水稻窄卷叶突变体nrl4的表型分析与基因定位

【目的】研究水稻卷叶突变体叶形变化的分子机理,鉴定出新的水稻卷叶基因。【方法】利用EMS诱变籼稻品种浙农34,获得一个窄卷叶突变体,命名为nrl4(narrow and rolling leaf 4)。在抽穗期随机选取野生型浙农34和nrl4各10株,对其进行表型观察和主要农艺性状调查等,并测定叶绿素含量;同时用Zeiss荧光显微镜观察剑叶中部叶片横切面维管束的数目并统计泡状细胞数量。以多代自交稳定的突变体nrl4为母本与野生型浙农34杂交,观察植物F_1和F_2叶片表型,统计F_2中性状分离比并作卡方测验,分析突变表型的遗传行为。利用nrl4与粳稻品种浙农大104杂交,采用F_2分离群体进行基因精细定位。利用定量表达对定位区间内5个预测的基因进行相对表达量的分析。【结果】与野生型相比,窄卷叶突变体nrl4抽穗期时全部叶片卷曲且变窄、叶绿素含量升高;株高稍有增加,结实率增大,籽粒明显变长、变窄。窄卷叶突变体nrl4功能叶夹角不同程度减小,叶形更为直立。突变体叶近轴表面特有的泡状细胞数目降低、体积变小,导致叶片向内卷曲。突变体nrl4的叶脉数减少,叶片变窄,中脉一侧2个大维管束之间的小维管束平均为4.5个,而野生型为6.0个。遗传分析表明,突变体nrl4和浙农34杂交的F_1表型正常,F_2群体中正常植株与窄卷叶突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体nrl4的突变性状受1对隐性核基因控制;利用SSR和In Del分子标记将nrl4定位在水稻第3染色体长臂3M11103和3M1115之间、物理距离约为53 kb的区间。在这一区间内,有5个预测注释基因,序列比对和表达分析表明在野生型浙农34和突变体nrl4之间,这些基因序列及启动子序列均未发生变化,但是LOC_Os03g19770在突变体叶片中的表达量显著增加。【结论】nrl4叶片变窄与维管束数目减少有关,叶片发生内卷与泡状细胞数目减少、体积变小有关。水稻窄卷叶突变体nrl4的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第3染色体In Del标记3M11103和3M1115物理距离约为53 kb的区间内,预测区间内基因序列及5′UTR区未发现碱基变异,但LOC_Os03g19770在突变体叶片中的表达量达到了野生型植株叶片的17.5倍,推测LOC_Os03g19770为候选基因。     

高粱窄叶突变体nal1表型鉴定及转录组分析

为解析高粱窄叶的分子调控机制，挖掘影响高粱叶片发育的关键差异表达基因。利用0.1%EMS化学诱变野生型BTX623获得高粱窄叶突变体nal1(narrow leaf1)，以野生型植株BTX623和窄叶突变体nal1为材料，对不同发育时期的叶片长、叶片宽、株高、穗长等性状进行表型分析。结果表明：与野生型BTX623的叶片相比，2叶1心时，窄叶突变体nal1的叶片开始变窄；开花期植株和成熟期植株叶片宽和叶片长差异极显著；成熟期窄叶突变体nal1穗较松散，但植株株高差异不显著。开花期剑叶转录组分析结果表明：高粱窄叶突变体nal1和野生型BTX623开花期剑叶共筛选到差异表达基因1 520个，通过KEGG、GO富集分析得出，功能注释基因显著富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、光合作用天线蛋白、次级代谢产物生物合成等通路上；进一步研究发现参与调控生长素和玉米素信号转导的差异表达基因有17个，参与调控玉米素生物合成的差异表达基因为7个，这些基因在窄叶突变体nal1中差异表达，直接影响生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物合成。因此推测突变体nal1通过调节生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物...     

