“矮败”小麦的选育及利用前景

我国发现的太谷核不育小麦是受显性单基因控制的雄性不育材料,它的显性雄性不育基因Ms2(原基因符号为Ta1)位于4D染色体短臂上.太谷核不育小麦作为一个遗传改良工具已广泛用于我国的小麦育种实践.矮变一号是陕西省西安市农业科学研究所从小麦品种矮秆早中选出的矮秆天然突变体,是小麦的重要矮源之一.遗传研究表明,矮变一号的矮秆性受显性单基因Rht10控制,该基因也位于4D染色体短臂上.为了拓宽太谷核不育小麦的应用范围和提高它的应用效能,我们以矮秆为标记性状,开展了太谷核不育小麦附加标记性状的研究.     

一新的水稻多蘖矮秆突变体tddl (t) 的分离及基因的精细定位

水稻株型是影响稻米产量的重要农艺性状, 而株高和分蘖是水稻株型的两大构成因素, 因此对水稻多蘖矮秆突变体的研究不仅能为植物生长发育分子机制的阐明奠定基础, 而且具有潜在的农业生产价值. 我们从EMS化学诱变的籼稻IR64的后代筛选得到一稳定遗传的多蘖矮秆且叶色加深突变体, 暂命名为tddl(t), 它与已发现的多蘖矮秆突变体非等位. 该突变体属于dn型矮秆, 其矮秆性状与赤霉素、油菜素内酯和萘乙酸无关, 因此推断其控制基因可能参与其他激素途径. 组织细胞学分析表明, 维管束薄壁细胞的减小导致了茎秆变细. 遗传分析显示, 该性状受单隐性核基因控制, 精细定位将TDDL(T)基因锁定在水稻第4号染色体长臂85.51 kb的物理距离内, 在该区域共预测到20个候选基因. 对该基因的进一步克隆将有助于水稻多蘖矮秆分子机制的阐明和应用于分子标记辅助育种.     

水稻紫色种皮基因Pb的精细定位与候选基因分析

紫米因其种皮内花色素苷的沉积而着色.控制种皮着色的Pb基因位于水稻第4染色体,紫色种皮对白色种皮呈显性.本研究利用培矮64S(白米)×豫南黑籼糯(紫米)和培矮64S×川黑糯(紫米)两个F2分离群体对Pb基因进行了精细定位.首先用SSR标记将Pb基因初步定位在距微卫星位点RM3820下游0.79cM的位置.然后,通过在候选区域内发展高密度的InDel标记和CAPS标记,将Pb基因限定在两个InDel标记RID3与RID4之间25kb范围以内.在该区段内,TIGR水稻基因组(R.5)标有两个注释基因:一个为与玉米Lc基因同源的Ra,为控制花色素苷代谢的Myc类转录因子;另一个为与拟南芥TT8同源的bhlh16,也与植物色素代谢有关.根据两者的性质和前人相关研究结果,推测Pb与Ra实为同一个基因.序列分析结果表明,与白米品种培矮64S,9311(籼)和日本晴(粳)相比,豫南黑籼糯和川黑糯中Ra基因第7外显子存在一个GT缺失.根据GT缺失发展了一个CAPS标记CAPSRa,并对两个F2分离群体和100余份水稻品种进行分析.结果发现,所有F2白米单株以及所有白米(n=63)和红米(n=23)品种的CAPSRa基因型与培矮64S相同,而所有紫米品种(n=20)与豫南黑籼糯和川黑糯相同.据此推测,水稻紫色种皮性状可能由Ra基因第7外显子内的GT缺失引起.     

水稻温敏显性核不育基因的遗传分析和分子标记定位

温敏核不育材料 8987,在 2 4℃以下完成雄性不育 ,2 7℃以上恢复可育 .利用该材料与 3个可育品种杂交 ,并对F1和F2 群体进行花粉育性观察和遗传分析 ,确认 8987的不育特性受一对显性基因控制 .以F2 群体 ( 8987×地谷 )为基础 ,应用RFLP和微卫星标记结合群分法 ,发现第 6染色体的RFLP标记C2 35和微卫星标记RM5 0与显性核不育基因连锁 ;进一步将该基因定位于第 6染色体具体位置 .由于该基因是首次定位 ,暂定名为TMS .     

