籼稻93-11辐射诱变突变体库的创建及其筛选

人工诱变突变体库是植物种质资源创新和基因组功能分析的有力工具。本研究以具有优异农艺性状且已完成基因组测序的籼稻常规品种93-11(O.sativa ssp.indica cv.93-11)为材料,创建了一个包含3617个家系的辐射诱变突变体库。通过在M2和M3代各生育期的筛选,从该突变体库中获得308个表型稳定的突变体。这些突变体的表型可以分成15类,包括株高、分蘖数、株型、穗型、小穗结构、育性、叶色、叶型、抽穗期、苯达松抗性等,突变频率为0.03%~2.74%。使用反向遗传学策略,鉴定出了2个雄性不育突变体和2个苯达松敏感突变体中的基因突变位点。其中,2个雄性不育突变体的突变表型是由于CYP704B2分别在第3和第4外显子发生碱基替换和片段缺失造成的,而2个苯达松敏感突变体的突变表型是由于CYP81A6中第1和第2外显子分别缺失了一个7bp和一个23bp的片段造成的。4个突变体家系中野生型和突变体植株的分离比均符合3∶1,属单基因隐性突变。这一籼稻突变体库将有助于籼稻基因组的功能分析,并且为水稻遗传改良提供了有价值的材料。     

水稻新裂颖突变体sg1的遗传分析与基因定位

从中籼3037辐射突变体库中获得一个颖花开裂突变体(split glume1,sg1),表型分析发现该突变体不仅颖壳异常,且伴随着生育期提前,植株变矮,颖花退化等现象,结实率也显著降低。遗传分析和分子生物学分析结果表明该突变受1对隐性核基因控制,并最终将其定位在水稻第1染色体上分子标记M1-z21与M1-z27之间,物理距离约为47kb,这是一种控制颖花发育的新基因,通过预测发现该区段内存在6个开放阅读框。     

一个水稻类病条纹斑突变体的鉴定和遗传定位

 粳稻品种嘉花1号经60Co γ射线辐射诱变后获得一个水稻类病斑突变体MR07, 暂命名为lms1。该突变体的病斑在全生育期均表现,属于扩散型类病斑突变体。生理和组织化学分析表明,该突变体在高温条件下（30℃）培养时只表现为白色条斑,低温条件下（20℃）培养时表现出细胞自主性死亡的坏死病斑。遗传分析表明,该突变体受1对隐性核基因控制。以lms1突变体与籼稻9311、培矮64S杂交的两个F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记和Indel标记将该基因定位在第6染色体上,位于标记InDel1和MM0112-4之间,其物理距离为400 kb。     

60Coγ射线照射大豆植株的诱变效果

利用 60 Coγ射线 3 0、50 Gy照射大豆苗期植株 ,对 M1代 (照射当代 )大豆的生长发育、籽实产量有抑制作用 ;出现 2个以上的生长点等形态变异。 M2 代幼苗出现 1 -3片真叶 ,子叶连体或皱折。同一剂量条件下 ,小剂量率高于大剂量率的诱变效果。照射大豆植株能提早熟期 ,提高大豆籽粒蛋白质含量。在 M8代筛选出熟期早 2周左右的高蛋白质的突变体 ,96-3 1 91 ,蛋白质含量达 4 9.84 %。     

水稻黄绿叶突变体w390的遗传分析和基因定位

通过60 Co-γ辐射诱变籼稻中恢8015获得了一个在全生育期叶片均呈黄绿色的突变体w390。与野生型相比,突变体中检测不到叶绿素b的存在,且叶绿素a和类胡萝卜素的含量分别降低了50.6%和44.8%;主要农艺性状调查结果显示,突变体的株高、单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数较野生型分别降低了12.0%、22.3%、18.5%和27.6%;透射电镜结果显示:突变体的类囊体数量明显减少,基粒垛叠方向异常;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制。利用突变体与粳稻日本晴杂交构建的F2群体,将突变基因定位至水稻第10染色体长臂约71.8kb的区域内。对该区间包含的15个ORFs进行序列分析,发现突变体中编码叶绿素酸酯氧化酶1(chlorophyllide a oxygenase 1)的基因OsCAO1的第8外显子发生了两个单碱基突变,导致第394和396位的亮氨酸和甘氨酸分别突变为组氨酸和谷氨酸,推测该突变基因是一个OsCAO1功能丧失的新等位基因。     

