水稻白化突变体alb21生理特性和基因定位

高等植物叶绿体的正常发育需要叶绿体基因和核基因相互协调,这些基因的突变将导致叶绿体发育的缺陷．通过同位素诱变,获得了1例水稻的白化突变体alb21,其在幼苗时期就表现出白化性状,生长1个月左右逐渐死亡．遗传学分析表明,该突变属于单基因隐性突变;电镜观察表明,突变体细胞内完全丧失了叶绿体结构,只有一些空泡状的结构．突变体中既没有检测出叶绿素a或b,也没有检测出叶绿素合成的前体——原脱植基叶绿素a,说明此突变体的叶绿素合成途径受阻．因此,推测Alb21基因的突变,导致叶绿体发育受阻,叶绿素a或b以及叶绿素合成的前体——原脱植基叶绿素a不能合成．利用本实验室开发的水稻InDel分子标记,将该突变基因定位在第3条染色体上分子标记R3M51—2与R3M52—5之间约1520kb范围内．这些结果为该基因的克隆及叶绿体发育过程中的功能研究奠定了基础．     

拟南芥bHLH家族转录因子DYT1在花药发育过程中调控胼胝质降解

胼胝质的合成和降解是雄配子体减数分裂过程中的一个重要特征,对后期花粉成熟有重要作用．在此研究中,分离到了一个雄性不育突变体ms157,该突变体的绒毡层分化及胼胝质降解过程出现异常,导致花粉败育．图位克隆和遗传分析表明：MS157基因与bHLH家族转录因子DYT1（At4g21330）是同一基因．因此,将ms157突变体改名为dyt1-2．反式激活作用实验揭示了DYT1的激活功能域位于基因的250～504bp之间．通过酵母双杂交实验发现DYT1蛋白在体内可以形成同源二聚体来执行其功能．RT—PCR及定量PCR分析表明胼胝质酶相关基因A6的表达在突变体背景下严重下调．因此,DYT1通过调控胼胝质的降解来影响花药发育过程．     

拟南芥雄性不育突变体 pmi1 的遗传与定位

通过甲基磺酸乙酯（简称EMS）诱变拟南芥Col－0种子获得一株隐形雄性不育突变体pollen mitosis1,pmil．遗传分析结果显示突变体为配子体遗传．细胞学观察发现突变体花粉粒发育出现异常：细胞塌陷,细胞核在单核靠边期后和花粉第一次有丝分裂（简称PMI）前的时间段发生降解．通过图位克隆方法将该基因定位在分子标记T19L18和T1D16之间,物理距离55Kb．测序分析证明这55Kb区间中的ERECTA基因的编码区在3067bp的位置发生单碱基替换,C／G变为A／T．由此说明ERECTA基因在拟南芥从单核小孢子到二细胞花粉的发育过程中起着重要作用．     

拟南芥雄性不育突变体opw(only pollen wall)候选突变基因的克隆

在T-DNA插入突变体Salk_059463株系的群体中,筛选到两株雄性不育突变体,对TDNA序列上的一对引物进行PCR鉴定,结果表明:其基因组中没有T-DNA插入.遗传分析表明这两株雄性不育突变体由同一单个隐性基因控制,引起不育的主要原因是从花药发育的第8期开始,小孢子细胞质内容物逐渐减少直至消失,到花药发育的第12期,药室内的小孢子只剩下一个花粉壁空壳,故该突变体命名为opw(only pollen wall).利用图位克隆的方法对OPW基因进行了定位,结果表明OPW基因位于第二条染色体上分子标记T28M21和T3G21之间的12 kb区间内,该区间内一共有21个基因注释.通过克隆区间内的基因并测序发现opw-1突变体基因组中At2g40140基因编码序列的外显子在第289和第290个碱基之间插入了一个A碱基,而opw-2突变体基因组中At2g40140基因编码序列的外显子在第412和第413个碱基之间插入了一个T碱基,造成的编码序列移码使第424至第426碱基成为终止密码子,故At2g40140是编码OPW的候选基因.     

60Co γ-Ray射线诱变水稻突变体的分离和遗传学初步分析

为了研究水稻发育的分子机制,我们利用γ射线对粳稻品种9522进行诱变,共诱变了3 000 g种子,M1代单株收种,M2代移栽5 963个株系于上海农科院.在M2代中筛选突变体,并在M3代中复选,最终得到了叶、株型育性等各类形态突变体666份.对其中162株突变体进行了遗传分析,有53.61%的突变体出现3∶1的分离,这些突变体是隐性的单位点突变.同时,这些突变体的分离也为水稻功能基因分离和功能鉴定等研究打下了良好的基础,并为水稻发育的研究提供了宝贵的材料.     

