一个水稻动态窄叶突变体的鉴定和基因定位

叶片形态是作物的重要性状, 阐明控制作物叶片形态的遗传机理有助于在作物育种中性状的改良, 提升作物的产量潜力. 本研究通过辐射获得一个水稻动态窄叶突变体(暂命名为dynamic narrow leaf 1, dnl1). 形态鉴定表明, 与野生型品种93-11相比, dnl1在苗期叶片显著变窄、变短, 而成熟期无显著差异; 同时, dnl1抽穗期延迟, 株高变矮, 籽粒数减少, 结实率降低. 遗传分析表明窄叶性状受1对隐性基因控制, 基因初步定位表明Dnl1位于第1染色体长臂的d15和d20标记之间, 遗传距离分别为0.9和2.2 cM. 进一步利用已经公布的SSR标记和发展的STS标记将其定位于STS标记M1-Z47和M1-Z42之间, 与d17, M1-Z41, M1-Z43及M1-Z49共分离, 物理距离为172 kb, 为克隆Dnl1奠定了基础.     

水稻条纹窄叶突变体nsl1的形态和生理分析及基因定位

水稻(Oryza sativa L.)叶形和叶色直接影响光能利用,最终影响其产量和品质,是水稻重要的农艺性状.通过甲基磺酸乙酯诱变籼稻缙恢10号发现了1个遗传稳定的水稻条纹窄叶突变体,暂命名为nsl1.nsl1在苗期叶片呈浅白色,拔节期后出现平行于叶脉分布的白色条纹,而且其叶片显著窄于野生型缙恢10号.nsl1突变体的白色条纹部位细胞内部叶绿体严重解体,叶绿素含量显著下降.荧光参数F0,Fv/Fm,?PSⅡ,qP和ETR均显著低于野生型,光合效率显著降低.nsl1的叶形叶色及生理的变化最终引起nsl1突变体株型矮小和产量相关性状的明显减小.该条纹窄叶性状受一对单隐性核基因控制,被定位于第3染色体长臂InDel 16与InDel 12之间,物理距离为204 kb,在该区域尚未发现与已报道的叶色或窄叶相类似的基因.本研究为NSL1基因克隆和功能分析奠定了良好基础.     

一个水稻卷叶突变体rl_(11(t))的遗传分析和基因定位

水稻叶片形态相关突变体的挖掘是进行水稻功能基因组学研究和株型改良的重要基础.本研究从60Co-γ辐射的籼稻粤丰B后代中鉴定一个卷叶突变体,命名为rl11(t),该突变体表型为株高降低、叶片卷曲变窄、叶脉数目减少且发育异常,同时对生长素的敏感性降低.遗传分析表明,该突变性状受一个隐性单基因控制.利用SSR标记将卷叶基因定位在位于水稻第4染色体上RM6089和RM124之间,在该基因附近区域发展了32对新的STS标记,将Rl11(t)精细定位在BAC克隆AL606645上STS4-25和STS4-26之间,物理距离约为31.6kb,为最终克隆目标基因奠定了基础.     

水稻生育后期卷叶突变体lrl1的鉴定及基因定位和候选基因预测

叶片是水稻主要的光合器官,适度卷曲有利于保持植株叶片直立而不披垂,增加中、下层叶片透光率,从而改善群体光照条件,是理想株型的重要组成,对水稻高产育种具有重要意义.利用甲基黄酸乙酯(EMS)诱变籼稻恢复系缙恢10号获得了一个遗传稳定的水稻生育后期卷叶突变体lrl1.lrl1的叶片在前期生长正常,从13叶龄开始,上三叶沿中脉向内卷曲,且随着生育期推进,卷曲度增加,在成熟期剑叶、倒二叶和倒三叶的卷曲度分别为73.66%,66.91%和45.81%.与野生型缙恢10号相比,除lrl1的千粒重(21.43 g)显著降低外,其他重要农艺性状均没有显著差异.lrl1的叶片小维管束间的泡状细胞数量减少、形状怪异、排列极不规则,导致小维管束之间的夹角变小,从而引起了其叶片的卷曲.lrl1的上三叶光合色素含量均显著高于野生型.但其功能叶净光合速率等均与野生型没有显著差异.经遗传分析和分子定位,该叶片卷曲受一对隐性核基因控制,位于第9染色体分子标记SWU-1和Ind6之间812 kb的区域.通过基因预测,在该区域共有129个候选基因,对其中3个可能与卷叶相关的基因测序,均未发现它们在lrl1与野生型间存在差异.以泡状细胞变化相关的6个卷叶基因在突变体lrl1中的real-time PCR分析表明,卷叶基因ROC5和RL14的表达明显上调,而ACL1,SRL1以及NAL7被下调,暗示了这些基因可能在同一通路上调控叶片的发育.该基因是一个新发现的基因,而且遗传行为简单,其相应突变体含有许多育种有利的性状,因而研究结果为该基因的克隆和功能研究及高产育种奠定了良好基础.     

