水稻侧根突变体Oslrd2的表型分析和基因克隆

侧根是水稻胚后发育的重要器官,具有吸收养分和稳固植株的作用.本研究从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的水稻Kasalath突变体库中筛选得到一个水稻侧根突变体Oslrd2,对其进行了表型和遗传分析、图位克隆、候选基因测序及转基因互补验证.结果表明,与野生型相比,Oslrd2幼苗期的苗高和根系伸长都受到明显抑制,侧根短且数量少...     

水稻短粒和矮秆突变体若干性状的研究

本试验研究了突变体和原品种杂交的F_1代主要性状的表现,以及F_2代主要性状的分离变异的表现。试验表明,利用突变体和原品种进行正反交,在考察的F_1代性状中,绝大多数性状具有超高值亲本的趋势。在正反交的F_2代中,多数性状的变异系数超过了它们的杂交亲本的变异系数,说明这些性状发生了突变,其中,矮秆突变,在正反交的F_2代呈3:1的分离,表明矮秆突变为受单隐性核基因控制,而短粒突变在正反交的F_2代中表现不一致,说明突变体82—350不仅带有单隐性核基因突变,而且细胞质基因也发生了突变。辐射诱发的这种突变,在水稻杂交育种和杂种优势利用中均有学术意义。     

一个水稻脆性突变体的遗传分析与基因定位

化学诱变处理籼稻品种E532,M3代中筛选出茎、叶均较脆的突变体,定名fr(fragile rice)。遗传分析表明,该脆性突变体受两对隐性基因叠加控制。以fr突变体与粳稻02428杂交的F2代群体为基因定位群体,利用SSR分子标记将fr突变位点分别定位在1号染色体上的SSR标记RM302和RM212外侧,遗传距离分别为11.89cm和15.19cm;7号染色体在RM11和RM234之间,遗传距离分别为9.36cm和10.01cm。这些结果为进一步研究脆性突变体及其基因精细定位打下基础。     

水稻无侧根突变体RM109冠根的解剖学观察

对水稻无侧根突变体RM1 0 9与原品种大力 (OryzasativaL .,cv .Oochikara)的冠根组织形态进行比较 ,结果表明 ,大力品种可观察到侧根原基及侧根 ,而RM1 0 9均无 ;RM1 0 9的原生木质部间中柱鞘细胞数目减少 ,为大力的 77% ;后生木质部导管数增加 ,其导管I的数量为大力的 1 4 9% ,其导管Ⅱ的数量为大力的 3 2 1 % ,且导管排列散乱。推测其原因在于根尖生长点细胞分化异常和IAA合成能力低下     

水稻脆秆矮生突变体鉴定及基因定位研究

经过氮离子束处理的籼稻品种9311,其M₂代中发现1株茎、叶均较脆且株高偏矮的突变体,暂定名为矮脆(dfr)。该突变体株高74.5cm,而野生型株高为122.9cm;细胞壁成分分析表明,突变体和野生型叶片纤维素含量分别为13.8%和23.8%;半纤维素分别为24.2%和20.6%;突变体和野生型茎秆的纤维素含量分别为22.3%和34.1%;半纤维素分别为30.3%和18.6%;细胞壁其他成分无明显变化。遗传分析表明,该突变体脆性矮生性状受单隐性基因控制;以突变体dfr与02428杂交组合的F₂代群体为基因定位群体,利用SSR分析标记将dfr突变位点定位在2号染色体,位于SSR分子标记的RM5472和RM240之间,遗传距离分别为1.1cM和1.6cM。这些结果为研究脆秆矮生突变体及其基因克隆打下基础。     

一个水稻高叶绿素突变体的鉴定与遗传分析

在水稻中花11的辐射诱变库中,筛选到1个深绿色突变体（ZM1120）。该突变体的茎、叶颜色较野生型对照深（绿）;在播种后第60、90天,突变体的叶绿素a含量比野生型分别高16.0%和7.2%,类胡萝卜素含量比野生型分别高23.1%和24.2%,播种后第90天突变体的净光合速率和蒸腾速率比野生型分别高16.3%和11.4...     

