水稻雄性不育突变体802A的遗传分析及基因定位

 【目的】对雄性不育突变体802A进行表型鉴定和遗传分析,并对不育突变基因进行分子标记定位。【方法】调查802A突变体的花粉育性、形态特征和主要农艺性状,同时对其不育性状进行遗传分析,并以802A/Ⅱ-32B F2和802A/02428 F2为定位群体,运用SSR、InDel等分子标记进行基因定位。【结果】802A突变体的花药瘦小、干瘪、不开裂,外观呈乳白色,花粉以典败为主,属于普通雄性不育类型。同时,该突变体还表现颖壳变细、扭曲,剑叶变短、变窄、内卷,穗颈包颈等特征。遗传分析表明,802A的雄性不育性状由1对隐性核基因控制。该不育突变基因定位于第3染色体长臂的SSR引物RM3513附近,InDel标记S2和S5之间,该基因与这2个InDel标记的遗传距离分别为0.6和0.3 cM,并且与InDel标记S3和S4在167株F2不育单株中共分离。【结论】通过与迄今已报道的水稻雄性不育基因比较,认为802A所携带的突变基因是一个新的水稻隐性核不育基因,暂命名为ms92(t)。     

水稻白化转绿基因gra75的精细定位和生理特性分析

【目的】对水稻白化转绿突变体gra75（green-revertible albino 75）进行基因定位,并对其生理特性进行分析。【方法】利用EMS处理粳稻品种日本晴（Nipponbare）的迟熟突变体10079,从后代中获得一个白化转绿突变体gra75。对该突变体的形态特征、生理特性及主要农艺性状进行观察与分析,并应用（gra75/浙辐802）的F2群体精细定位目标基因,遴选候选基因。【结果】gra75突变体叶片从第4叶开始表现出白化性状,从第8叶开始恢复到正常绿色,之前白化的叶片也会逐渐转为淡绿色,成熟期主要农艺性状与野生型没有明显的差异。突变体苗期白化叶的叶绿素和类胡萝卜素含量显著下降,叶肉细胞中叶绿体数目减少,并且叶绿体形态发育不饱满,类囊体片层、基粒和淀粉粒数目减少。遗传分析表明该性状是由1对隐性核基因控制,该基因位于第6染色体短臂InDel标记HC1和HC2之间,遗传距离分别为0.06 cM和0.6 cM,物理距离为120 kb。对该区域候选基因分析和测序,发现LOC_Os06g07210基因（编码核糖核苷酸还原酶大亚基RNRL1）在编码区第716位碱基C突变成T,导致其编码蛋白第239位的丙氨酸（Ala）突变成缬氨酸（Val）。【结论】gra75突变体基因与已报道的水稻淡绿叶基因V3（Virescent3）为等位基因,但gra75突变体苗期的白化转绿性状能稳定表达,且白化表型对后期的主要农艺性状影响不显著,故该突变基因作为叶色标记基因在水稻遗传育种中具有较大的应用价值。     

水稻开颖半不育突变体的观察、遗传分析和基因定位

【目的】通过对一份航天诱变水稻（Oryza sativa L.）开颖半不育突变体ohss（open-hull semi-sterility）进行形态特性调查、遗传分析和基因定位,筛选候选基因,为下一步基因克隆和功能分析奠定基础。【方法】以籼稻品种航恢七号为材料,通过“神舟八号”飞船搭载,诱变获得一份水稻开颖半不育突变体ohss。对其进行形态特征解剖观察,分析颖花器官发育突变特点。调查突变体和野生型的花粉可育率、自然结实率和套袋自交结实率,对其育性进行鉴定。随机选取5个成熟单株,考察穗部谷粒相关性状并进行统计分析。通过覆盖全基因组的SSR分子标记检测,解析空间诱变的分子变异效应。以航恢七号、Francis和02428与突变体ohss配制杂交组合,观察F₁和F₂植株的花器官表型,进行?²测验,对突变性状进行遗传分析。以02428/ohss的F₂分离群体作为目标基因定位群体,同时利用SSR标记以及新开发的多个InDel分子标记开展基因定位研究。利用RAP水稻基因组注释数据库对定位区间的候选基因进行预测,通过序列比对和基因表达分析筛选候选基因。【结果】开颖半不育花器官突变体ohss与野生型相比,抽穗期穗部明显包茎,颖花发育出现异常,内外稃片瘪弱、扭曲变形且开裂不抱合,颖花内部发育类似内稃状的器官,部分颖花没有内稃的分化。ohss发育异常颖花中可育花粉率58.74%,导致单株结实率、穗重、穗实粒数与野生型相比极显著降低。全基因组SSR标记检测表明突变体ohss总变异频率为0.0336,除了第7、12染色体未检测到突变位点,其他染色体上检测到突变频率范围为0.0143-0.0889。遗传分析结果显示ohss的开颖半不育表型受单隐性核基因ohss(t)控制,并将ohss(t)定位在水稻第3染色体上2个InDel标记InDel6043和InDel6070之间约27.6 kb的物理距离内。该区域有3个预测注释基因,序列比对和表达分析表明突变体ohss的OsMADS1编码区及启动子序列未发生突变,但是表达模式发生强烈改变。【结论】开颖半不育的花器官发育突变体ohss受单隐性核基因ohss(t)控制,ohss(t)定位在水稻第3染色体上InDel6043和InDel6070标记之间约27.6 kb的物理距离内,其OsMADS1的编码序列及5′UTR区未发生碱基突变但表达受到强烈抑制。     