水稻窄叶突变体Narrow leaf 11(nal11)的基因定位

[目的]定位和分析水稻窄叶突变体基因,为水稻叶片发育调控及株型育种提供参考依据.[方法]用甲基磺酸乙酯(EMS)诱导泸恢17,获得稳定的窄叶突变体(Narrow leaf 11,nal11),调查其与野生型泸恢17抽穗期功能叶的长和宽、分蘖数及成熟期株高.对nal11和绵恢727正反交获得的F2代进行遗传分析及基因定位.[结果]nal11抽穗期剑叶、倒2叶和倒3叶的宽度与野生型泸恢17存在显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)差异,分别为野生型泸恢17的60.7%、57.9%和75.8%,但长度无显著差异(P>0.05);nal11株高为野生型泸恢17的90.3%,存在显著差异;nal11分蘖数极显著增加,为野生型的150.0%.nal11和绵恢727正反交后,F1代均表现正常叶宽,F2代叶宽发生性状分离,正常叶宽与窄叶植株数比例经χ2检验均符合3:1,表明nal11是受核单基因控制的隐性突变.利用SSR标记将nal11定位在水稻第4号染色体RM7290和RM16720标记之间约322 kb范围内,其与2个标记的遗传距离均为0.8 cM,覆盖了32.236 kb的物理区域,在定位区域内有5个注释基因,即Os04g26834、Os04g26850、Os04g26870、Os04g26880和Os04g26841,其序列与前人克隆的窄叶基因无重复.[结论]获得一个新的水稻窄叶突变体(nal11),其窄叶性状由1个隐性核基因控制,定位于水稻第4号染色体RM7290和RM16720标记之间,对功能叶、株高和分蘖数的表型有明显影响.     

一个水稻卷叶突变体zw209的遗传分析与精细定位

叶片是植物光合作用的主要场所,优良的叶片形态有利于塑造理想株型,提高光合效率。为了研究叶片形态建成的分子机制,从水稻T-DNA突变体库中筛选到1个叶片极度卷曲的突变体zw209,突变体有2个显著特征:1突变体泡状细胞数量和面积均变小;2突变体的叶绿素含量较高,具有较高的光合效率。遗传分析表明,zw209的突变性状由一对隐性核基因控制。通过图位克隆,将基因(ZW209)精细定位到9号染色体长臂上,位于In Del136和In Del140之间的92.3 kb区域内。在这个区域内,尚未见报告已克隆的卷叶基因,很可能是一个新的基因位点。上述结果明确了突变体的表型特征及遗传规律,为克隆ZW209基因和揭示其作用机理奠定基础。     

水稻卷叶突变体rl15(t)的生理学分析及基因定位

【目的】对环境诱导卷叶突变体开展生理学特性分析,并对候选的突变基因开展初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。【方法】用60Coγ射线诱变粳稻品种日本晴（Nipponbare）种子,发现了一份叶片在晴朗天的正午时分高度内卷的突变体,命名为rl15(t)（rolled leaf 15）。通过田间种植鉴定,对该突变体进行表型观察及主要农艺性状调查。采用不同温度和相对湿度处理rl15(t)和野生型,以揭示影响突变体叶片卷曲的环境因素。试验设置3个处理温度（24℃、29℃、34℃）和2个相对湿度（RH=60%或95%）,在人工气候箱处理抽穗期的rl15(t)和野生型,以处理1.5 h后的剑叶测定叶片卷曲度（RLI）。自清晨6:00时至下午18:00时,每隔2 h用便携式气体交换系统Li-6400测定rl15(t)和野生型剑叶的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）等指标,同时用WP4露点水势仪测定剑叶的叶片水势,分析并比较突变体和野生型的上述生理表现的异同。将rl15(t)与野生型日本晴杂交,观察F1植株和F2群体的叶片表型,对F2表型分离进行χ2测验,分析突变体的遗传行为。以rl15(t)×珍汕97B的F2群体为材料,利用BSA法对候选基因进行定位。【结果】与野生型亲本日本晴相比,rl15(t)突变体植株变矮、分蘖减少、穗长变短、籽粒变小、生育期延迟;rl15(t)突变体叶片短窄且在阴雨天气或晴天的清晨和黄昏时表现为正常的平展或轻微内卷,但在晴朗天的正午时分表现高度内卷。温度和湿度梯度处理试验表明,rl15(t)突变体叶片卷曲行为受环境诱导,湿度是诱导突变体叶片卷曲的主要因素,高温可促进该表型的表现。rl15(t)突变体剑叶的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等光合参数以及叶片水势在清晨和黄昏同野生型亲本较接近,但在正午时分均显著低于野生型;而rl15(t)突变体剑叶的水分利用效率（WUE）在清晨、正午时分和黄昏与野生型接近,但在其他时段显著高于野生型。rl15(t)与野生型亲本日本晴的F1表现叶片正常的平展,F2群体中平展叶与卷叶表型株符合3﹕1分离比,表明rl15(t)突变体的卷叶突变性状受1对隐性核基因控制。RL15(t)初步定位于水稻第10染色体长臂端SSR标记RM25302和RM25343之间,与两标记的遗传距离分别为0.8和2.0 cM。【结论】突变体rl15(t)的卷叶表型是受环境诱导的,候选基因定位于SSR标记RM25302和RM25343之间,该区段内未见同类表型基因的报道,推测RL15(t)可能是一个新的卷叶调控基因。     