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.     

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.     

水稻早衰叶突变体基因psll的遗传分析和精细定位

植物叶片是最主要的光合作用器官．作物叶片生长、发育和衰老的分子机理研究与提高作物产量形成密切相关．利用水稻中花11号经C0^60辐射产生的早衰叶突变体分别与南京6号和南京11号杂交的F1及其衍生的F2群体，对早衰叶突变体进行了遗传分析和基因定位．结果表明，该早衰叶突变体是由一隐性核基因psll控制，利用SSR标记把psll定位在水稻第2染色体上．利用已经公布的水稻基因组序列，在该基因附近区域发展了34对新的STS标记，对psll进行了精细定位．以此为基础，构建了覆盖psll区域的BAC重叠群，并把目标基因定位在一个约48kb的区段上，为最终克隆目标基因奠定了基础．     

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.     

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.     

水稻早衰叶突变体基因psl1的遗传分析和精细定位

植物叶片是最主要的光合作用器官. 作物叶片生长、发育和衰老的分子机理研究与提高作物产量形成密切相关. 利用水稻中花11号经Co⁶⁰辐射产生的早衰叶突变体分别与南京6号和南京11号杂交的F₁及其衍生的F₂群体, 对早衰叶突变体进行了遗传分析和基因定位. 结果表明, 该早衰叶突变体是由一隐性核基因psl1控制, 利用SSR标记把psl1定位在水稻第2染色体上. 利用已经公布的水稻基因组序列, 在该基因附近区域发展了34对新的STS标记, 对psl1进行了精细定位. 以此为基础, 构建了覆盖psl1区域的BAC重叠群, 并把目标基因定位在一个约48 kb 的区段上, 为最终克隆目标基因奠定了基础.     

水稻不完全隐性卷叶主基因以rl（t）的精细定位

利用奇妙香（QMX）为轮回亲本，与卷叶珍汕97B（JZB）杂交并回交的BC4F2和BC4F3两群体为研究材料，对卷叶性状进行了遗传分析，并对卷叶基因进行精细定位．遗传分析表明，卷叶性状主要受1对不完全隐性主基因的控制，命名为rl（t），并同时受到数量性状基因和或环境的影响．利用500个SSR标记和新开发的15个InDel标记，通过BSA法在卷叶DNA池和平展叶DNA池间筛选到8个多态性标记，并用MAPMAKER／EXP3．0构建遗传连锁图．基因定位方法采用复合区间作图法（CIM）．利用BC4F2分离群体将rl（t）初步定位于第2染色体长臂，位于标记InDel 112-RM3763之间，两标记之间的遗传距离为2．4cM，rl（t）距离InDel 112约1．0cM．为精细定位rl（t），从BC4F2代经标记选择得到1个中度卷叶植株，自交扩繁成855株个体的BC4F3代株系，另发展4个新的InDel标记．连锁分析表明，InDel 112．6和InDel 113位于标记InDel 112和RM3763之间．利用BC4F3株系中分离出的191个卷叶株和185个平展叶株，将rl（t）定位于InDel 112、6-InDel113之间，物理距离为137kb、对该区段进行了初步的侯选基因分析，推测rl（t）可能参与了microRNA（miRNA）系统对叶片发育的调控．     