水稻半矮秆基因sd-g的精细定位

矮秆基因的发掘、研究和利用是水稻株型改良育种和植物生长发育分子生物学研究的重要基础. 利用新桂矮双矮与02428杂交产生的F₂群体对sd-g进行了精细定位. sd-g基因首先被定位在水稻第5染色体上微卫星标记RM440和RM163之间, 遗传距离分别是0. 5和2.5 cM. 为了进一步精细定位sd-g基因, 利用已经公布的水稻基因组序列, 在sd-g基因附近区域寻找微卫星序列并发展新的标记, 在RM440和RM163之间发展了9个微卫星标记. sd-g基因被进一步定位在SSR5-1和SSR5-51之间, SSR5-1与sd-g之间距0. 1 cM, SSR5-51与sd-g之间相距0. 3 cM, 而SSR418与sd-g表现为共分离. 以此为基础, 构建覆盖sd-g基因区域的BAC重叠群, sd-g基因被定位在AC105319约85 kb的区段上, 这为sd-g基因的图位克隆奠定了基础.     

水稻紫色种皮基因Pb的精细定位与候选基因分析

紫米因其种皮内花色素苷的沉积而着色．控制种皮着色的Pb基因位于水稻第4染色体，紫色种皮对白色种皮呈显性．本研究利用培矮64S（白米）×豫南黑籼糯（紫米）和培矮64S×川黑糯（紫米）两个F2分离群体对P易基因进行了精细定位．首先用SSR标记将P易基因初步定位在距微卫星位点RM3820下游0．79cM的位置．然后，通过在候选区域内发展高密度的InDel标记和CAPS标记，将P6基因限定在两个InDel标记RID3与RID4之间25kb范围以内．在该区段内，TIGR水稻基因组（R．5）标有两个注释基因：一个为与玉米k基因同源的砌，为控制花色素苷代谢的Myc类转录因子；另一个为与拟南芥刀四同源的bhlh16，也与植物色素代谢有关．根据两者的性质和前人相关研究结果，推测Pb与Ra实为同一个基因．序列分析结果表明，与白米品种培矮64S，9311（籼）和日本晴（粳）相比，豫南黑籼糯和川黑糯中Ra基因第7外显子存在一个GT缺失．根据GT缺失发展了一个CAPS标记CAPSRa，并对两个F2分离群体和100余份水稻品种进行分析．结果发现，所有F2白米单株以及所有白米（n=63）和红米（n=23）品种的CAPSRa基因型与培矮64S相同，而所有紫米品种（n=20）与豫南黑籼糯和川黑糯相同．据此推测，水稻紫色种皮性状可能由Ra基因第7外显子内的GT缺失引起．     

水稻类病变突变体lmi的鉴定及其基因定位

水稻类病变突变体lmi(lesion mimic initiation)是从γ射线诱变的籼稻品种中籼3037的后代中发现的,属于起始型的类病变突变体. 无菌培养、台盼蓝染色及遮光实验表明, 该突变体受光照控制细胞自主性死亡. 遗传分析表明, 该突变性状由一对隐性基因控制. 利用lmi和93-11杂交的F2群体对lmi基因进行初步遗传定位, 发现该基因定位于水稻第8号染色体着丝粒附近的两个微卫星分子标记RM547和RM331之间, 与两者遗传距离分别为1.2和3.2 cM. 进一步利用这两个标记之间发展的CAPS标记 C4135-8, C4135-9及C4135-10对lmi基因进行精细的遗传定位, 结果表明, lmi基因与标记C4135-10共分离. 这一结果为克隆lmi基因奠定了基础.     

