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。     

一个水稻卷叶基因rl(t)的精细定位

 叶片适度卷曲是水稻理想株型塑造的重要组成部分。卷叶基因rl(t)在杂合状态下可使叶片适度卷曲,增加水稻产量,具有较高的育种利用价值。以卷叶珍汕97B\[携带rl(t)基因\]与平展叶品种奇妙香（轮回亲本）杂交并回交的BC5F3和BC5F4为定位群体,在前人关于rl(t)的定位区间内设计了15对多态性分子标记,将rl(t)精细定位于第2染色体上分子标记P95053和P113.6之间的11 kb范围内,遗传间距约0.04 cM。区间内只包含1个释义基因,预测编码GL2类同源异型结构域,属于同源异型盒家族中的HD GL2类（也称为HD ZIP Ⅳ）转录因子。卷叶基因rl(t)的精细定位为克隆目标基因和研究其调控机理奠定了基础。     

Genetic expression and effects of the rolled leaf gene Rl(t)in hybrid rice (Oryza sativa L.)

We constructed a near isogenic line of rolled leaf gene Rl(t), which expressed incompletely dominance for the character of rolled leaf(RL), with genetic background of Zhenshan 97B. Using RL Zhenshan 97B and the original Zhenshan 97B as the female parents,and Minghui 63 and Yanhui 559 as the male parents, crosses of RL Shanyou 63 (RS63) and Shanyou 63(S63), RL Shanyou 559 ( RS559) and Shanyou 559 (S559) were made. Inheritance and effects of Rl(t) in hybrid rice were studied at the flowering and at the 20 d after flowering, respectively. Results were as follows:     

Effect of Rolled Leaf Gene Rl（t） on Grain Quality in Hybrid Rice

Effects of rolled leaf gene Rl（t） on grain quality characters of hybrid rice were analyzed by using three pairs of rolled leaf near-isogenic lines under two fertilizer treatments. Under normal fertilizer level （e.g. 450 kg urea per ha）, head rice rates and milled rice recovery of rolled leaf hybrids were significantly higher than those of corresponding non-rolled crosses, while the chalky rice rate and chalkiness were all lower. Of the RVA profiles, the peak viscosity, the hot paste viscosity and the breakdown viscosity of the rolled were all higher than those of the corresponding non-rolled ones to various degrees. Increasing fertilizer application for promoting panicle development increased the brown, milled and head rice rates except for Shanyou 63, furthermore, significant difference of head rice rates existed between the rolled leaf Shanyou 559 and Shanyou 559; while the peak viscosity, the hot paste viscosity and the breakdown viscosity all decreased to different levels; changes of values of other characters had no apparent regularity. It suggested that Rl（t） could improve rice quality under certain conditions.     

卷叶基因Rl（t）对杂交稻稻米品质性状的影响

 以3对卷叶近等基因系杂交组合为研究对象，设置两种施肥水平处理，研究Rl(t)卷叶基因对杂交稻稻米品质性状的影响。在正常肥力水平下，卷叶组合的精米率显著或极显著高于其对应组合，整精米率高于其对应组合，垩白率和垩白度均低于其对应组合。稻米淀粉RVA谱特征值中，卷叶组合的最高粘度、热浆粘度和崩解值均大于其对应组合，其他性状指标值在对应组合间的差异表现趋势不一致。增施穗肥，除汕优63外，各组合的糙米率、精米率和整精米率都有提高的趋势，各组合最高粘度、热浆粘度和崩解值均降低，消减值均增大，其他性状指标值变化趋势因组合而异。增施穗肥，卷叶组合的精米率和整精米率都高于其对应组合，其中卷叶汕优559与汕优559的整精米率差异达显著水平，其他性状指标值在对应组合间的差异没有明显的规律性，说明Rl(t)基因在一定条件下有利于提高稻米品质。     