水稻(Oryza sativa L.)雄蕊发育的亚显微结构研究 Ⅱ、花粉粒萌发孔及内壁的形成

本研究用电子显微镜观察了水稻花粉粒萌发孔的形成过程;探讨了荫发孔各部分的发生、发育和亚微结构与功能;还讨论了花粉内壁的形成和作用;并与前人研究的某些观点作了比较.目前国内外有关花粉荫发孔发育的亚微结构资料甚少.涉及禾本科的仅见有早熟禾(Rowley1964)、玉米(Skvarla 1966)、和高梁(Christensen 1974).对孔的形成过程叙述得比较详细的只有高粱一种,但对萌发孔的亚微结构与功能的关系均未见有论述.在探索水稻萌发孔发生和发育的过程中,我们发现与前人的研究结果不尽相同.对水稻花粉内壁的形成与机能亦阐述了与其他作者的不同观点.     

水稻光敏色素A的克隆及其在光形态建成中的作用

克隆了OsPHYA基因，分析光暗诱导下该基因的表达、极低辐照度反应（VLFR）条件下萌发率测定、VLFR和高辐照度反应（HIR）条件下胚芽鞘伸长以及白化苗转绿过程中叶绿素含量测定等实验. 结果表明，OsPHYA基因在黑暗条件下根、茎和叶中的积累水平高于光照处理；OsPHYA在VLFR下能促进水稻种子萌发；而在VLFR和HIR反应中，OsPHYA抑制水稻胚芽鞘的伸长.对OsphyA突变体和野生型的主要农艺性状进行了比较分析，发现2种基因型仅在每株穗数方面有一定差异，说明光敏色素A对水稻农艺性状的影响不明显.     

凤尾丝兰花粉形态的研究

借助光学显微镜和扫描电镜对凤尾丝兰花粉形态进行了观察，该种植物花药内具多种类型花粉，有舟形、球形、近球形，萌发孔有远极单沟、无萌发孔、远极单沟—拟沟三种类型．外壁纹饰有网纹、脑纹．根据花粉形态特征，对其花粉萌发孔演化趋势进行了探讨．     

水稻高温白化复绿突变体tcd52的遗传分析和分子定位

粳稻品种“嘉花1号”经甲基磺酸乙酯（EMS）化学诱变处理,获得一个稳定遗传水稻幼苗高温白化复绿突变体tcd52.该突变体在高温（>24℃）条件下,二叶期叶色呈白色失绿,三叶期开始复绿,四叶期后与野生型没有明显差异;而在低温（20℃）条件下,tcd52突变体苗期叶色与野生型一致呈绿色,无白化现象.利用该突变体tcd52与“培矮64S”杂交构建F₂遗传群体,发现苗期的高温白化复绿叶色性状受到一对隐性核基因控制,并将该突变基因（tcd52）定位在水稻第5染色体上的ID05M16025和ID05M16113分子标记之间的127 kb区间内,经测序推定突变基因是编码PPR蛋白的基因LOC＿Os05g49920.结果表明：tcd52是一个受高温响应且影响水稻早期叶绿体发育的关键基因.今后将进一步对tcd52基因进行研究,以加深了解温度对水稻叶绿体分子发育机理.     

拟南芥雄性不育基因ds254的定位及其表达模式

通过Ac／Ds转座子系统的诱变，得到拟南芥突变体DS254．它的发育进程比野生型慢，植株比野生型矮小，连座叶柄比野生型的短，花苞数目比野生型的多，分枝的数量比野生型的多，且雄性不育．遗传分析表明突变体属于隐性单基因突变，稳定遗传，并且与Ds是紧密连锁的。可能是Ds插入直接引起的突变．TAIL—PCR的方法将该基因定位在第4条染色体上．Ds上携带的GUS基因表迭的初步分析表明，GUS基因在突变体的花药和连座叶中表达，说明该基因也可能在这些部位表达．突变体的表型分析结果说明该基因可能在植物的许多发育过程中起作用．     

拟南芥雄性不育突变体ms1521的基因定位

ms1521是经EMS诱变筛选得到的一拟南芥雄性不育突变体,通过背景纯化与遗传分析,发现ms1521突变体是受隐性单基因控制,形态学观察表明：突变体的花缺失部分花瓣,雄蕊比较短,花药肥大,部分雄蕊的花药成丝状,利用图位克隆的方法对不育基因MS1521进行了定位,结果表明：MS1521位于第一条染色体分子标记F17F8Alu1和T19E23之间161kb的区间内,数据库预测,其中有11个与花发育有关的基因,试验将有助于对目的基因的克隆,控制花器官研究和雄性不育分子机制的研究。     

