含量测定。glmm1与广亲和材料L422杂交获得的F2群体用于遗传分析,利用图位克隆和BSA-seq方法进行基因定位。【结果】突变体glmm1在抽穗10 d后颖壳和叶片逐渐出现褐色斑点,成熟后颖壳完全呈现褐色。与野生型相比,突变体的株高、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等都极显著降低。DAB染色表明glmm1颖壳和叶片的活性氧含量增多;扫描电镜显示突变体颖壳和叶片表面硅质细胞皱缩。遗传分析结果表明,突变体glmm1的颖壳类病斑表型受到一对隐性基因控制。利用glmm1与L422的F2分离群体,通过图位克隆和BSA-seq等策略将glmm1定位在水稻第2染色体上68 kb的区间内。该区间内有10个候选基因。序列分析发现该区间仅有一个SNP位点,位于基因Lsi1(LOC＿Os02g51110)的第5个外显子上,导致第238位氨...     

一个水稻类病条纹斑突变体的鉴定和遗传定位

 粳稻品种嘉花1号经60Co γ射线辐射诱变后获得一个水稻类病斑突变体MR07, 暂命名为lms1。该突变体的病斑在全生育期均表现,属于扩散型类病斑突变体。生理和组织化学分析表明,该突变体在高温条件下（30℃）培养时只表现为白色条斑,低温条件下（20℃）培养时表现出细胞自主性死亡的坏死病斑。遗传分析表明,该突变体受1对隐性核基因控制。以lms1突变体与籼稻9311、培矮64S杂交的两个F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记和Indel标记将该基因定位在第6染色体上,位于标记InDel1和MM0112-4之间,其物理距离为400 kb。     

水稻短根毛突变体ksrh1的遗传分析和基因定位

从EMS诱变的籼稻品种Kasalath突变体库中筛选获得了一个短根毛突变体,命名为ksrh1。该突变体在苗期表现为根毛变短,除此之外其表型与野生型没有显著差异。遗传分析表明,该突变性状受1个隐性单基因控制。将突变体ksrh1与粳稻品种日本晴杂交构建F2定位群体,利用已公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记对突变位点进行基因定位,最终将KSRH1定位在水稻第1染色体长臂上的S3578和S3584之间,物理距离约为67kb。     

Genetic Analysis and Molecular Mapping of Novel White Striped Leaf Mutant Gene in Rice

A new white striped leaf mutant wsl1 was discovered from Nipponbare mutated by ethyl methanesulfonate. The mutant showed white striped leaves at the seedling stage and the leaves gradually turned green after the tillering stage. The chlorophyll content of wsl1 was significantly lower than that of wild-type during the fourth leaf stage, tillering stage and booting stage. The numbers of chloroplast, grana and grana lamella were reduced and the thylakoids were degenerated in wsl1 compared with wild type. Genetic analysis showed that the wsl1 was controlled by a single recessive gene. Molecular mapping of the wsl1 was performed using an F₂ population derived from wsl1/Nanjing 11. The wsl1 was finally mapped on the telomere region of chromosome 9 and positioned between simple sequence repeat markers RM23742 and RM23759 which are separated by approximately 486.5 kb. The results may facilitate map-based cloning of wsl1 and understanding of the molecular mechanism of the regulation of leaf-color by WSL1 in rice.     

水稻白条纹叶突变体st11的遗传分析与基因定位

白条纹叶突变体st11是从粳稻品种Kitaake组培过程中获得的。该突变体在分蘖前叶色表现为正常,从分蘖期开始新生叶表现为白条纹直至成熟期。与野生型相比,该突变体的分蘖、株高、结实率和千粒重等农艺性状没有发生明显变化。遗传分析表明该突变体白条纹叶性状受一对隐性核基因控制。利用该突变体分别与水稻02428、Jodan杂交构建了两个F2群体用于基因定位。通过集群分离分析(bulked segregant analysis)发现该基因位于第1染色体端粒附近,并与分子标记RM151和RM10080连锁。进一步利用更多分子标记分析F2群体,我们将该基因定位于I10和I26两个标记之间大约270kb的区间内。     

一个新的水稻半矮化小穗突变体的遗传分析与基因定位

 从粳稻中花 11转基因后代中发现了一个半矮化小穗突变体,表现为植株半矮化、生长势弱、半包茎穗、穗型变小等特点,将其命名为sd sp2(semi dwarf and small panicle 2)。遗传分析显示,该突变体表型受1对隐性核基因控制。以sd sp2突变体为母本与龙特甫B杂交构建F2分离群体,将该基因定位在水稻第6染色体的RH6 32和RH6 40之间的116 kb的物理距离内。通过水稻基因组注释系统在此区域预测到14个开放阅读框,未发现与已报道穗型发育相关基因的同源基因。     

水稻叶片内卷突变体rl(t)的鉴定与基因定位

【目的】叶片是水稻理想株型的重要内容,叶片适度卷曲可以提高光合效率。对卷叶相关基因进行遗传分析和初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。【方法】利用EMS诱变雄性不育保持系宜香1B获得一份稳定遗传的叶片向内卷曲突变体,暂命名为rl(t)。在成熟期,测定野生型和rl(t)的主要农艺性状;在分蘖期,取野生型和rl(t)叶片用FAA固定液固定进行石蜡切片,同时,用野生型和rl(t)剑叶测定叶绿素含量;在抽穗期,利用Li-6400便携式光合仪测定10株抽穗期的野生型和rl(t)的光合参数;将rl(t)与野生型及日本晴杂交,观察F_1植株表型,对F_2表型分离进行χ~2测验,对突变体进行遗传分析。以rl(t)/日本晴的F_2群体为材料,利用BSA法进行定位。【结果】与野生型相比,突变体叶片向内卷曲明显,叶片更加直立,叶色变深,其他主要农艺性状均有不同程度降低。光合特性分析表明,突变体比野生型具有更高的光合色素含量,但光合效率没有明显差异。叶片组织切片观察表明,突变体中泡状细胞变小可能是导致叶片卷曲的主要原因。遗传分析表明,该突变体受一对隐性核基因控制,利用突变体与日本晴的F_2群体进行基因定位,最终将该基因定位在第7染色体长臂InDel标记Ind3和Ind4间610 kb的物理区间。【结论】rl(t)叶片内卷是由于近轴面泡状细胞面积减小。RL(t)定位区间内未见卷叶相关基因报道,推测RL(t)可能是一对新基因。     

水稻淡褐斑叶突变体lbsl1的遗传分析与基因定位

 通过EMS诱变籼稻品种IR64获得一个稳定遗传的淡褐色斑点叶突变体lbsl1（light brown spotted leaf 1）。在自然条件下,突变体播种后10~14 d,叶片上出现淡褐色斑点,随后逐渐扩散至全叶,第1叶至剑叶上均有淡褐色斑,为全生育期性状。斑点性状的表达对株高、生育期、结实率和千粒重等农艺性状具有显著的影响。遗传分析结果表明,该淡褐色斑点叶性状受一个隐性核基因控制。将突变体lbsl1与正常叶色水稻Morobereken杂交构建F2定位群体,利用SSR标记,最终将该淡褐叶基因lbsl1(t)定位在第6染色体短臂上一个约130 kb的区段上。定位的结果和发展的群体为该基因的进一步精细定位和克隆奠定了基础。