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。     

水稻中脉缺陷突变体dl-6的遗传分析与精细定位（英文）

在粳稻品种武运粳7号中发现了一个中脉缺陷的自然突变体,经过连续多代自交形成了稳定的突变系,暂命名为dl-6,该突变体表现为叶片中脉发育受阻,叶片完全披垂。以dl-6与9311配制正反杂交组合进行性状分析发现,dl-6突变性状受1对隐性核基因控制,利用SSR分子标记将控制dl-6性状的基因DL-6初步定位在水稻第3染色体的短臂上,进一步利用新发展的InDel标记将DL-6基因精细定位在I3-5和I3-8之间的85kb的物理距离内。对该区段内存在的开放阅读框(ORF)进行分析,发现其中ORF9编码的YABBY基因是一个与叶脉发育相关的基因,对突变体dl-6和野生型中YABBY基因进行测序,将测序结果与数据中日本晴序列进行比对发现,突变体dl-6中YABBY基因的第1个外显子存在1个碱基突变,该突变导致野生型中编码的半胱氨酸突变为突变体中的精氨酸;同时突变体dl-6在ORF9基因的3端还在一个8个碱基的缺失。这2个突变位点哪个是导致dl-6突变的功能区目前还不确定,有待进一步研究。     

水稻白条纹叶突变体wsl7的表型鉴定及候选基因分析

[目的]水稻白条纹叶突变体是一种可利用的种质资源。通过对突变基因的定位,可将白条纹叶性状作为一种隐性标记导入到不育系中,在保证杂交种纯度方面有着非常广阔的应用前景。[方法]从籼稻品种‘93-11’的化学诱变突变体库中发现1个水稻白条纹叶突变体white striped leaf7(wsl7)。利用wsl7与‘02428’杂交构建F2群体进行遗传分析及基因定位。[结果]与野生型相比,突变体wsl7在幼苗期表现出叶片白条纹的表型且光合色素含量较野生型极显著下降,以3叶期最明显。5叶期以后叶片开始由下向上转绿。低温处理条件下,wsl7白条纹叶表型较正常温度处理更为显著。透射电镜观察发现,突变体叶绿体观察不到明显的类囊体片层且出现大量空泡状结构。遗传分析表明,该突变性状受单隐性核基因控制。利用混合群体分离分析法(BSA)将该基因初步定位于第6号染色体上。进一步通过开发分子标记和扩大群体进行精细定位,将基因缩小到72.3 kb。经测序发现wsl7突变体中1个编码线粒体载体蛋白基因的3个外显子发生单碱基缺失,导致编码蛋白翻译提前终止。[结论]水稻突变体wsl7的白条纹叶性状由6号染色体上的1个编码线粒体载体蛋白基因突变所致。     