水稻叶片显性早衰突变体psl3的遗传分析与基因精细定位

衰老是一个主动的过程,包括细胞结构、新陈代谢、基因表达有序发生变化,对植物生存繁衍具有积极的意义,但早衰则对农业生产会产生重要影响,不利于经济性状的获得,研究早衰的分子机理具有重要的意义.利用甲基磺酸乙酯诱变恢复系缙恢10号获得了一个叶片早衰突变体,5叶期前叶片正常绿色,从6叶至剑叶每张叶片从叶尖到叶基部逐渐衰老,叶绿体膜结构破坏、光合色素含量和光合能力及可溶性蛋白含量显著下降,SOD酶活性异常.遗传分析显示该突变性状受一显性单基因控制,暂命名为psl3(presenescing leaf3).利用分子标记将PSL3基因定位于第7染色体标记c7sr1与ID10之间,物理距离为53.5kb,为该基因的图位克隆奠定了基础.     

用微卫星标记定位一个未知的小麦抗条锈病基因

条锈病抗生鉴定和遗传分析表明，小麦品系Ｒ５５携带一个显性抗条锈病基因；用微卫星标记和Ｆ３分离群体分组分析法研究表明，该抗条锈病基因们于小麦１Ｂ染色体短臂上，与微卫星分子标记ＷＭＳ１１－１９３ｂｐ，ＷＭＳ１８－１８４ｂｐ紧密连锁，遗传距离均为１．９ｃＭ；据抗源的系谱、亲本抗性及基因位点分析，该基因来源于圆锥小麦，不同于已知的小麦抗条锈病基因，以ＰＣＲ为基础的微卫星标记可方便地用于小麦育种辅助选择。     

一个先天性小眼球家系致病基因的排除性定位

先天性小眼球是一种先天发育异常性眼科疾病. 通过基因扫描和连锁分析对一个6代常染色体显性遗传先天性小眼球中国家系的疾病相关基因进行研究. 根据已报道的与小眼球相关的5个基因座位(MITF, SOX2, PAX6, MCOP和NNO2), 在3, 11, 14和15号染色体上选取了14个微卫星标记, 以荧光标记引物的聚合酶链反应(PCR)扩增目的片段, 用ABI 377 DNA遗传分析仪对该家系成员进行基因扫描和基因分型, 并采用Linkage软件包对基因分型结果进行连锁分析. 结果显示, 该家系致病基因与这些已报道的座位均不连锁, 即该家系致病基因不是已报道的座位, 可能是一个尚未报道的对眼球发育至关重要的新基因座位.     

陆地棉红株基因(R1)的精细定位

利用陆地棉遗传背景的海岛棉染色体16置换系材料Sub16和陆地棉多基因标记系T586创建了含1259个单株的F₂作图群体, 结合本实验室最新的栽培四倍体棉种种间分子遗传图谱上染色体16的标记信息, 利用分子标记技术, 对红株基因R₁进行精细定位. 在F₂分离群体中, 红株性状分离比符合孟德尔1:2:1的分离, 进一步证明该性状是由一不完全显性单基因控制. 利用JoinMap 3.0连锁分析软件, 使用含237个单株的F₂小群体完成红株基因R₁的初级定位, 进一步利用含1259个单株的F₂大群体将该基因精细定位在NAU4956和NAU6752之间, 与最近标记的遗传距离为0.49 cM. 研究结果为进一步克隆该基因及培育红色彩棉转基因品种提供了研究基础.     

大豆对灰斑病菌7号小种抗性的遗传分析及抗病基因的RAPD标记

对杂交组合东农91212（感7号小种）×东农9674（抗所有小种）的抗性分析表明,大豆对7号小种的抗性受单显性基因控制。运用BSA法筛选到3个与抗病基因连锁的RAPD标记。其中引物OPSO3扩增的2个标记OPSO3_(620)和OPSO3_(580)具有共显性的分离特点。OPSO3_（620）与抗病基因的遗传距离为8.7cM。根据该标记选择基因型纯合和杂合的抗病植株,其符合率分别达到100％和97.6％。     

