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。     

水稻温敏型淡绿叶突变体tsv1的鉴定及遗传分析

以武运粳21为材料经EMS诱变筛选获得一个稳定的温敏型淡绿叶突变体tsv1.与野生型相比,tsv1苗期叶色较淡,苗期和分蘖期叶片的叶绿素含量极显著降低,净光合速率降低,产量构成因素和农艺性状受到严重不良影响.在20℃处理下,tsv1光合色素含量极低,幼苗完全黄化,植株矮小;在28℃处理下,tsv1幼苗叶片光合色素含量虽...     

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。     

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。     

水稻迟抽穗突变体dth9的遗传分析与基因定位

在EMS诱变的93-11突变体库中筛选到一个稳定遗传的迟抽穗突变体dth9(days to heading 9)。该突变体的抽穗期比野生型延长了50d左右,其他农艺性状基本无异。遗传分析表明迟抽穗性状受一个隐性核基因控制。以突变体dth9与日本晴和武运粳7号杂交构建的F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记和新开发的8个InDel标记,将DTH9定位在第9染色体着丝粒附近D9-9和D9-17之间240kb的区间内,该区域尚未发现与抽穗期有关的基因。此外,实时荧光定量PCR结果表明,在突变体dth9中与抽穗期相关基因的表达量显著降低。     

水稻黄绿叶突变体djyg的遗传分析与基因定位

在粳稻品种Dongjin大田种植过程中,发现一个黄绿叶自然突变体,命名为djyg。该突变体在苗期表现明显的黄绿叶表型,抽穗以后,叶色逐渐恢复正常。叶绿素含量测定结果表明,在苗期、分蘖盛期及抽穗期叶绿素b的含量分别下降53%、62%、36%。电镜结果表明,分蘖期突变体中基粒、类囊体垛堆凌乱、排列疏松,类囊体基质较为稀薄。qRT-PCR结果证实,PORA、Cab1R、PsbA的表达量在突变体中均较野生型明显下调。遗传分析结果表明,黄绿叶突变体djyg由一对隐性主效核基因控制,图位克隆确定该候选基因为编码叶绿素合成酶基因YGL1的一个新等位基因。该突变体未影响植株的主要农艺性状,可作为一个理想的表型标记应用于杂交稻育种工作中。     

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。     

水稻短根突变体ksr1的遗传分析和基因定位

从甲基磺酸乙酯诱变的Kasalath突变体库中,在苗期筛选到一个水稻短根突变体 ksr1,6 d苗龄时该突变体的根长只有野生型的20%左右,遗传分析表明该突变性状由一对隐性核基因控制.利用突变体与粳稻日本晴杂交发展的F2群体对突变基因进行了定位分析,初步定位结果显示目的基因 KSR1 与第4染色体上SSR标记RM1223连锁.在该标记附近进一步发展了8对SSR标记和2对InDel标记,将突变基因定位于InDel标记4-24725K和SSR标记RM17182之间,该区段物理距离为155 kb.     

水稻短根突变体ksr1的遗传分析和基因定位

 从甲基磺酸乙酯诱变的Kasalath突变体库中,在苗期筛选到一个水稻短根突变体 ksr1, 6 d苗龄时该突变体的根长只有野生型的20%左右,遗传分析表明该突变性状由一对隐性核基因控制。利用突变体与粳稻日本晴杂交发展的F2群体对突变基因进行了定位分析,初步定位结果显示目的基因 KSR1 与第4染色体上SSR标记RM1223连锁。在该标记附近进一步发展了8对SSR标记和2对InDel标记,将突变基因定位于InDel标记4 24725K和SSR标记RM17182之间,该区段物理距离为155 kb。     

Genetic Analysis and Gene Mapping of Light Brown Spotted Leaf Mutant in Rice

A light brown spotted-leaf mutant of rice was isolated from an ethane methyl sulfonate (EMS)- induced IR64 mutant bank. The mutant, designated as lbsl1 (light brown spotted-leaf 1), displayed light brown spot in the whole growth period from the first leaf to the flag leaf under natural summer field conditions. Agronomic traits including plant height, growth duration, number of filled grains per panicle, seed-setting rate and 1000-grain weight of the mutant were significantly affected. Genetic analysis showed that the mutation was controlled by a single recessive gene, tentatively named lbsl1(t), which was mapped to the short arm of chromosome 6. By developing simple sequence repeat (SSR) markers, the gene was finally delimited to an interval of 130 kb between markers RM586 and RM588. The lbsl1(t) gene is likely a novel rice spotted-leaf gene since no other similar genes have been identified near the chromosomal region. The genetic data and recombination populations provided will facilitate further fine-mapping and cloning of the gene.     

一个水稻新型叶色突变体的形态结构与遗传定位

 所用水稻叶色突变体为自然突变,并命名为白淮稻7号,其叶色表型为绿 白 绿,且突变表型只有在移栽等因素引起的机械损伤信号胁迫下才会产生。研究结果表明,叶色转白前,突变体生长态势、叶色、叶绿素a含量和叶绿体超显微结构与野生型差异不大;叶色转白后,突变体总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都显著低于野生型和叶色转白前,而叶绿体中的类囊体逐渐降解,基粒片层减少、基粒数量明显减少,且在成熟后突变体叶色黄化、植株变矮小。遗传分析表明,突变性状由1对隐性核基因控制。以该突变体与江西1587的F2群体为定位群体,将突变基因定位于水稻第11染色体分子标记L59.2 7和L64.8 11之间大约740.5 kb的区间内。认为该突变基因是一个新的水稻叶色突变基因,暂命名为GWGL。     

Identification and Fine Mapping of a Gene Related to Pale Green Leaf Phenotype near the Centromere Region in Rice （Oryza sativa）

A thermo-insensitive pale green leaf mutant (pgl2) was isolated from T-DNA inserted transgenic lines of rice (Oryza sativa L. subsp. japonica cv. Nipponbare). Genetic analysis indicated that the phenotype was caused by a recessive mutation in a single nuclear-encoded gene. To map the PGL2 gene, an F2 population was constructed by crossing the mutant with Longtefu (Oryza sativa L. subsp. indica). The PGL2 locus was roughly linked to SSR marker RM331 on chromosome 8. To finely map the gene, 14 new InDel markers were developed around the marker, and PGL2 was further mapped to a 2.37 Mb centromeric region. Analysis on chlorophyll contents of leaves showed that there was no obvious difference between the mutant and the wild type in total chlorophyll (Chl) content, while the ratio of Chl a / Chl b in the mutant was only about 1, which was distinctly lower than that in the wild type, suggesting that the PGL2 gene was related to the conversion between Chl a and Chl b. Moreover, the method of primer design around the centromeric region was discussed, which would provide insight into fine mapping of the functional genes in plant centromeres.     

水稻着丝粒附近一个淡绿叶突变相关基因的定位分析

在T DNA插入水稻突变体库中,发现了一个以日本晴为遗传背景的温度钝感型淡绿叶突变体pgl2（pale green leaf 2 ）。遗传学分析表明该突变性状由1对单隐性核基因控制。利用突变体与籼稻品种龙特甫杂交,构建F2群体对突变基因进行精细定位。初步定位结果显示目的基因与第8染色体上SSR标记RM331连锁,在该标记附近发展了14对INDEL标记,将突变基因进一步定位于着丝粒上2.37 Mb的区间,并对该区间候选基因进行了分析。突变体叶绿素的总量与对照相仿,但是叶绿素a/b比值趋于1,明显低于对照。推测突变基因可能与叶绿素a、b间的转化有关。还就着丝粒中基因定位的引物设计方法进行了讨论。