一个玉米叶夹角突变体的表型鉴定及遗传分析

玉米叶夹角是高密度育种的重要影响因子,与株型育种及产量高度相关;叶夹角相关QTL/基因的鉴定不仅有助于剖析叶夹角的遗传基础,也为玉米叶夹角及株型的遗传改良提供重要的分子靶点。以自交系‘LY8405’自然突变获得的突变体‘FU1603’为主要研究材料,开展叶夹角性状的表型鉴定、遗传分析及定位等试验。结果表明,与‘LY8405’相比,‘FU1603’穗三叶的叶夹角显著降低(P0.05),而且伴随有叶片卷曲等表型;且在植株的株型、穗部性状及籽粒性状上均发生了显著的改变(P0.05)。遗传分析表明‘FU1603’为一个单隐性核基因控制的突变体(χ~2值0.5)。采用BSA (Bulked segregant analysis)方法筛选到与突变位点紧密连锁的3个SSR标记C1-2、C1-16和C1-18,利用‘FU1603’与‘B73’自交系杂交产生的160个F_2单株开展了上述3个连锁标记的共分离分析;进一步利用此3个标记筛选后代重组交换单株,最终将控制叶夹角的突变位点定位在玉米第一染色体1.02 bin标记C1-18和C1-2之间9 Mb范围之内,为后续该位点的精细定位及克隆奠定良好的基础。     

水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定及候选基因分析

【目的】对水稻黄绿叶突变体ygl13 (yellow-green leaf 13 )进行表型鉴定和候选基因检测,以便了解水稻叶色形成和调控的分子机制。【方法】经甲基磺酸乙酯（EMS）诱变籼稻恢复系缙恢10号（Jinhui 10）,从中筛选出1份遗传稳定的黄绿叶突变体命名为ygl13,对突变体的表型进行系统观察,调查其成熟期的主要农艺性状,分别测定野生型和突变体苗期和孕穗期的叶片光合色素含量,同时利用透射电镜观察野生型和突变体ygl13的叶肉细胞及叶绿体结构。将表型正常的不育系西农1A与突变体ygl13杂交,根据F₁和F₂群体的性状表现与分离情况,分析该突变性状的遗传行为,并以F₂作为基因定位群体,对突变体ygl13进行候选基因遴选和突变位点测序验证。【结果】突变体ygl13的植株叶片在整个生育期均呈现黄绿色,与野生型缙恢10号相比,突变体ygl13苗期和孕穗期叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著降低。透射电镜观察结果显示,与野生型相比,突变体ygl13叶绿体结构异常,基质片层减少退化,类囊体片层减少,不规则的散乱分布。农艺性状调查结果表明,突变体ygl13穗总粒数增加了26.06%,株高和结实率分别降低了12.33%和18.82%,但穗长、有效穗、穗实粒数和千粒重无显著差异。F₂群体正常叶色的植株数与黄绿叶植株数分离比经χ²测验符合3﹕1分离比例（χ²=2.35＜χ²_0.05=3.84）,表明ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制。YGL13被定位于第8染色体短臂InDel标记ID43和ID69之间,遗传距离分别为4.0和0.5 cM,区间物理距离约为318 kb,共有52个基因。经测序比对分析发现,ygl13突变体在OsSIG1编码区的第1 005个碱基G突变为碱基A（位于第三外显子）,造成编码色氨酸（Trp或W）的密码子突变为终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,则该基因编码520个氨基酸的蛋白质突变为334个氨基酸的截短蛋白。qRT-PCR结果表明,突变体ygl13部分光合色素代谢途径和光系统相关基因表达紊乱。【结论】水稻突变体ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制,该基因与已报道的水稻质体σ因子OsSIG1为等位基因。     

水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在对水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5进行表型分析及基因定位,探讨水稻叶片早衰的分子机制。[方法]对pls5突变体进行田间农艺性状调查和光合速率测定;于抽穗期对倒2叶(无明显早衰表型)、倒3叶(出现早衰)和倒4叶(严重早衰表型)进行色素和活性氧含量测定,观察叶绿体超微结构;利用Real-time PCR对淀粉代谢和衰老相关基因进行表达分析,以及候选基因的图位克隆与测序。[结果]pls5突变体早期大田生长正常,早衰表型始于分蘖后期,至乳熟期所有叶片衰老。与野生型相比,pls5突变体色素含量和净光合速率极显著降低,同时每穗总粒数、结实率和千粒质量显著下降。倒3叶叶绿体中积累大量的淀粉粒,类囊体片层由于淀粉粒的大量积累被挤压到细胞膜周围;倒4叶叶绿体中积累大量嗜锇体,类囊体片层解体。同时,pls5中淀粉代谢和衰老相关基因的表达显著上调,活性氧积累。遗传分析表明,pls5的突变表型是由隐性单基因突变引起的;利用图位克隆将目标基因定位在第5染色体的长臂标记P7和P4之间,物理距离154 kb,共18个ORF;对区间内已报道基因ES5(Os05g0554400)测序,发现在第11个外显子存在437 bp的插入,导致移码突变翻译提前终止,推测其为候选基因。[结论]pls5是早衰突变体es5的等位变异,在衰老叶片中存在淀粉累积,这些有利于进一步理解叶片早衰的内在机制。     