水稻类病变突变体lmi的鉴定及其基因定位

水稻类病变突变体lmi(lesion mimic initiation)是从γ射线诱变的籼稻品种中籼3037的后代中发现的,属于起始型的类病变突变体. 无菌培养、台盼蓝染色及遮光实验表明, 该突变体受光照控制细胞自主性死亡. 遗传分析表明, 该突变性状由一对隐性基因控制. 利用lmi和93-11杂交的F2群体对lmi基因进行初步遗传定位, 发现该基因定位于水稻第8号染色体着丝粒附近的两个微卫星分子标记RM547和RM331之间, 与两者遗传距离分别为1.2和3.2 cM. 进一步利用这两个标记之间发展的CAPS标记 C4135-8, C4135-9及C4135-10对lmi基因进行精细的遗传定位, 结果表明, lmi基因与标记C4135-10共分离. 这一结果为克隆lmi基因奠定了基础.     

水稻茸毛基因GL6的遗传学分析与精细定位

叶片表面茸毛是水稻形态学特征上的一个重要农艺性状,对水稻的生长及生理特性有着重要的影响.应用叶片具有茸毛特征的水稻品种75-1-127,无茸毛水稻品种明恢63,光身稻品种Lemont,9311分别杂交产生F1及F1自交产生的F2群体对水稻茸毛基因进行遗传学分析,结果表明,水稻茸毛性状为一对细胞核基因控制的显性性状.应用75-1-127/明恢63的F2隐性分离群体,结合分离群体分析法(BSA)和隐性群体分析法(RCA),并通过Mapmaker3.0/MapDraw软件分析,将水稻茸毛基因GL6初步定位在水稻第6号染色体上,位于SSR标记RM20491和RM20547之间,且两标记与该茸毛基因的相对遗传距离分别为7.2和2.2cM.进一步构建大的F2分离群体并同时挖掘新的SSR标记及插入缺失InDel标记用于茸毛基因GL6的精细定位,将茸毛基因GL6精细定位在插入缺失标记InDel-106和InDel-115之间,且两标记与该茸毛基因的相对遗传距离分别为0.3和0.1cM,结合GeneBank数据库分析,在该精细定位区域内,对应粳稻日本晴和籼稻9311的物理距离分别为79和116.82kb,分别注释有7个和8个预测基因,为进一步的基因克隆和功能研究奠定了基础.     

水稻阶段性返白突变体的鉴定和候选基因分析

从粳稻品种中花11 的后代中发现了一个叶色突变体sgra, 该突变体幼苗期叶色正常, 而6~8 叶期以后新生叶白化, 随后白化叶转绿. 突变体的遗传分析表明, 该突变体表型受1 对隐性核基因控制. 利用籼粳杂交F2群体对突变位点进行了基因定位, 将其定位于水稻第11 染色体的2 个标记ID343-11 和PSM415 之间, 遗传距离分别为0.9 和1.0 cM. 随后, 利用已公布的水稻序列和SSR标记, 在两标记间发展了9 对新的标记, 进一步将SGRA基因定位在IDM-2 和RM26739 之间, 物理距离约为17.6 kb. 对野生型和突变体候选区段基因组DNA 测序分析表明, 候选基因编码一个ABC 转运蛋白.     

水稻白穗突变体基因的鉴定和染色体定位

从一个水稻籼粳交F₆后代自然群体中获得1例白穗突变体, 其成熟植株基部少数叶片中脉呈现白色, 抽穗后穗粒内外稃和枝梗均表现白色. 用突变体作母本与一粳稻恢复系品种制7杂交, 获得一个F₂分离群体. 初步的遗传分析表明, 该突变属单基因隐性性状. 利用已定位的微卫星标记进行连锁分析, 发现该基因位于水稻第1染色体上. 进一步根据已完成的水稻基因组序列寻找微卫星位点, 连锁分析显示, 该基因位于微卫星标记SSR101和SSR63.9之间, 分别相距2.3和0.8 cM; 并与微卫星标记SSR17呈共分离. 该基因暂定名为wp(t).     