水稻卷叶突变体基因shallot like1-Fuhui673鉴定、克隆与序列分析

叶片是水稻进行光合作用的重要器官,其形态直接影响光合作用的强弱.叶片适度卷曲可以使叶片保持直立,改善群体内部透光状况,提高光能利用率,进而提高水稻产量.本研究通过Co60-γ辐照诱变杂交水稻恢复系福恢673,获得一个卷叶突变体,命名为sll1-fh673(shallot-like1 from Fuhui673).经遗传学分析表明,该突变体sll1-fh673卷叶性状受1对隐性基因控制,结合混合群体(BSA)和隐性群体(RCA)分离分析法,将该基因ssl1-fh673精细定位于水稻第9染色体的inD el标记Ri9-20与Ri9-7之间52 kb的区域内.测序结果表明,sll1-fh673(LOC_Os09g23200)的核苷酸序列在第1个外显子第447 bp处由C替换为A,447 bp后缺失5个碱基,导致编码的氨基酸序列从第148位起发生改变并移码,造成蛋白功能异常.因此,推测sll1-fh673是SLL1的新等位基因,该新等位基因的挖掘丰富了SLL1基因的等位资源,有助于深入研究叶片卷曲的形成机理.     

水稻三角颖突变体tri1的遗传分析与基因克隆

籽粒形状与大小是影响水稻产量和品质的重要因素. 本研究在经⁶⁰Co-γ射线辐射粳稻品种台北309的后代中分离获得一个三角颖突变体tri1(triangular hull 1). 与野生型相比, tri1籽粒颖壳呈三角形, 粒厚增加, 蛋白质含量升高, 株高和千粒重降低. 遗传分析表明, 该突变性状能稳定遗传, 受一对隐性核基因控制. 采用图位克隆法将目的基因精细定位于水稻第1染色体长臂上分子标记CHR0122与CH0127之间, 物理距离约47 kb, 并与分子标记CHR0119共分离. 在该区域内共有6个候选基因, 测序分析表明tri1突变体中一个释义基因OsMADS32的第3外显子内缺失了一个碱基A, 导致移码突变和翻译提前终止; RT-PCR分析表明, OsMADS32主要在水稻幼穗中表达, 在根、茎、叶和发育的种子等组织中的表达量极低, 说明OsMADS32基因与花的发育与关. 据此, 推测OsMADS32基因可能为TRI1的候选基因.     

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).     

携带主效落粒基因的水稻染色体片段代换系Z481的鉴定及和SH6(t)定位

落粒性是水稻非常重要的农艺性状,适度落粒有利于减少产量损失和水稻机械化收割,提高生产效率.因此鉴定落粒基因对水稻生产具有重要意义.本研究以日本晴为受体亲本、优良恢复系R225为供体亲本,采用高代回交和SSR标记辅助选择相结合的方法,鉴定了一个携带易落粒主效单基因的水稻染色体片段代换系Z481.Z481含有4个染色体代换片段,位于第1,3,6染色体上,其代换片段长度分别为8.30,6.17,3.12和10.79 Mb,平均为7.10 Mb.与受体日本晴相比,Z481的株高、穗长、倒一节间长、倒二叶宽显著降低,剑叶宽和结实率显著增加,其他重要农艺性状如叶长、有效穗数、每穗粒数和千粒重均无显著差异.扫描电子显微镜观察表明Z481的护颖和枝梗之间的离层在成熟时期已被完全降解,而日本晴的离层完整,在细胞学上解释了Z481易落粒性产生的原因.进一步利用日本晴与Z481杂交产生的F_1和F_2群体对易落粒基因进行了遗传分析和分子定位.该易落粒性状受单基因隐性调控,最终将该基因定位于第6染色体RM253和ZTQ53之间824 kb的区域,暂命名为SH6(t).目前,在第6染色体尚无落粒基因克隆的报道.由于染色体片段代换系除代换片段外与受体亲本的遗传背景一致,且Z481易落粒遗传行为简单,基本未携带育种不利性状.因此,本研究无论对SH6(t)的克隆,还是进行基因聚合育种培育适度落粒新品种均具有重大利用价值.     

