水稻雄性不育突变体OsMS121的遗传及定位分析

通过射线诱变粳稻9522种子获得一株水稻雄性不育突变体OsMS121．遗传分析的结果显示突变体是单基因隐性突变．细胞学观察发现突变体花粉的萌发孔在发育过程中出现异常．萌发孔的塞子体积较小，且畸形．萌发孔的孢粉素层与野生型相比较为稀疏；环状突起不明显，结构松散，呈颗粒状．用图位克隆的方法将该基因定位在水稻第二条染色体分子标记R2M16—2和R2M18—1之间约200KB范围内．这些结果为该基因的克隆及其在花粉发育中的功能研究奠定了基础。     

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．     

拟南芥抗盐单基因突变体的诱导与筛选

用Co60-γ射线辐照野生型拟南芥种子，将诱变处理后的M一代种子温室种植，收获的M2代种子用于抗盐突变体的筛选，将在200mmol／L盐胁迫条件下筛选出的352株幼苗根仍表现向地性生长或真叶不变为褐色的植株作为可能的突变体，再将这些M2代可能的突变体移苗种植至基质中并收获M3代种子，经对M3代的抗盐性状继续进行检测，最终获得4株100％表现抗盐性状的突变体。     

水稻低温敏感叶色突变体tcd32鉴定与遗传分析

对粳稻"嘉花1号"经60Coγ诱变处理获得的稳定遗传低温敏感叶色突变体tcd32进行了表型鉴定与遗传分析.在20℃条件下,该突变体表现为白色,光合色素含量明显下降,叶绿体发育不完整,植株最终枯萎死亡;在25℃条件下,三叶期之前幼苗表现为黄色,从第四叶开始逐渐转为黄绿色,光合色素含量也明显下降;而在30℃条件下,其表型与野生型(WT)相比没有明显差异.通过对培矮64S与tcd32杂交的F2代分离群体进行遗传分析,结果表明:该低温敏感叶色突变体性状是受一对隐性核基因(tcd32)控制,利用图位克隆技术将tcd32基因定位在水稻第3染色体上顶端537 kb区域内,发现TCD32是一个新的水稻早期叶绿体发育相关基因.     

水稻“9311”突变体库的氯酸盐毒性筛选与分析

【目的】用氯酸盐筛选水稻(Oryza sativa)突变体库,分析氯酸盐对水稻的毒性。【方法】使用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethyl methanesulphonate,EMS)处理水稻材料“9311”种子,构建完成了水稻“9311”突变体库。【结果】通过水培法并利用氯酸盐的特性对诱变材料进行筛选,共筛选了2 361份诱变M2代材料,且与野生型相比获得了40份对氯酸盐表现差异敏感的材料。【结论】研究结果为进一步的材料创建与相关基因克隆提供了基础,也为水稻硝酸盐吸收与转化相关分子机理的研究奠定了基础。     

拟南芥网格蛋白重链突变体的遗传分析

利用PCR方法分离筛选了拟南芥网格蛋白重链T-DNA插入突变体chc1和chc2,并观察了CHC功能缺失后对植株发育的影响.结果表明：拟南芥网格蛋白重链CHC1或CHC2功能缺失引起部分植株发育异常,表现出生长素相关的发育表型,如幼苗子叶出现棒状、喇叭状和扇形等各种异常表型;通过人工杂交未能获得chc1chc2纯合双突变体,表明CHC1和CHC2功能同时缺失可能引起花粉致死或胚胎致死.这些遗传分析结果表明CHC在植物发育过程中具有重要的生物学功能.     

水稻矮秆基因d-ss的遗传分析与克隆

通过γ射线诱变,从粳稻品种9522的M2代中筛选出一株矮秆水稻(Oryza sativa L.)突变体,定名d-ss.d-ss突变体表现为叶色深绿、短宽的叶片、以及小而圆的籽粒.以d-ss突变体与籼稻品种龙特普杂交的F2代群体为基因定位群体,利用InDel分子标记将d-ss突变位点定位在5号染色体上的InDel标记ZZ5-6和ZZ1343之间,物理距离为412kb.最终通过图位克隆的方法获得了此基因,测序结果表明此基因在编码区发生了两处缺失突变.     

基于荧光标记双向筛选的拟南芥CRISPR基因编辑突变体库构建

突变体库是研究基因功能的重要工具。拟南芥种质资源库(ABRC)储藏了几乎涵盖所有基因的突变体材料,其中T-DNA插入突变体占绝大多数。然而,当在T-DNA插入突变体中进行遗传转化或与其他转基因报告系统进行杂交时容易引起转基因沉默,阻碍了相关研究的开展,甚至产生错误结论。甲基磺酸乙酯(Ethyl Methane Sulfonate, EMS)诱变和快中子诱变技术可获得非转基因突变体,但这两种方法均为随机诱变技术,需要通过基因定位来确认突变位点,无法实现基因靶向敲除。CRISPR/Cas9可以对目的基因进行靶向编辑,获得不携带转基因的突变体。拟南芥中尚无利用CRISPR/Cas9进行高通量突变体库构建的报道。本研究共设计900条sgRNAs靶向300个RNA通路相关基因,通过合成sgRNA混池文库、引入DsRed2荧光筛选标记、将DNA条形码和二代测序技术相结合,实现了对转基因阳性苗的高通量鉴定和分型,并对T2代具有发育缺陷的无荧光植株进行负向筛选,成功鉴定到了不含转基因的smd3-b和rlua4突变体。     