水稻萍乡显性核不育基因的定位

水稻基因互作型显性核不育材料萍乡核不育株是来自水稻保持系萍乡可育株的突变型，用萍乡核不育株、萍乡可育株与不含对萍乡核不育有恢复能力的互作基因的常规品种测６４聚合杂交得到的［（萍乡核不育株×测 ６４）Ｆ_(１不育)×萍乡可育株］ Ｆ_１和［萍乡核不育株×（萍乡可育株×测６４） Ｆ_１］ Ｆ_１作为分离群体，利用分子标记将该核不育基因定位于第１０染色体的微卫星标记ＲＭ２２８和ＲＭ２５８之间；进一步发现距离该核不育基因 ２．６ｃＭ的 ＲＦＬＰ标记 Ｇ２１５５．该基因暂定名为 Ｍ_(ｓ－ｐ)．     

呼肠孤病毒科斐济病毒属一新种: 南方水稻黑条矮缩病毒

近年在广东省和海南省部分地区新发生一种水稻病毒病, 其症状表现为植株矮缩、叶色深绿、叶背及茎秆出现条状乳白色或深褐色小突起、高位分蘖及茎节部倒生气生须根. 病株韧皮部细胞内可观察到具斐济病毒特征性晶格状排列直径为70~75 nm的球状病毒粒体以及病毒基质和管状结构. 从发病田块及其附近的玉米(Zea mays)、稗草(Echinochloa crusgalli)、水莎草(Juncellus serotinus)和白草(Pennisetum flaccidum)植株体内检测到病原病毒的存在. 田间调查及室内传毒实验表明, 白背飞虱(Sogatella furcifera)是该病毒的主要传毒介体. 该病毒的基因组由10条dsRNA组成, 其电泳图谱与水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus)基本相同. 采用接头单引物扩增法获得了该病毒基因组两个片段(S9和S10)全长核苷酸序列, 两者在核苷酸组成、末端序列及基因排列上均具斐济病毒特征, 但与斐济病毒属已知种核苷酸同一率小于75% (S9)和80% (S10), 基于核苷酸及其推导编码产物氨基酸序列构建的系统进化树表明, 该病毒在斐济病毒属中处于相对独立的进化位置. 结果表明, 该病毒应为呼肠孤病毒科(Reoviridae)斐济病毒属(Fijivirus)第2组的一个新种, 建议将其命名为南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus).     

一个水稻窄叶突变体的鉴定和基因定位

从粳稻品种“中花11”转基因后代中发现了一个窄叶突变体. 突变体表现为植株矮化、生育期延迟、叶片变窄及内卷和结实率降低等一系列突变表型. 窄叶突变体的剑叶在饱和光下净光合速率显著低于野生型, 在灌浆期剑叶的气孔导度和蒸腾速率也明显低于野生型. 遗传学分析表明, 该窄叶突变体表型受一对隐性核基因控制. 通过对突变体T₁代和T₂后代的分子检测发现, 该突变体表型非T-DNA插入引起. 利用籼粳杂交F₂群体对突变体位点进行了基因定位, 将其定位在第12染色体长臂上SSR标记RM7018和RM3331之间. 与经典的形态标记nal3(cul3)位于相同染色体区段, 故将该突变体暂定名为nal3(t). 随后, 利用已公布的水稻序列和SSR标记, 开发了6对新的STS标记, 进一步将窄叶基因nal3(t)定位在NS10和RH12-8之间, 遗传距离分别为0.58和0.26 cM, 物理距离约136 kb, 为进一步克隆nal3(t)打下了基础.     

海岛棉Gl2e显性无腺体基因的精细定位

Gl₂^e基因是控制棉花植株和种子无腺体的一个基因, 是低酚棉育种中一个重要的基因资源. 本研究利用陆地棉遗传标准系TM-1和海岛棉无腺体突变品系海1构建的1599个F₂单株, 对无腺体突变基因Gl₂^e进行了精细定位. 遗传研究进一步证明, 该基因是一不完全显性单基因. 结合本实验室的棉花海陆种间遗传连锁图谱, 利用SSR标记将Gl₂^e基因定位在CIR362和NAU2251b, NAU3860b, STV033之间, 遗传距离分别为9.27和0.96 cM.