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。     

一个水稻散生突变体tag1的遗传分析及基因定位

株型对水稻产量有着重要影响。作为影响株型的重要因素之一,分蘖角度是水稻高产育种上考虑的重要农艺性状。散生突变体tag1(tiller angle 1)在水稻品种台北309转基因后代中被发现。与野生型相比,主要突变表型为分蘖角度和叶夹角显著增大,并伴随株高、穗长、结实率和枝梗数等性状上的变化。遗传分析表明,tag1的突变性状由一对隐性基因控制。利用F2(tag1/明恢63)群体作为定位群体,突变基因被定位在第11染色体长臂In Del标记AC35795和M7之间,遗传距离分别为0.38 c M和0.95 c M。在该区间内存在一个已被克隆的控制水稻分蘖角度的基因LAZY1。测序比对分析发现,突变体的TAG1存在一个119 bp的缺失,包括第4个外显子50 bp,第4个内含子69 bp,及二者间的剪切位点。因此TAG1是LAZY1的一个新的等位基因,重新命名为LAZY1-2。lazy1和tag1在突变表型上存在一定差异,这可能是LAZY1基因序列的突变位点不同造成的。     

水稻早衰突变体zs的鉴定与基因定位

[目的]本研究旨在对水稻叶片早衰突变体zs进行遗传分析及基因定位,探索水稻叶片早衰的分子机制。[方法]从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变‘宁粳1号’突变体库中筛选鉴定了1个稳定遗传的早衰突变体zs,构建突变体zs与籼稻品种‘N22’的F2群体,对控制突变性状的基因进行定位,利用RT-q PCR对叶绿素合成以及质体发育相关基因的表达水平进行分析。[结果]突变体zs在28℃条件下生长14 d时,zs第2叶叶尖出现黄褐色斑点,并逐渐向叶基部蔓延。突变体zs叶绿素a和叶绿素b含量明显下降。zs叶肉细胞结构异常,叶绿体中类囊体片层结构排列松散。与野生型相比,zs的株高、分蘖数和千粒质量均显著降低。通过构建遗传分离群体,将突变基因定位在第12号染色体短臂上的600 kb的区间内。此区间内含有2个已报道的与叶片衰老相关的基因LOC_Os12g16410和LOC_Os12g16720,分别编码异黄酮还原酶和细胞色素单加氧酶(P450)。测序分析发现,仅在LOC_Os12g16720第2外显子上有1个单碱基突变,导致苏氨酸突变为甲硫氨酸。zs叶绿素合成相关基因和质体发育相关基因的表达量显著低于野生型。[结论]鉴定了1个早衰突变体zs,通过精细定位与序列分析,将LOC_Os12g16720作为候选基因,该基因可能参与调控叶绿素合成及质体的发育。     