离子束诱变小麦突变体叶片的SEM观察

利用扫描电镜对经过离子束处理小麦获得突变体的M1代,M2代,M3代的叶片进行了观察分析,发现突变体叶片与未经注入小麦叶片的表皮毛,气孔大小,气孔密度等有一定差异,因此,通过SEM观察获得的信息对突变体的选育具有重要作用。     

一个水稻苗期白化致死突变体asl6的鉴定及其基因定位

经60Coγ诱变处理粳稻"嘉花1号"得到一个稳定遗传苗期白化致死突变体asl6(albino seedling lethality 6).与野生型(WT)相比,该突变体从发芽出苗起一直表现白化,四叶期逐渐死亡,叶合色素含量几乎没有且没有完整的叶绿体结构.通过qRT-PCR分析发现,与叶绿体发育、叶绿素合成及光合作用相关的基因表达量明显下调.对利用asl6突变体与"培矮64S"杂交获得的F2代分离群体进行遗传分析,发现该突变表型受单个隐性核基因控制.利用图位克隆技术将该asl6基因定位于第2号染色体的InDel分子标记ID31982与SSR分子标记MM5712之间约293 kb的区域内.目前,该范围内没有叶色相关基因的报道,可能为一新的调控水稻叶绿体发育的基因.     

拟南芥叶色突变体ems3的基因定位

ems3是经甲基磺酸乙酯(EMS)诱变筛选得到的一拟南芥叶色突变体.通过背景纯化与遗传分析,发现ems3突变体是单基因隐性控制.利用图位克隆的方法对叶色基因EMS3进行了定位,结果表明:EMS3位于第5条染色体分子标记MHF15和MHF152之间55kb的区间内.生物信息预测,该区间包括有16个基因.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.     

水稻盐敏感突变体ssm1的生理指标分析

探索水稻对盐胁迫的耐受机制,培育高产耐盐水稻是提高盐碱土地利用率的重要手段.通过对甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的种库进行耐盐筛选获得了盐敏感突变体ssm1,该突变体同时具有叶片早衰表型.进一步研究发现,盐处理后突变体中H_2O_2和MDA含量显著高于野生型,总抗氧化能力显著低于野生型.此外,盐胁迫处理6 h后耐盐相关基因MYB2和HKT1.1表达量下调.推测ssm1突变体的盐敏感表型是由于突变体中H_2O_2和MDA的积累导致的膜脂过氧化或膜系统受损,继而造成大量外源Na~+进入细胞导致细胞死亡.通过对盐敏感突变体ssm1的生理指标分析,探究SSM1参与水稻盐胁迫耐受机制,为培育高产耐盐水稻品种提供重要理论依据.     

拟南芥花粉发育相关突变体gpl1的表型分析及遗传定位

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)Col生态型种子为材料,经EMS诱变获得一株后代表型分离比异常的突变体gpl1(group less 1,gpl1),进一步观察发现,其果荚短小萎缩,不能产生种子,花粉败育,成熟花粉粒无细胞核.另外,F1代的表型分析显示gpl1突变体的性状是受隐性基因控制,而F2代的遗传分离比分析显示gpl1突变体不遵循经典的遗传分离比定律.对gpl1基因进行图位克隆,并将其定位于2号染色体上T9J22与F12C20两个分子标记之间202kb的区段内.     

水稻染色质重塑因子OsSWIB1的表达分析及其突变体的创建

SWI/SNF家族是ATP依赖的染色质重塑复合物，对基因的表达调控具有重要作用.为了探究水稻中染色质重塑因子OsSWIB1的功能，对OsSWIB1基因表达模式进行分析.结果表明：OsSWIB1在水稻的叶、叶鞘及穗中表达量较高，而在茎、茎顶端分生组织及根中表达量较低；在水稻不同的生长发育时期，除在苗期表达量较低外，OsSWIB1在分蘖期、孕穗期、抽穗期及灌浆期均有较高表达.此外，OsSWIB1在短日照条件下的表达明显高于在长日照条件下的表达.利用CRISPR-Cas9技术对OsSWIB1基因进行靶向编辑，共获得20株T₀代转基因植株，通过测序分析，鉴定出3个纯合编辑的突变体.对1个杂合编辑突变体的后代进行分离，获得了1个缺失200 bp的纯合突变体.     