高油玉米突变体子粒油分QTL定位

以EMS诱变获得的高油玉米突变体ce03005为材料,对子粒油分含量进行遗传分析,并以B73×ce03005的BC群体构建连锁图谱,考察玉米167个BC1S1家系的油分含量的变化。结果表明,利用101个SSR标记,所构建遗传图谱总长度为1 611.7 c M,标记间平均距离为15.9 c M。用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到5个控制子粒油分含量的主效QTL和6个微效QTL,分别位于第1、6、7染色体上;所有QTL位点的含油量正向贡献均来自高油突变体;单个油分QTL的贡献率变幅为4.58%~18.62%。     

大豆“冀黄13”突变体筛选及突变体库的建立

利用甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)、叠氮化钠(sodium azide,NaN3)和N离子束分别诱变处理大豆品种"冀黄13"的种子。经M2选择,M3、M4代验证,共筛选出茎器官突变体15份,叶器官突变体19份,花器官突变体31份,种子器官突变体3份以及成熟期突变体18份,其中有9份突变体属于复合性状的突变,最终获得77份稳定遗传的突变体。通过F2群体的表型分析,确定1份雄性不育突变体和1份黑种皮色突变体的表型均由单隐性基因控制。本研究所获得的突变体和所构建突变体库将为大豆功能基因组学研究和遗传改良奠定基础。     

旱稻品种IRAT109辐照诱变突变体的筛选和鉴定

利用γ射线辐照处理旱稻品种IRAT109的干种子样品,加代至M2后混收种子,分批在水田和干旱胁迫条件下种植M3群体,通过苗期、分蘖期和抽穗期的观察获得突变单株,加代繁育至M5后考查可稳定遗传的突变性状,共获得260份不同性状的突变体。介绍了其中部分突变体在叶片、茎秆、穗部、籽粒形态和抗旱性等方面表现,配制个别突变体与野生型的F2群体并初步观察分离比例。讨论了筛选抗旱性相关突变体的技术困难和该套突变体群体的应用价值。     

水稻D1基因新等位突变体的鉴定与功能分析

【目的】株高是作物重要的农艺性状,挖掘株高控制基因并解析其分子功能,可为作物高产育种提供更多有用的基因资源。【方法】利用EMS诱变水稻日本晴获得的矮化突变体d1-11为材料,进行表型和细胞学观察,通过图位克隆的方法鉴定d1-11基因并对基因表达、激素含量和抗旱性进行了分析。【结果】d1-11突变体表现出植株矮化、叶片变短变宽和籽粒形态变圆表型;d1-11突变体叶片中脉萎缩,大脉和小脉数量和面积减少,导致叶片形态变异。d1-11基因被定位到水稻5号染色体R5M15.2和R5M15.8两个分子标记之间;图位克隆结果表明d1-11突变体中D1基因第11外显子和内含子交界处单碱基替换导致基因功能缺失。D1基因在苗期各组织中表达量较高,从分蘖期开始表达量降低;外源脱落酸(ABA)处理24 h后诱导D1基因表达,外源赤霉素(GA)处理抑制D1基因表达,盐胁迫处理24h诱导D1基因剧烈上调表达。d1-11突变体植株GA、油菜素内酯(BR)和生长素(IAA)等激素含量均上升,叶片相对含水量上升、叶片失水速率降低,植株对干旱胁迫抗性显著增强。【结论】鉴定到水稻D1基因新等位突变d1-11,发现d1-11...     

EMS诱导的盛农1号小麦突变体筛选与鉴定

突变体诱导是创造小麦遗传材料和选育新品种的重要途径之一。通过甲基磺酸乙酯（EMS）处理高产、抗白粉病品系盛农1号,从4 500个M₂代穗系中筛选出174个突变体穗系,突变率为3.86%。其中,穗部突变体32个,突变率为0.71%;叶部突变体47个,突变率为0.89%;茎部突变体22个,突变率为0.49%;育性和成熟期突变体12个,突变率为0.27%;其他类型突变体11个,突变率为0.24%;农艺性状优于对照盛农1号的突变体57个,突变率为1.27%。经过M₃代验证及生物学性状和农艺性状调查,获得可稳定遗传的株系18个,其中,穗部突变体6个,茎秆突变体1个,叶部突变体6个,早熟突变体3个,晚熟突变体2个。农艺性状分析表明,穗部突变体SS4、SS5、SS6和SS16的小穗性状优于盛农1号。这些新突变体为小麦品种改良和遗传研究提供了新的材料。     