温度对不同叶龄长雄野生稻及其后代化感作用的影响

掌握温度对长雄野生稻(Oryza longistaminata)及其后代化感作用的影响,对开发利用野生种质资源的化感抗草基因具有重要意义。采用直接树脂吸收法收集不同叶龄长雄野生稻及其后代在各温度条件下的根系分泌物,并以稗草作为受体,测定其化感作用。结果表明:1)温度、叶龄和温度×叶龄对水稻化感作用的影响与其自身化感潜力正相关,且对强化感和中化感潜力水稻(OL、F1、RL159和RL169)的化感作用影响极显著,而对弱化感水稻(RD23和RL219)的化感作用影响不显著。2)供试条件下长雄野生稻及其后代根系分泌物对稗草的化感作用均为抑制作用,其中,低温不利于水稻化感潜力的发挥。15℃时,强和中化感潜力水稻在不同叶龄对稗草的苗高、根长和生物量的抑制作用最弱,化感综合效应指数也显著大于同等叶龄的高温处理。3)高温有利于水稻化感潜力的发挥,但并非总是随温度的升高而增强。在6叶期和8叶期,水稻材料OL、F1、RL159和RL169随温度的升高化感作用逐渐增强,但在2叶期和4叶期则表现为先增强后减弱,在25℃时对稗草化感作用最强。4)在15℃时,强和中等化感潜力水稻在2叶期化感作用最弱,而在其他温度条件下,其化感作用随叶龄的增加表现为先减弱后增强,在2叶期化感作用最强。研究结果显示,温度对不同叶龄的水稻化感作用具有调控作用,幼苗阶段高温有利于强和中化感潜力水稻化感作用的发挥。     

水稻窄叶突变体nal10的鉴定与基因精细定位

利用EMS诱变粳稻品种武运粳7号获得一个新窄叶突变体nal10,该突变体在苗期表现出极窄叶和弱小的特征,在生殖期表现出矮化、窄叶、畸颖和不育的表型。组织解剖学分析表明,nal10的叶片窄化可能是由于叶片大脉和小脉数量减少造成的。遗传分析表明,该窄叶表型受一对隐性核基因控制。利用nal10与台中本地一号(TN1)构建的F₂群体,通过混合分离法,在第1染色体上找到3个紧密连锁的SSR标记(RM1287、RM562和RM5638)。进一步利用新发展的分子标记,最终将该基因定位在STS标记PK83和PK78之间的55.2 kb范围内,该区间共有8个开放阅读框。RT-PCR分析表明,NAL10的突变能够造成生长素生物合成、信号转导和运输基因转录水平的下降,因此NAL10是一个与生长素相关的窄叶新基因。这些结果为进一步克隆该基因、丰富水稻叶发育的遗传调控网络打下了基础。     

水稻窄卷叶突变体Nrl3(t)的基因定位

利用⁶⁰Co-γ射线辐射诱变籼稻恢复系中恢8015,获得了一份窄卷叶突变体Nrl3(t)。与野生型中恢8015相比,突变体叶片显著变窄内卷、株高降低、穗长变短、结实率降低、千粒重降低、粒长粒宽减小。细胞学分析表明,突变体维管束减少和泡状细胞不够饱满是导致叶片变窄卷曲的原因。遗传分析表明该突变体受一对隐性核基因控制,以窄卷叶突变体Nrl3(t)与粳稻品种02428杂交获得的F₂分离群体作为定位群体,利用SSR标记和新开发的InDel标记,将窄卷叶基因Nrl3(t)定位于第2染色体长臂标记C9和C10E之间约70.3 kb区间内。研究结果为该基因的克隆及进一步揭示水稻窄卷叶形成的分子机理奠定了基础。     