一个新的水稻白化转绿突变体G_9的特性研究

利用60Coγ射线离体诱变籼稻光温敏核不育系广占63S,获得一个新的白化转绿突变体G9。该突变体从出苗到4叶1心期,叶色表现出明显的白化现象,从第4新生叶开始,新老叶片开始转为正常绿色,到6叶1心时秧苗完全转绿;在2叶期,其叶片叶绿素含量极少,随着叶色转绿,叶绿素含量开始显著增加,4叶期约为亲本的1/4,而至6叶期,突变体和亲本的总叶绿素含量无显著差异。遗传分析表明,该突变体的叶色白化转绿变异受一对隐性核基因控制。用144个SSR标记分析了突变体和亲本的SSR组型,未发现两者之间存在差异,说明该突变体确系诱发突变而来,两者存在很好的近等基因特性。对G9/AM6的F4代的农艺性状进行比较,发现突变基因对幼苗总根数、白根数、最长根长度和苗期株高均有显著影响;对植株分蘖能力、成熟期株高、单穗实粒数、结实率、千粒重、单株产量均有显著影响,而对有效穗数无明显影响。     

水稻双剑叶突变体的表型、遗传分析及BR应答

从浙江省主栽晚粳稻品种浙粳22的辐照突变体库中,发现1株分蘖穗穗颈节上着生2片叶片的突变体,多代种植性状稳定,且不受环境条件影响。鉴定结果表明该突变体是由于倒1节间显著缩短所致,其籽粒比野生型略短,剑叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合作用参数均低于野生型;突变表型受1对隐性基因控制,对外源油菜素内酯(BR)敏感。RT-PCR结果表明,部分BR合成和代谢相关基因在突变体和野生型中的表达量有差异,推测该突变基因与BR合成和代谢相关。     

水稻早衰突变体els-R7954的遗传分析和初步定位

为了深入研究水稻早衰机理,找到有效消除和延缓植株早衰的方法,本研究通过350Gy60Co-γ射线辐照水稻浙恢7954干种子,获得1份特异性水稻早衰突变体。观察该突变体生物学性状,发现苗期生长正常,分蘖末期叶片出现早衰现象,灌浆期整个植株枯黄,早衰现象非常明显,将其暂名为elsR7954(early leaf senescence)。遗传分析和基因定位发现,els-R7954受单隐性核基因控制,位于第2染色体SSR标记RM530和RM3774之间,距RM530约5.0c M。为进一步克隆该基因,丰富叶片早衰的分子机制奠定了一定基础,也为研究水稻早衰,最终提高产量和品质提供可能。     

水稻橙红色突变体的遗传分析与基因定位

从水稻材料H9808航天诱变的后代中筛选出1株与色素相关的突变体,该突变植株在幼穗分化期新出幼叶的叶脉为橙红色,到拔节后期植株节间及下部约1/3的茎秆均呈现橙红色,在茎杆节底部中心有一橙红色的原点,抽穗时颖壳为橙红色,并保持到种子成熟,遗传分析表明突变体受1对隐性基因控制。在突变体与9311杂交的F2代隐性群体中,利用SSR标记将橙红色基因定位在2号染色体RM5350和RM12601标记之间,遗传距离分别为0.55cM和1.38cM。再利用新设计的InDel标记,进一步将该基因定位在S1和S2之间,遗传距离分别为0.41和0.25,为克隆水稻橙红色基因奠定了基础。     

水稻白条纹转绿突变体wsl887的鉴定和基因定位

温敏型水稻叶色突变基因的挖掘可以丰富水稻遗传资源,且为研究低温调控叶绿体发育机制的材料。本研究利用⁶⁰Co射线辐射诱变贵州地方稻种资源桥港珍珠米,获得一个新的白条纹转绿突变体wsl887。通过表型鉴定和主要农艺性状调查可知,在自然条件下wsl887叶幼苗呈现白条纹表型,成熟后主要农艺性状与野生型相比均无显著差异;在20℃条件下wsl887叶片呈现白化,光合色素含量显著降低;在25℃条件下wsl887叶片呈现白色条纹,光合色素含量显著升高;在30℃条件下wsl887叶色与野生型无明显差异,光合色素含量无显著差异。透射电镜观察显示,在20℃条件下,wsl887叶肉细胞中无叶绿体或者叶绿体发育畸形;在30℃条件下,wsl887叶绿体数量和形态均恢复正常。qRT-PCR分析表明,wsl887在20℃和30℃条件下,与野生型相比,部分光合色素代谢途径基因、光合作用及线粒体电子传递相关基因的表达水平呈现不同程度的变化。遗传分析表明,wsl887突变体的表型受一对隐性核基因WSL887控制,该基因被定位于2号染色体上的SSR标记RM262和RM5427之间,物理距离为743.6 kb。该白条纹转绿突变体wsl887是一个新的温敏型叶色突变体,在自然条件下其主要农艺性状没有发生显著变化,未对植株产量造成影响,因此在杂交水稻上具有较大的应用价值。在不同温度条件下,由细胞质编码的基因表达量均显著减少,由此推测该突变基因可能与细胞质中叶绿体的发育有关。本研究结果为进一步克隆wsl887突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。     