白燕2号EMS突变体的形态鉴定与遗传变异分析

为促进燕麦的遗传改良,采用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate,EMS)处理裸燕麦品种“白燕2号”种子,构建燕麦EMS突变体库,对获得的M²代突变体的形态特征进行调查鉴定,估计突变效果并采用内含子切结点引物和长随机引物的PCR技术分析M²代突变体间的遗传多态性。结果显示,所创制的燕麦突变体库的M²代个体间表现出了丰富的遗传变异,变异的总频率为 7.17%。采用15个内含子切接点引物和长随机引物对其中39个突变体株系进行PCR检测,共扩增出99条谱带,其中多态性条带65条,多态性条带比率为65.7％。突变体株系间的遗传相似系数为0.667～0.973,表现出丰富的遗传变异。表明构建的燕麦EMS突变体库具有丰富的突变类型,可用于燕麦重要性状突变体的筛选和候选基因的功能分析。     

大麦EMS突变体库构建和突变体筛选

为研究大麦重要功能基因并给大麦遗传育种提供新的种质资源,通过甲基磺酰乙酯(EMS)诱变处理优质、高抗黄花叶病大麦品种苏啤6号,从2400个M_2代株系中筛选出152个突变株系,突变频率为6.33%。其中,幼苗习性突变株系36个,突变率为1.50%;叶部突变株系34个,突变率为1.42%;茎部突变株系33个,突变体率为1.38%;穗部突变株系22个,突变率为0.92%;成熟期和育性突变株系27个,突变率为1.13%。经过M_3代验证,获得可稳定遗传的各类突变株系43个。     

甘蓝型油菜EMS突变体库构建及抗除草剂突变体筛选

为了利用诱变技术快速创造变异类型丰富的油菜新材料用于油菜遗传改良,分别用0.4%、0.8%、1.0%和1.2%的EMS（甲基磺酸乙酯）溶液对甘蓝型油菜中双9号种子进行诱变处理。结果发现：（1）1.0%的EMS溶液是处理中双9号干种子的最适浓度,4种不同浓度处理M2代表型变异率依次为11.26%、14.82%、27.19%和12.38%;（2）EMS诱变具有器官特异性;（3）M2代突变体库中筛选到3株苯磺隆抗性突变体,突变率约为10-4。现已创建了包括子叶、叶片、花器、株型、角果等多器官变异类型的突变体库,为油菜遗传研究提供了丰富的种质资源。      

Selection and morphological characterization of induced determinate mutants in sesame

The indeterminate growth habit of sesame (Sesamum indicum L.) causes non-uniform ripening of the capsules. As a solution to this problem, breeding for a determinate growth habit in sesame has become an active area of research after the discovery of dt-45, which was the first determinate mutant. The current study aimed to select new determinate mutants in locally adapted genetic backgrounds, and to describe their morphological characteristics and frequency. Consequently, the seeds of four sesame cultivars (Muganlı-57, Özberk-82, Çamdibi and Gölmarmara) were irradiated with doses of gamma rays (150-750 Gy) in two separate sets during 1994 and 1995, respectively, and the M1 populations were grown. The M2 populations were produced from the M1 progenies in both sets of experiments and also from the bulk population in the first set. Three true botanical determinate mutants (dt-1, dt-2 and dt-3) of Muganlı-57 and three short flowering period leafy determinates (dt-4, dt-5 and dt-6) of Çamdibi were selected in the M2 generations grown in Antalya, Turkey, in 1995 and 1996, respectively. Furthermore, these mutants were confirmed to breed true in the M3 and subsequent generations. Other cultivars did not yield any mutants of interest. The dt-1 mutant was similar to dt-45 and was free from the drastic changes caused by irradiation with 150 Gy. By contrast, the dt-2 and dt-3 mutants showed deformed multicarpellate capsules that were selected at the higher gamma-ray doses (300 and 400 Gy, respectively). The true botanical mutant character was recessive and monogenic, as revealed by the segregation of the M2 and M3 families. The mutation frequency for the true botanical determinates was 1.8 × 10⁻⁴ in both sets of cultivars and doses. The mutant frequency for the short flowering period mutants that were selected in the bulk population was 2.9 × 10⁻⁵. This study proved that the selection of unique mutants with a determinate growth habit is not a matter of chance; rather, it depends upon population size, the response of the cultivars to effective mutagenesis and careful screening.     