水稻叶片氮含量与荧光参数的关系

在3个供氮水平和2个水稻品种(华粳2号和武香粳9号）的田间试验条件下,测试分析了不同处理水稻顶部4张完全展开叶片氮含量及对应的荧光参数。不同供氮水平的水稻叶片氮含量和荧光参数差异明显,均随施氮量的增加呈上升趋势。叶片荧光参数随生育期推迟呈抛物线型变化,以抽穗期为界先上升后下降,直到成熟期降为最低。叶片荧光参数随不同叶位的变化规律为：顶1叶>顶2叶>顶3叶>顶4叶。同一水稻品种各叶位叶片氮含量分别与荧光参数呈极显著相关,且华粳2号的相关性高于武香粳9号。综合水稻品种的不同叶位,叶片氮含量与荧光参数ΦPSⅡ、qP均呈良好的线性相关。基于ΦPSⅡ和qP宜采用不同的回归方程来反演不同叶位叶片氮含量。因此,荧光参数ΦPSⅡ和qP有可能用来估算水稻叶片氮含量。     

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。     

水稻窄叶突变体nal12的鉴定与基因精细定位

【目的】水稻叶片是理想株型的主要组成部分。筛选和鉴定新的叶形突变材料,可为研究叶发育调控机制和塑造叶片理想形态打下基础。【方法】由粳稻品种武运粳31经EMS(ethyl methane sulphonate)诱变获得窄叶突变体nal12(narrow leaf 12);通过表型测量分析剑叶至倒4叶的叶片长度、宽度、大脉数和小脉数,并进行组织切片和显微观察;将突变体nal12与籼稻品种台中本地1号(TN1)杂交,在F₂分离群体中选取了1709个具窄叶突变表型的单株,通过已有的SSR、STS和新开发的分子标记进行精细定位。【结果】nal12在幼苗期就表现出了窄叶性状,在成熟期植株较野生型矮小,分蘖增多,茎秆变细。经组织切片观察分析,nal12叶片变窄是由于大脉和小脉数量减少造成。遗传分析表明该窄叶表型受单一隐性核基因调控;最终将该基因定位在第10染色体上LC2-RF37与LC4R-RF39标记之间约64.7 kb的范围内。该区间内共有10个开放阅读框,其中并无已报道的窄叶相关基因。qRT-PCR结果表明,NAL12基因的突变会影响生长素合成与运输相关基因的表达。【结论】NAL12为一个新的叶形调控基因。这为进一步研究水稻叶片发育,丰富其分子调控网络打下了基础。     

实用转绿型叶色标记不育系白丰A的应用研究

用γ射线诱变Ⅱ32B干种子,筛选出苗期转绿型叶色突变体,并经回交选育,获得带转绿型叶色标记不育系白丰A。经考查,白丰A苗期第1~3叶表现叶片或叶缘白化,白化程度前2叶相对较高,4叶期开始转绿。该叶色突变性状受隐性单基因控制。白丰A主要花器性状和不育特性与Ⅱ32A相似,配合力仍保持Ⅱ32A的强优特点。不论稀播或密播,白丰A苗期生长均略慢于正常绿苗对照,但不会造成竞争致死。模拟杂交稻生产和制种繁种,表明利用苗期叶色标记结合人工去杂,可有效提高田间纯度。     

水稻胡麻斑类似病危害转Bt稻“克螟稻”初报

 于田间转Bt稻“克螟稻”稻叶上观测到一种病斑，病斑中心和周围均呈褐色，长椭圆形与稻胡麻斑病类似，平板上分离到的病原菌菌丝呈灰褐色，菌丝有多个隔膜，分生孢子梗成丛，但在PDA培养基上，产生的分生孢子特征与稻胡麻斑病不吻合。从为害级别和严重度上分析克螟稻对胡麻斑类似病的感病程度远远超过其亲本秀水11。克螟稻叶片间发病速率增长迅速，而秀水11叶片间发病速率增长缓慢。     

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。     

水稻淡黄叶突变体安农标810S基因表达量的初步研究

以水稻光温敏核不育系安农810S的自然淡黄叶突变体安农标810S及其野生型为材料，运用cDNA芯片技术，分析突变体和野生型的基因差异表达。结果表明，突变体有40多个与叶绿体蛋白相关的基因表达量明显增加，但是只有一个与叶绿体色素相关的基因即编码衰老诱导叶绿体延缓绿色蛋白（SGR）的基因野生型表达量明显大于突变体，这可能是突变型叶色变黄的原因。     

