小麦扬辐麦4号辐射诱变突变体筛选和突变体库构建

人工诱变是选育小麦新品种、创制新种质和挖掘新基因的有力工具之一.以丰产、稳产、广适的小麦品种扬辐麦4号为材料,通过60 Co-γ辐射诱变,对获得的2869个M2代穗系进行农艺性状和生物学性状表型筛选,结果获得89个幼苗、叶、茎、穗、生育期等生物学和主要农艺性状变异的突变体,突变频率为3.102％.经M3代验证,共发现22个表型稳定的突变体,其中叶部突变体4个、茎部突变体5个、穗部突变体11个、生育期突变体2个.对M2代中茎部突变体和穗部突变体衍生的M3代株系,收获后进行考种,数据分析表明,其中8个突变体在穗长、穗粒数、小穗数、不孕小穗数、硬度、千粒质量、粒长、粒宽等性状上有一个或多个优于对照扬辐麦4号.这些优良突变体可作为新的种质资源为培育小麦新品种提供基础,此外,构建的突变体库将有助于开展小麦功能基因组学的研究.     

水稻斑马叶突变体zebra524的表型鉴定及候选基因分析

【目的】对水稻斑马叶突变体zebra524进行表型鉴定和候选基因分析,为进一步探讨该基因功能及在农业生产上的应用奠定基础。【方法】用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种日本晴建立突变体库,从突变体库中筛选得到1份苗期为斑马叶的突变体,该突变体被命名为zebra524。对突变体的表型进行系统观察,并调查其主要的农艺性状。然后,分别测量突变体苗期和孕穗期的叶片及灌浆期籽粒颖壳的光合色素含量。将突变体分别与正常绿色品种进行杂交,并调查杂交F1叶色表型和F2群体叶色分离情况。利用zebra524×冈46B的F2作为定位群体,对zebra524突变体进行基因定位和候选基因遴选,并进行DNA测序验证及编码蛋白序列同源性分析。【结果】zebra524突变体表现为苗期叶片白色和淡绿色横向相间的斑马叶,孕穗期叶片上白色的区域完全转变为淡绿叶并且新长出的叶子表现为淡绿色,抽穗至灌浆结实期籽粒的颖壳苍白色,成熟期节呈褐色、节间基部呈粉红色、胚和颖果基部呈橙红色以及在黑暗条件下培养萌发的胚芽呈橙红色。该突变体苗期及孕穗期叶片叶绿素含量分别降低82.8%和20.9%,类胡萝卜素含量分别降低64.7%和32.6%;灌浆结实期籽粒颖壳的叶绿素和胡萝卜素含量分别降低38.1%和42.8%。成熟期,zebra524突变体的株高、每穗着粒数、结实率和千粒重比野生型分别减少12.3%、9.5%、13.0%和5.4%。zebra524突变体F1的植株叶片表现为正常的绿色,杂交F2群体中正常植株与突变植株分离明显,正常叶色植株数目与突变植株数目的比值接近3﹕1,表明zebra524的突变性状是由1对隐性核基因控制。该突变基因被定位于第2染色体短臂上的SSR标记RM7082和InDel标记Y2之间,遗传距离分别为0.5 cM 和1.7 cM,这2个标记之间的物理距离约为235 kb。序列分析发现,zebra524突变体在LOC_Os02g09750编码区第235碱基处碱基G突变为碱基T,使得编码蛋白的氨基酸序列第79位甘氨酸（Gly）突变成半胱氨酸（Cys）。【结论】zebra524的突变基因与已报道的β-OsLCY等位,该突变体表型可能是由于β-OsLCY发生单碱基突变造成的。     

一个新的水稻斑马叶突变体的发现及初步研究

从恢复系育种材料[R128//(R318/R1025)F1]F6中获得一个新的斑马叶突变体zebra1349,该突变体秧苗期如果不移栽,与野生型一样表现绿色,移栽后5 d新抽出的叶片包括叶鞘会呈现出与叶脉垂直的黄绿相间的条纹,移栽后30 d抽出的叶片又表现出正常绿色,成熟期主要农艺性状与野生型无明显差异。不同叶龄移栽试验表明,叶龄对zebra1349斑马叶性状的表达没有影响,不同播期移栽试验表明,温度对zebra1349斑马叶性状的表达有一定影响。对zebra1349与正常叶色品种杂交F1、F2代的遗传分析表明,该性状受1对隐性核基因调控。     

几个谷子穗发育突变体的表型分析

谷子的穗是产量的决定器官,突变体是研究穗发育调控基因的理想材料。对利用EMS化学诱变Yugu1获得稳定遗传的穗发育突变体进行表型分析。结果显示,不同于野生型的圆筒形穗,4个穗形突变体中,2个突变体为短粗圆筒形穗,另两个分别为鸭嘴形穗和棍棒形穗;并且穗下节间长度、主穗质量、主穗粒质量等均极显著低于野生型。6个稀码突变体中,3个突变体的穗码密度极显著低于野生型,2个突变体的穗码密度显著低于野生型,1个突变体的主穗码数显著减少,但穗码密度变化不显著;在籽粒产量方面, T25突变体只有主穗粒数显著少于野生型外,其他5个突变体的主穗粒数、主穗粒质量、千粒质量均显著低于野生型。这10个突变体的表型变异明显,可作为研究谷子及禾本科植物穗发育调控基因的理想材料。     

2个水稻叶片卷曲变窄突变体的遗传分析和基因定位

通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变水稻品种南粳46,发现2个可以稳定遗传的叶片卷曲变窄的突变体rnl1-1(rolling and narrow leaf1-1)和rnl1-2.与野生型相比,突变体从苗期开始表现出叶片卷曲变窄的表型,一直持续到成熟期.此外,突变体抽穗期延迟,株高、穗长、剑叶长、剑叶宽、一次枝梗数、二次枝梗...     