水稻淡黄叶突变体pyl3的鉴定和基因定位

利用⁶⁰Co-γ辐射诱变籼稻骨干恢复系川恢907(R907),从突变体库中筛选获得一份淡黄叶突变体pyl3 (pale yellow leaf mutant 3)。为揭示pyl3突变体淡黄叶表型的调控机制,本研究对该突变体和野生型进行表型鉴定、主要农艺性状和基因定位分析。结果表明,从苗期开始pyl3突变体整个生育期表现淡黄叶表型;与野生型相比,pyl3在苗期叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低;成熟期pyl3的株高、穗长、穗粒数和结实率等农艺性状指标均显著下降。遗传分析结果表明,pyl3突变体的表型由一对隐性核基因控制。利用分子标记连锁分析的方法将该基因初步定位于第3号染色体上InDel标记M4和M6之间,物理距离约为3.2 Mb。进一步基于BSA全基因组重测序和Sanger测序分析发现,pyl3突变体在定位区间内编码Mg-原卟啉Ⅸ螯合酶CHLI亚基的基因编码区第1 034位碱基C突变为碱基T,导致编码的第345位的半胱氨酸(Cys)突变为酪氨酸(Tyr)。pyl3突变体中携带的CHLI^pyl3是已报道黄绿叶基因chl9/chli的新等位基因。qRT-PCR分析结果显示,pyl3突变体中叶绿素合成和光合作用相关基因的表达发生变化。本研究为进一步解析CHLI基因调控水稻叶色的分子机制提供了新的遗传材料和理论依据。     

水稻雄蕊导管发育研究

本文以水稻粤泰保持系为材料，采用ATPase定位方法研究了单核至三核花粉期雄蕊导管的发育。单核边位花粉期，分化的导管胞质变浓厚、细胞核染色质浓缩、核转变为新月形并出现凋亡小体；此外，导管内物质也可以大分子形式直接撤离。单核边位晚期，雄蕊导管发育成熟。在二核和三核花粉期，导管内重新出现具有ATPase活性的物质，同样的现象也存在于农垦58s可育花药成熟导管中。以上结果暗示水稻雄蕊导管分化存在程序性死亡及非程序性死亡多种途径，水稻成熟导管内具有ATPase活性物质可能是一种普遍现象。     

水稻窄叶突变体zy103突变基因鉴定

为通过叶形相关基因定位与克隆解析水稻叶形变异的分子机制,本研究以籼稻品种9311与粳稻品种豫粳6号的杂交F₇株系中发现的窄叶突变体zy103为试验材料,应用(zy103/9311)F₂、F₃分离群体对窄叶基因进行精细定位及候选基因预测。表型分析表明,突变体zy103出现全生育期叶片变窄微卷、株高及结实率降低、成熟种子弯曲变形等变异表型。遗传分析和基因定位结果表明,突变体zy103受1对隐性核基因控制,该基因被定位于第12号染色体195.4 kb的区间内,此区间内共预测了28个编码基因。对区间内与水稻叶形态建成相关的OsCSLD4(LOC_Os12g36890.1)基因进行测序,结果表明,突变体中OsCSLD4基因的编码区第2外显子第3 472~第3 479处有8个核苷酸(TGTGCCAC)缺失,造成移码突变,导致原编码蛋白第Ⅶ和第Ⅷ跨膜区保守功能结构域丢失,推测OsCSLD4是引起突变体zy103窄叶突变的目的基因。本研究结果为解析水稻窄叶形成的分子机理和水稻理想株型育种奠定了一定的理论基础。     

Heavy Metal Accumulation in Soil Amended with Roadside Pond Sediment and Uptake by Rice (Oryza sativa L.)