利用^60Co-γ射线辐照诱发苦荞突变体筛选高品质种质资源

试验选择3个苦荞品种川荞1号、KP9920、榆6-21为辐射诱变材料,通过用不同剂量的^60Co-γ射线辐照诱发产生突变体,从苦荞突变体的M2代籽粒中选出高黄酮含量的突变体27个,并对其营养成分进行分析,表明辐照处理产生的突变体黄酮、可溶性蛋白、总氮、Zn和Mg含量显著高于对照,而Mn含量显著低于对照,其他营养成分含量变化不明显,以此来筛选出综合品质最好的品种。     

航天诱变向日葵SP_7植株中顶芽突变系的跟踪观察

对经航天诱变向日葵种子的第7代植株进行性状考察,发现来自第6代单株套袋的42株幼苗中有12株第1对真叶表现出明显延长.对这12株进行形态跟踪观察,发现其中仅1株顶芽发育正常;其余11株的顶芽则出现了不同的差异,8株顶芽未发育,2株顶芽仅发育出1片叶片,1株顶芽先瘤化,再长出叶片,最后分化出新芽.虽然变异植株的顶芽的发育具有不定向性,但是随着时间的延长,突变株第1对真叶与子叶之间的部位生长出2个侧芽,这些芽能够正常的发育成独立的茎秆并结实,有很强的增产潜力,为寻找高产向日葵的育种工作者提供好材料.通过观察还发现,所有的突变体的第1对真叶都比正常植株有很明显的延长,在种苗期就可以很容易地把能够发育成2个或3个茎秆的植株筛选出来.     

一种优良半矮秆水稻品种的分离与分子鉴定

株1S是中国南方稻区杂交水稻育种广泛应用的优良籼型温敏雄性核不育系.为了改良其农艺性状,我们采用体细胞无性系诱变方法筛选半矮秆突变体.本文报道了2个体细胞无性系突变体SV1S和SV14S的表型和初步分子鉴定结果.与亲本株1S相比,突变体的高度降低,基部节间长度缩短,节间壁显著增厚,但是上部的节间变化不明显.更重要的是,我们发现赤霉素生物合成途径中的关键酶基因GA20ox-2出现了约200bp的缺失突变,导致该基因在半矮秆突变体中的转录水平降低.研究结果表明,突变体SV1S和SV14S很可能是由于同一缺失突变导致赤霉素合成受阻,从而部分导致了半矮秆性状的出现.然而,2个突变体苗期的高度相同,以及糊粉层细胞!-淀粉酶活性和赤霉素敏感性降低等性状与以前报道的sd-1突变体有所不同.因此,我们推测在SV突变体中可能还存在第二个突变位点.该结果也进一步证实了体细胞无性系诱变在水稻育种中具有良好的应用前景.     

一个新的水稻矮秆突变体sd-sl的遗传与基因定位研究

新的矮秆基因的发掘、研究和利用对水稻育种和植物生长发育机制研究有重要的作用.用60Coγ射线辐照粳稻9522,获得一个能稳定遗传的突变体.该突变体表型为株高较野生型矮,叶片短而微卷.将该突变体与籼稻广陆矮杂交,F2代呈3∶1分离,说明该突变体受隐性单基因控制.通过InDel分子标记对F2代分离群体进行遗传定位,将该基因定位于第6染色体InDel标记OS604附近.随后又发展了多对有多态性的InDel分子标记,将该基因座位精细定位在InDel标记XL6-6和XL6-1之间,AP003490和AP005619上,两个引物之间的物理距离为118 kb.本研究为该克隆基因及其作用机理的探究奠定了基础.     

一个新水稻低温敏感叶色突变体tcm11的鉴定及基因定位

对粳稻"嘉花1号"经~(60)Coγ诱变处理获得的稳定遗传低温敏感叶色突变体tcm11(thermo-sensitive chloroplast mutant 11)进行了表型鉴定与遗传分析.在20℃条件下,该突变体三叶期之前幼苗均表现为黄色,光合色素含量明显下降,叶绿体发育不完整,从第4叶开始逐渐转为浅黄绿色直至最后死亡.而在32℃条件下,其表型与野生型相比没有明显差异,具有低温敏感属性.通过对培矮64S与tcm11杂交的F_2代分离群体进行遗传分析,发现该低温敏感突变体性状是受单个隐性核基因(tcm11)控制,利用图位克隆技术对tcm11进行定位,将其定位在第11号染色体的InDel分子标记ID13252与SSR分子标记MM1361之间一个约1 566 kb的区域内.这也为后续的研究奠定了基础.     

转录因子TDF1对拟南芥雄性不育突变体atms1的温敏调控机制研究

TDF1作为MYB家族的转录因子,参与了胼胝质的降解过程,并控制绒毡层的分化从而影响着花粉粒的正常发育.以一株通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变Col-0野生型拟南芥获得的温敏雄性不育突变体atms1(ambient temperature-sensory male sterility1)对温度敏感机制进行了研究.通过构建TDF1反义RNA表达载体,在atms1突变体背景下抑制TDF1的表达来观察突变体花粉育性的变化,发现在27℃时的atms1突变体花粉的育性得以恢复.这一结果表明在花粉发育的过程中TDF1对ATMS1m具有一定的调控作用.