拟南芥雄性不育突变体nps的基因定位

nps是经EMS诱变筛选得到的一拟南芥雄性不育突变体．通过背景纯化与遗传分析，发现nps突变体是受隐性单基因控制．形态学观察表明，突变体的花缺失花瓣和雄蕊，主要由两轮萼片和一轮肥大的雌蕊组成．利用图位克隆的方法对不育基因NPs进行了定位，结果表明NPS位于第五条染色体上分子标记F15L12和MHJ24之间1378kb的区间内．数据库预测该区间内包含10个与花发育ABC模型相关的基因，因此，对NPS基因的研究有助于深入了解拟南芥的花发育过程与花器官形成．     

Genetic analysis and fine mapping of an enclosed panicle mutant esp2 in rice （Oryza sativa L.）

The phenomenon of panicle enclosure in rice is mainly caused by the shortening of uppermost internode.Elucidating the molecular mechanism of panicle enclosure will be helpful for solving the problem of panicle enclosure in male sterile lines and creating new germplasms in rice.We acquired a monogenic recessive enclosed panicle mutant,named as esp2 (enclosed shorter panicle 2),from the tissue culture progeny of indica rice cultivar Minghui-86.In the mutant,panicles were entirely enclosed by flag leaf sheaths and the uppermost internode was almost completely degenerated,but the other internodes did not have obvious changes in length.Genetic analysis indicated that the mutant phenotype was controlled by a recessive gene,which could be steadily inherited and was not affected by genetic background.Apparently,ESP2 is a key gene for the development of uppermost internode in rice.Using an F 2 population of a cross between esp2 and a japonica rice cultivar Xiushui-13 as well as SSR and InDel markers,we fine mapped ESP2 to a 14-kb region on the end of the short arm of chromosome 1.According to the rice genome sequence annotation,only one intact gene exists in this region,namely,a putative phosphatidylserine synthase gene.Sequencing analysis on the mutant and the wild type indicated that this gene was inserted by a 5287-bp retrotransposon sequence.Hence,we took this gene as a candidate of ESP2.The results of this study will facilitate the cloning and functional analysis of ESP2 gene.     

花粉壁发育相关基因的研究进展

花粉壁是植物花粉发育、受精及抵抗外界环境伤害所不可缺少的结构．花粉壁结构复杂,其形成过程包括初生外壁的形成、孢粉素前体的生物合成和孢粉素在花粉表面的沉积,以及花粉壁内层的形成等过程．对花粉壁形成与发育具体机制的解析,迫切需要对花粉壁初生外壁、花粉外壁、花粉壁内壁形成过程中一系列功能基因及其信号转导研究的突破．综述了近年来对花粉壁发育相关基因的克隆及其功能研究的最新进展,并对花粉壁发育的分子机制进行了有益的探讨．     

白菜型油菜核育性相关基因片段的克隆与序列分析

通过ＲＡＰＤ标记,所获得的与育性基因紧密连锁的基因片段进行克隆与序列分析,结果表明,该育性基因片段为与油菜小孢子发育早期ＢＰ４调控基因５８％同源,并含有一ＭＡＰＤＳ盒高度同源的保邓列。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交结果表明该基因为单拷贝基因。     

植物雄性不育的原因及类型分析

论述了植物雄性不育的原因、类型及显性和隐性核基因控制雄性不育,重点介绍线粒体、叶绿体、质粒等对雄性不育的作用,从分子水平上进行了分析.对温敏和光敏型雄性不育也作了介绍.从而展示了诱导植物雄性不育和不育材料用于育种的光明前景,并提出了研究中尚存在的问题.     

遗传定位一个花粉发育相关的拟南芥新基因SPG1

通过EMS诱变获得一个拟南芥突变体shrunken pollen grain1,spg1.根据横切片的观察结果,与野生型相比较,突变体观察到异常的花粉粒.遗传学的实验表明:spg1突变现象由一个隐性的单基因控制.通过图位克隆的方法,spg1突变位点定位在3号染色体的分子标记3-AL138638-6632和3-AL353865-6814之间大约427kb的区间内.生物信息学的分析表明,在这个区间内没有任何已知的与育性相关的基因.以上结果说明SPG1是一个控制拟南芥雄性不育的新基因.