一个水稻早衰突变体基因的精细定位

【目的】对水稻叶片早衰突变体W330进行遗传分析及精细定位,获得控制突变表型的基因。【方法】用60Co-γ辐射诱变籼型水稻恢复系中恢8015,从突变体库获得一份叶片早衰突变体W330。对该突变体进行表型观察和主要农艺性状调查。利用多代自交稳定的突变体W330与粳稻品种02428杂交,观察F1和 F2的表型,并统计F2群体中早衰突变表型与正常野生型的分离情况,分析该突变表型的遗传行为。利用构建的F2群体进行精细定位和候选基因分析,然后对候选基因进行DNA测序、酶切分析、表达分析、酶活测定及进化分析。【结果】突变体W330从三叶期开始出现叶片衰老,直至抽穗期及黄熟期。与野生型相比,突变体W330株高变矮、分蘖减少、叶片变窄、抽穗期不变、每株有效穗数、每穗着粒数和结实率亦显著降低。W330与02418杂交的F1表现正常,F2群体中正常植株与早衰突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体W330的突变性状受1对隐性核基因控制。利用F2定位群体及SSR、Indel标记,最终将目标基因定位在第3染色体短臂上2个分子标记CD-5与CD-7之间,物理距离约为21.5 kb。基因预测表明该区域共有4个完整的ORFs。其中,LOC_Os03g0131200编码一个过氧化氢酶OsCATC,基因组序列分析表明,W330突变体中的该基因从ATG开始第109位,在第一个内含子的末位发生了一个C到G的颠换,造成第一个内含子没有剪切,最终导致翻译提前终止,酶切试验验证了这一突变位点。与野生型亲本中恢8015相比,W330突变体在三叶期叶片中的过氧化氢酶的活力下降了47.8%,而过氧化氢含量上升了2.7倍。由此,推定W330与OsCATC等位。系统进化分析发现,OsCATC与水稻中同源的过氧化氢酶不在同一进化分支上。实时荧光定量PCR发现,与其野生型相比,突变体W330叶片中的OsCATA和OsCATB的表达量显著上升,而OsCATC的表达量没有明显的变化。推测,这3个高度同源的基因在水稻体内可能存在互补机制。【结论】W330突变体基因是已报道的过氧化氢酶基因OsCATC的等位基因。W330突变体在第一个内含子上发生的一个点突变造成可变剪切的发生,使得水稻一个过氧化氢酶失活,导致突变体W330突变表型的出现。     

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。     

拟南芥T-DNA插入株系SALK 037453叶发育突变位点的鉴定和分析

对来自Salk库的拟南芥T-DNA插入突变体SALK_037453的表型分析发现,该突变体株系因莲座叶叶柄较短而呈现聚集表型。遗传分析和PCR检测显示,SALK_037453突变体的表型与网站提供的T-DNA插入位点所在基因不连锁,应是由另外的未知插入位点的T-DNA引起的。为了寻找该位点,鉴定导致莲座叶聚集表型的基因,本研究利用TAIL-PCR的方法,鉴定出与突变表型连锁的T-DNA插入位点,位于基因At4G39400(AtBRI1)和At4G39403(AtPLS)之间。进一步利用qRT-PCR的方法检测,发现该位点由于T-DNA的插入,同时影响了AtBRI1和AtPLS的转录水平的表达。该研究为探索叶发育的过程提供了新的候选基因,并为进一步阐明AtBRI1和AtPLS的生物学功能提供了新材料。     

转基因水稻叶片外卷突变体的机理

以水稻品种明恢86和明恢86转基因水稻正常叶植株为对照组进行研究,对叶片横截面组织结构的观察发现,单位面积突变体外卷叶片的上表皮泡状细胞数量增加,推测外卷是由于泡状细胞数量增加引起的.遗传分析结果显示,该卷叶突变性状是由隐性单基因突变引起的.外源基因在卷叶突变体中为单拷贝,并且外源基因与卷叶性状共分离,说明卷叶性状是T-DNA插入引起的.T-DNA插入位点分析结果显示插入位点位于水稻第9号染色体长臂上的非基因区,是一个新的与水稻卷叶相关的突变位点.     

水稻窄叶突变体nal3-t的遗传分析与基因定位

在粳稻品种武香粳9号来源的转基因后代中发现一份窄叶突变体,在整个生育期表现为叶片变窄且内卷,植株矮化。遗传分析表明,该窄叶性状受一对隐性核基因控制。以突变体和南京11杂交获得的F2为定位群体,利用分子标记进行基因定位,将窄叶基因定位在第12染色体长臂的SSR标记CHR1220和CHR1216之间,物理距离约为1.44Mb,与标记CHR1217共分离。定位区段与nal3和nal3(t)等窄叶基因所在的染色体区域相同,故将所定位基因暂定名为nal3-t。这为进一步克隆该基因打下了基础。     

一个水稻斑马叶突变体的遗传分析和基因定位

通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,获得了1个可以稳定遗传的水稻斑马叶突变体zebra2-2.与野生型相比,突变体从苗期开始表现出黄绿相间的斑马叶表型,而且不同叶位叶片的表型存在差异,新叶较老叶的表型更加明显.30℃条件下可恢复为绿-淡黄相间表型.此外,突变体的抽穗期延迟,株高、穗长、每穗粒数和籽粒大小均显著降低.遗传分析...