水稻稀穗突变体的遗传分析及基因的精细定位

水稻稀穗突变体lax影响花序发育的主要特征是: 穗轴上能形成正常的一次、二次枝梗, 侧生小穗的发育被完全阻断, 只在枝梗的顶端发育形成单个小穗, 且小花呈多种异常变异. 突变体与粳稻品种W11杂交获得F₂分离群体. 以该F₂分离群体为基础, 根据水稻基因组序列设计微卫星引物和CAPS标记, 并进行连锁分析, 将稀穗基因定位在水稻第1染色体长臂的CAPS标记HB2和微卫星标记MRG4389之间, 与两标记间的距离均为0.14 cM, 与CAPS标记LZ1共分离. RT-PCR分析结果显示, 在稀穗突变体中与花器官发育相关的B功能基因OsMADS2, OsMADS4, OsMADS16 以及C功能基因OsMADS3的转录水平明显下降, 而A功能基因 RAP1A的转录水平未受到影响.     

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.     

水稻幼穗分化受阻突变体lhd的遗传分析与基因定位

从圭630/台湾粳的F1花药培养后代群体中发现了水稻幼穗分化受阻突变体lhd(leafy head), 其植株明显矮化, 叶片细小且丛生, 始终停留在营养生长阶段.遗传分析表明, lhd受一对隐性基因控制, 该突变基因拟命名为lhd(t).显然, LHD(t)是控制花序分化的关键基因.以lhd杂合体与明恢77和京花8号杂交, 建立了2个F2群体.在与京花8号杂交的F2群体中, 部分lhd植株表现出"中间类型", 说明遗传背景会影响突变性状的表现.利用已公布的水稻RM系列SSR标记及自行设计的SSR标记, 结合BSA和突变株(共498株)分析, 将LHD(t)基因定位在第10染色体长臂端, 其中标记SSR1, RM269, RM258, RM304和RM171位于一侧, 与LHD(t)的图距分别为6.4, 16.6, 18.4, 22.2和26.3 cM; SSR4和SSR5位于另一侧, 与LHD(t)的图距分别为0.6和2.2 cM.该结果为进一步对LHD(t)的克隆和表达研究奠定了基础.     

水稻不完全隐性卷叶主基因rl(t)的精细定位

利用奇妙香(QMX)为轮回亲本, 与卷叶珍汕97B(JZB)杂交并回交的BC₄F₂和BC₄F₃两群体为研究材料, 对卷叶性状进行了遗传分析, 并对卷叶基因进行精细定位. 遗传分析表明, 卷叶性状主要受1对不完全隐性主基因的控制, 命名为rl_(t), 并同时受到数量性状基因和或环境的影响. 利用500个SSR标记和新开发的15个InDel标记, 通过BSA法在卷叶DNA池和平展叶DNA池间筛选到8个多态性标记, 并用MAPMAKER/EXP3.0构建遗传连锁图. 基因定位方法采用复合区间作图法(CIM). 利用BC₄F₂分离群体将rl_(t)初步定位于第2染色体长臂, 位于标记InDel 112~RM3763之间, 两标记之间的遗传距离为2.4 cM, rl_(t)距离InDel 112约1.0 cM. 为精细定位rl_(t), 从BC₄F₂代经标记选择得到1个中度卷叶植株, 自交扩繁成855株个体的BC₄F₃代株系, 另发展4个新的InDel标记. 连锁分析表明, InDel 112.6和InDel 113位于标记InDel 112和RM 3763之间. 利用BC4F3株系中分离出的191个卷叶株和185个平展叶株, 将rl_(t)定位于InDel 112.6~InDel 113之间, 物理距离为137 kb. 对该区段进行了初步的侯选基因分析, 推测rl_(t)可能参与了microRNA(miRNA)系统对叶片发育的调控.     

关联分析定位水稻第4号染色体的芒性基因并结合连锁分析精细定位Awn4.1

芒性是水稻一个重要的驯化相关性状,但目前还没有其精细定位及关联分析的报道.利用303份栽培稻微核心种质材料和一个200株的BC5F2分离群体,考察其芒性表现和基因型,通过关联分析和连锁分析相结合的方法定位水稻第四号染色体的芒性基因.首先,运用logistic回归进行标记与性状的初步关联分析,在第4号染色体上发现了5个关联位点,包括了前人所发现的所有位点.然后,在其中一个位点Awn4.1的区间内加密标记,通过连锁分析与关联分析相结合的策略将芒基因Awn4.1精细定位在330kb的区间内,为克隆芒基因Awn4.1打下基础.结果表明,利用核心种质材料,结合连锁分析与关联分析方法能够更加高效和准确地定位水稻基因.