花生EMS诱变体系的探索及突变体鉴定

突变体创制对花生遗传改良和功能基因组学研究具有重要意义。为获得最佳诱变效果，本研究对不同基因型花生品种的EMS诱变条件进行摸索，发现花育22号、花育71、花育9301、狮头企和伏花生的最适诱变浓度分别为0.4%、0.5%、0.3%、0.5%和0.3%。通过对最适EMS浓度诱变处理下苗期芽长、株高、根长及根数目分析，发现5个品种虽然都能正常成苗，但均受到较严重的损伤。在预实验基础上，用浓度为0.4%的EMS溶液处理了大约5000粒花育22号种子，M1及M2世代性状调查显示突变群体表型丰富，出现株高、株型、荚果、籽仁、分枝数、叶形等表型变异株系，表型变异率为12.9%。本研究为花生遗传改良和功能基因组学研究提供了丰富的种质材料。     

CRISPR/Cas9系统编辑水稻Wx基因

【目的】 直链淀粉含量与稻米品质密切相关。Wx基因是控制水稻直链淀粉合成的主效基因,通过对Wx基因定点编辑以获得稳定遗传、直链淀粉含量适宜的突变体。【方法】 构建CRISPR/Cas9表达载体pGK03-Wx-gRNA (靶点1和2分别在Wx基因第1和第2外显子),利用工程菌EHA105遗传转化超级稻楚粳27,潮霉素筛选获得转化株系,对转化株系及其后代进行分子检测、测序、基因表达和遗传稳定性分析以及直链淀粉含量测定。【结果】 获得9个独立的T₀代转化株系,靶点1(L1~L5) 5个株系,突变频率100%,靶点2(L6~L9) 4个株系,突变频率75%。由T₀代突变体衍生出T₁和T₂代株系,测序发现T₀、T₁和T₂代株系出现缺失(单、双、多碱基缺失)和单碱基插入两种突变类型;T₀至T₁代部分株系(L1、L2、L3和L6)发生再编辑,T₁至T₂代遗传稳定。与野生型相比,突变株系RNA水平Wx基因表达量显著下降(P<0.01),稻米直链淀粉含量显著降低(P<0.01),从17.5%降到1.93%。【结论】 利用CRISPR/Cas9系统成功编辑水稻Wx基因,获得了稳定遗传、低直链淀粉含量的突变体,为稻米品质改良提供了材料。     

叠氮化钠诱变普通小麦陕农33突变体库的构建和初步评估

为了用叠氮化钠(NaN3)构建一个小麦突变体库,分别用浓度为0、5、10、15、20 mmol·L-1的NaN3处理普通小麦陕农33的种子,检测了各处理发芽指标和田间M1群体的生理及形态特征。结果表明,10mmol·L-1的NaN3是诱变普通小麦较适宜的浓度。在以10mmol·L-1的NaN3诱变普通小麦得到的M2群体中发现了322份茎、叶、穗和其他性状变异的突变体,其中204份茎秆性状突变、65份叶片性状突变、24份穗部性状突变和115份其他性状突变,突变频率分别为5.18%、1.65%、0.61%、2.92%。采用RAPD分子标记技术估计该群体的突变密度为1/57.0kb。经M3代田间鉴定,共获得可遗传突变株系58个。本研究所构建的突变体库可为小麦功能基因组学研究和小麦育种提供材料。     

小麦乙烯响应转录因子基因 wfzp突变体颖果发育的研究

小麦WFZP基因编码的乙烯响应因子是植物中特有的转录因子，参与果实成熟、花叶器官衰老、脱落和种子发育等过程。为探明 wfzp基因突变对小麦颖果发育的影响，以甲基磺酸乙酯诱变的两个 wfzp基因突变体（ wfzp1和 wfzp2）和野生型小麦品种济麦22为材料，运用树脂超薄切片和显微观察技术观察小麦WFZP基因突变体颖果的形态结构发育特征。结果显示， wfzp突变体颖果发育有如下特征：（1）在颖果发育早期，两个突变体的外果皮发育进程较快，中果皮降解时间提前； wfzp1内果皮管细胞消失较快，与 wfzp1突变体相比， wfzp2突变体的管细胞发育缓慢；（2）两个突变体胚乳细胞的分化和发育明显较快，细胞中淀粉和蛋白体的积累量明显增多，细胞的充实度高，尤其在 wfzp2突变体中表现较为明显；（3）两个突变体胚乳传递细胞与糊粉层传递细胞的生长分化进程加快。研究结果为进一步探究乙烯响应转录因子调控小麦颖果发育提供了形态学参考。