重离子诱发的2个水稻突变体表型鉴定及遗传分析

【目的】明确2个水稻突变体的表型特征与遗传方式。【方法】通过重离子诱变野生型籼稻种质BBS,从其M2代中筛选出2个突变体,分别命名为m2和m3。通过表型观察和性状比较,对突变体材料进行鉴定;构建了粳稻种质02428(父本)与m2、m3的F_2群体,并进行遗传分析。【结果】与野生型BBS相比,m2全生育期叶宽极显著变窄且内卷;m2剑叶、倒2叶和倒3叶的卷曲度分别为22.30%、38.15%和28.84%,与野生型BBS差异达到极显著水平;m2表现出高度不育。早季播种后第54天、晚季播种后第30天,m3从主茎新叶叶梢开始枯萎,整个叶枯表型持续25 d左右,之后新长出的叶片恢复正常;m3主穗质量和主穗粒数极显著下降,其他农艺性状与野生型BBS无显著差异。遗传分析结果表明,m2/02428的F_2群体剑叶宽的频率分布符合正态分布,m3/02428的F_2群体中正常个体与叶片枯萎个体的分离比符合3∶1的理论比值。【结论】m2为窄叶突变体,其窄叶性状受多个基因控制;m3为叶片枯萎突变体,其突变性状受1对隐性核基因控制。     

玉米重要农艺性状和产量性状插入突变体的筛选

通过对玉米C型胞质雄性不育的两个恢复系Cms-El 87-1(Rf4Rf4),Cms-C 6233(Rf5Rf5)与3个转座子材料杂交的F1群体进行田间鉴定,在74 549株的F1群体中找到表型明显的插入突变体329个,涉及到的性状有玉米C型胞质雄性不育的育性恢复、穗分化、穗部性状、子粒性状以及植株矮化、叶片宽窄、叶皱等农艺性状的突变体,这些突变体的获得为玉米重要农艺性状候选基因的克隆提供了基础材料.     

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。     

水稻直立短穗突变体esp的转录组研究

【目的】克隆水稻直立短穗基因Erect and Short Panicle(ESP),分析其参与的基因调控途径,解析ESP控制株型、穗长等农艺性状的分子机理。【方法】以直立短穗突变体esp及其野生型为材料,成熟期进行株高、穗长、粒长等表型测定;构建籼粳杂交F2定位群体,挑选与突变表型一致的F2单株,利用与突变性状连锁的分子标记对目的基因进行定位;对野生型和突变体进行基因组测序,结合定位结果,找到突变位点,克隆ESP;利用生物信息学软件进行进化树和基因表达分析;提取野生型和突变体幼穗中的RNA并建库,GO(gene ontology)聚类分析表达差异基因,同时根据KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库,分析野生型和突变体中植物激素信号转导和内质网蛋白加工相关基因的表达变化,并通过qRT-PCR验证。【结果】通过表型观察和农艺性状调查,与野生型相比,直立短穗突变体esp株高降低,穗长变短,穗型由弯曲变为直立,每穗粒数减少,粒长变短,粒宽和千粒重增加;有效穗数无显著差异。利用突变体esp与PA64构建籼粳F2定位群体,将目的基因定位于水稻第7染色体长臂标记C7-11和C7-14之间7.58 Mb区间内,基因组测序发现LOC_Os07g42410第6内含子与第7外显子连接位点由碱基G变异为A,导致第6内含子不能被剪切,蛋白翻译提前终止;该基因与已报道的OsDEP2/OsEP2为等位基因。进化分析显示该基因广泛存在于单子叶和双子叶植物中;表达分析表明ESP在茎秆、花序、雌蕊、内外稃和子房中高度表达,其表达水平随着子房变大而逐渐降低。利用转录组分析突变体和野生型幼穗中的基因表达,结果表明,与野生型相比,esp突变体中表达差异显著(差异1.5倍)的基因630个,其中235个表达上调,395个表达下调。GO分析显示植物激素信号转导和内质网蛋白加工相关基因受到不同程度地调控,利用qRT-PCR进行验证,结果与转录组数据一致。【结论】直立短穗基因ESP与已报道的直立穗基因OsDEP2/OsEP2为等位基因,其突变导致株高降低、穗长变短等多个表型;ESP可能通过调节植物激素信号转导、内质网蛋白加工过程中的基因表达,进而影响植株的发育。     

水稻直立短穗突变体esp的转录组研究

【目的】克隆水稻直立短穗基因Erect and Short Panicle(ESP),分析其参与的基因调控途径,解析ESP控制株型、穗长等农艺性状的分子机理。【方法】以直立短穗突变体esp及其野生型为材料,成熟期进行株高、穗长、粒长等表型测定;构建籼粳杂交F2定位群体,挑选与突变表型一致的F2单株,利用与突变性状连锁的分子标记对目的基因进行定位;对野生型和突变体进行基因组测序,结合定位结果,找到突变位点,克隆ESP;利用生物信息学软件进行进化树和基因表达分析;提取野生型和突变体幼穗中的RNA并建库,GO(gene ontology)聚类分析表达差异基因,同时根据KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库,分析野生型和突变体中植物激素信号转导和内质网蛋白加工相关基因的表达变化,并通过qRT-PCR验证。【结果】通过表型观察和农艺性状调查,与野生型相比,直立短穗突变体esp株高降低,穗长变短,穗型由弯曲变为直立,每穗粒数减少,粒长变短,粒宽和千粒重增加;有效穗数无显著差异。利用突变体esp与PA64构建籼粳F2定位群体,将目的基因定位于...