The effect of addition of roadside pond sediments on heavy metal contents of flooded rice paddies was studied to investigate the yield of rice and uptake of heavy metal by rice straw and grain. Sequential extraction of heavy metals on sediments shows that the percentage contribution of metals in the labile fraction follows the order lead (Pb, 48%) > copper (Cu, 42%) > zinc (Zn, 31%) > cadmium (Cd, 16%) > chromium (Cr, 9%) > nickel (Ni, 6%). The risk assessment code (RAC) for pond sediment revealed that Cr and Ni were found in the low-risk zone, Zn and Cd in the medium-risk zone, and Cu and Pb in the high-risk zone. However, though the heavy metal concentration in rice grain does not exceed the range acceptable for human consumption, it still represents a significant additional source of heavy metals in the diet. The addition of pond sediment significantly increased the rice yield over control. Therefore, pond sediment would be a valuable resource for agriculture if it is properly used.     

Genotypic Divergence in Expression of Zinc-Deficiency Symptoms of Rice (Oryza sativa L.) in Sand Culture

Zinc (Zn) deficiency is a ubiquitous disorder constraining rice production worldwide. A sand culture experiment was conducted in factorial randomized block design with three replications to study the relative performance of 18 rice (Oryza sativa L.) genotypes experiencing Zn stress. Modified Hoagland’s solution was employed as the nutrient medium and the experiment was maintained for 60 days from sowing. The genotypes were categorized as efficient (Norungan, ASD 16, Pokkali, Pusa Vikas, TRY 1, and Triveni), moderately efficient (White Ponni, CO 47, ADT 36, IR 8, ASD 20, and TRY 2), and inefficient (ADT 38, PMK 3, CO 43, CSR 10, ADTRH 1, and MDU 5) to Zn stress based on the preliminary solution culture experiment (Sudhalakshmi 2007). Growth performance, dry-matter production, biochemical constituents, and enzymatic activity of rice were measured employing graded levels of Zn (at 0, 0.025, 0.05, 0.1, and 0.2 mg L^?1) and were statistically analyzed using the method of Panse and Sukhatme (1978). The efficient rice genotypes showed minimum reduction in dry-matter production in Zn stress conditions while the inefficient rice genotypes suffered severe reduction. Zinc-efficient rice genotypes were not responsive to fertilizer. Dry-matter production, chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, soluble protein, and indole-3-acetic acid (IAA) oxidase activity can be employed as diagnostic tools to differentiate Zn-efficient and Zn-inefficient rice genotypes in sand culture.     

Cytosolic glutamine synthetase is present in the phloem sap of rice (Oryza sativa L.)

The presence of glutamine synthetase (GS) in the rice sieve tube was examined. Proteins in the rice phloem sap from leaf sheaths were separated by sodium dodecylsulfate–polyacrylamide gel electrophoresis, transferred to polyvinylidine difluoride membranes and immunoblotted with anti-GS1 antibody. A cross-reacting band, thought to be GS1, was detected in the phloem sap. Moreover, the phloem sap contained a significant amount of GS transferase activity. Previous studies have shown that the concentrations of substrates and cofactors in the rice phloem sap are sufficient for cytosolic GS reaction. These data suggest that physiologically active GS1 is present in rice phloem sap, which might convert glutamate to glutamine in vivo .     

Cadmium concentrations in the phloem sap of rice plants (Oryza sativa L.) treated with a nutrient solution containing cadmium

To obtain direct evidence for the translocation of cadmium (Cd) via the phloem, we measured the Cd concentrations in the phloem sap of 5-week-old rice plants (Oryza sativa L. cv. Kantou) treated with a nutrient solution containing Cd. The phloem sap was collected from the leaf sheaths through the cut ends of stylets of the brown planthopper (Nilaparvata lugens Stål.). Cd concentrations in the phloem sap from the plants treated with 10 and 100 µM Cd for 3 d were 4.6 ± 3.4 and 17.7 ± 9.8 µM, respectively. Detection of Cd in the phloem sap indicated that Cd was translocated via sieve tubes in rice plants. Cd concentrations in the xylem exudate collected from the cut basis of the leaf sheaths of the plants treated with 10 and 100 µM Cd for 3 d were 18.9 ± 6.4 and 64.2 ± 14.6 µM, respectively. Cd concentrations in the phloem sap were significantly lower than those in the xylem exudate, indicating that Cd is not concentrated during the transfer from xylem to phloem. To our knowledge, this is the first determination of Cd concentrations in the phloem sap of plants, and the first direct proof that Cd is translocated via sieve tubes in rice plants.