水稻结实期间叶片衰老与膜脂过氧化的关系

 以结实期间的稻为材料，在抽穗开花期通过剪去穗部部分枝梗和全穗等处理后，测定作为叶片衰老指标的叶绿素和蛋白质含量及作为膜脂过氧化指标的丙二醛含量的变化，探讨了水稻结实期间叶片衰老与膜脂过氧化之间的关系。试验结果指出，在水稻抽穗开花期间，剪去穗部枝梗或整个穗子，叶片中的叶绿素和蛋白质含量下降速率在处理后的7 d内就开始明显减慢，而MDA含量增加速率只有在处理7 d后才开始减缓，SOD活性并不因剪穗处理而有所提高。表明因剪穗(或穗部枝梗)而导致的叶绿素和蛋白质含量的变化早于MDA含量的变化，与SOD活性的变化无直接关系。说明在结实期间，水稻叶片在衰老过程中表现出的叶绿素和蛋白质含量的下降，并不主要是由于SOD的活性降低而导致膜脂过氧化作用增强所造成的结果，SOD活性下降和MDA含量的增加可能与叶绿素及蛋白质含量减少一样，只是叶片衰老开始后的一种结果，而非引起叶片衰老的原因。     

一个水稻黄绿叶突变体ygl10的遗传分析和基因定位

以籼稻93-11为背景的水稻突变体中发现一个黄绿叶突变体(yellow-green leaf,ygl10)。形态分析表明,与野生型93-11相比,ygl10突变体株高、穗长降低,结实率下降。叶绿素含量测定表明,ygl10突变体中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著降低,其中叶绿素b降幅最大,只有野生型的2%。叶绿体超微结构观察表明,突变体中类囊体和基粒片层数量明显减少。遗传分析结果表明,该黄绿叶突变体由一隐性核基因控制。进一步利用分子标记将ygl10定位在水稻第10染色体约380kb的区段内。对该区段内存在的ORF进行序列分析,发现编码叶绿素a氧化酶(chlorophyll a oxygenase)基因(OsCAO1)的第9个外显子存在5个碱基缺失,从而导致提前出现终止密码子,推测CAO1即为ygl10的候选基因。     

导入玉米pepc基因杂交稻的光合特性和杂种优势

用含pepc基因的改良蜀恢881与3个不育系冈46A、776A、2480A配组,同时以野生型亲本蜀恢881与上述3个不育系杂交得到的F1为对照,比较了3个含有pepc基因F1及其相应对照在分蘖初期、分蘖盛期、拔节期、始穗期、齐穗期、成熟期以及剑叶完全展开后不同时期的光合指标的动态变化。含有pepc基因的3个F1在不同生育期和剑叶展开后的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）活力均显著高于各自对照,净光合速率也有所提高,分析表明PEPCase活力与净光合速率有极显著的相关性（0.6081**）。3个含有pepc基因F1的表观量子效率、光补偿点、羧化效率均高于对照,CO2补偿点较对照低,在光饱和点和CO2饱和点时的净光合速率也高于相应对照。在单株产量表现中,含pepc基因的F1较对照的平均增幅达37.10%。试验表明,杂交稻由于pepc基因的导入,光合特性得到了一定改善,奠定了水稻高产的生理基础。     

Construction of Double Right-Border Binary Vector Carrying Non-Host Gene Rxol Resistant to Bacterial Leaf Streak of Rice

Rxol cloned from maize is a non-host gene resistant to bacterial leaf streak of rice. pCAMBIA1305-1 with Rxol was digested with Sca Ⅰ and NgoM Ⅳ and the double right-border binary vector pMNDRBBin6 was digested with Hpa Ⅰ and Xma Ⅰ.pMNDRBBin6 carrying the gene Rxol was acquired by ligation of blunt-end and cohesive end. The results of PCR, restriction enzyme analysis and sequencing indicated that the Rxol gene had been cloned into pMNDRBBin6. This double right-border binary vector,named as pMNDRBBin6-Rxol, will play a role in breeding marker-free plants resistant to bacterial leaf streak of rice by genetic transformation.