水稻闭花授粉基因cl7(t)的遗传分析与基因定位

【目的】鉴定、遗传分析和定位水稻闭花授粉突变体新基因,了解水稻开花机理,利用闭花授粉基因防止转基因作物花粉漂移。【方法】通过EMS对优良粳稻品种H02进行诱变,发现了一个新的闭花授粉突变体8m30。利用突变体8m30与正常开花授粉材料广恢102配制的杂交种和相应的自交分离群体,采用形态特征观察、杂交后代的表型分离统计和遗传分析、基于图位克隆的基因定位等技术方法,对突变体8m30的表型、遗传和基因定位进行研究。【结果】突变体8m30与野生型H02相比,株高变矮,株型变紧,穗着粒密,在整个抽穗授粉过程中,颖花不张开。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,位于第7染色体长臂的RM21964和RM234之间,遗传距离分别为0.1 cM和0.3 cM,两者间的物理距离为160 kb,与标记RM21971共分离,是一个尚未报道的基因,暂命名为cl7(t)(Cleistogamy 7(t))。【结论】水稻闭花授粉突变体8m30由位于第7染色体1对隐性核基因控制,位于第7染色体的RM21964和RM234之间160 kb范围内。     

一个水稻短根毛突变体的鉴定和基因定位

 【目的】鉴定和克隆水稻根毛突变体新基因,了解水稻根毛发育的分子遗传机理。【方法】通过T-DNA插入获得短根毛突变体。采用溶液培养、形态特征观察、杂交后代的表型分离统计及基于图位克隆技术的基因定位等方法,对突变体Ossrh1的表型、遗传和基因精细定位开展研究。【结果】突变体在苗期表现为根毛长度变短,只有野生型长度的36%左右,遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制,利用Ossrh1和籼稻品种Kasalath杂交构建的F2群体对OsSRH1进行基因定位, 发现与第6染色体上的SSR（simple sequence repeat）标记RM3183和RM193连锁,OsSRH1距它们的遗传距离分别为0.9 cM和1.0 cM。通过在两标记间发展3个新的STS（sequence-tagged site）标记,将OsSRH1精细定位于标记T1757和T1768之间,物理距离约为115 kb。【结论】水稻短根毛突变体Ossrh1的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第6染色体的STS标记T1757和T1768之间115 kb范围内。     

两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究

【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析,并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体,经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析,观察叶绿体的超微结构,并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体,应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比,白色条纹叶突变体的单株穗数减少12.86%,生育期延长11.27%,黄色叶突变体的株高降低31.08%,千粒重减少14.55%,生育期延长17.86%,并且2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明：2种突变体的类囊体结构异常,与野生型水稻相比,黄色叶突变体的类囊体片层数变少,白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失,正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明：这2种突变性状均受1对隐性核基因控制,位于不同染色体上,将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t) (Chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端,与分子标记RM1331相距9.6 cM,且与标记RM3252等共分离;将chl12(t)定位到第三染色体短臂,与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1 cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因,为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。     

水稻抗白叶枯病新基因的初步定位

【目的】通过与目前国际上已报道的抗白叶枯病基因进行分析比较,推测水稻抗源C4059含有1个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa36(t)。将水稻抗源C4059的白叶枯病抗性转育到IR24遗传背景下,培育近等基因系并借助分子标记将其抗白叶枯病基因进行定位。【方法】以IR24/C4059的1个F3分离群体为材料,采用分离集团分析法,借助SSR、EST标记对Xa36(t)进行分子标记定位。【结果】找到13个与Xa36(t)连锁的标记,最近的4个标记RM2136、RM7443、RM1233和RM224与目标基因间的遗传距离分别为3.2、3.8、1.9和1.3 cM。其中标记RM2136和RM7443位于染色体近端粒一侧,标记RM1233和RM224位于目标基因的另一侧。【结论】通过分子标记检测,将基因Xa36(t)定位于水稻第11染色体长臂末端附近。     

水稻类病变突变体C23的遗传分析与基因的精细定位

【目的】对水稻类病变突变体C23进行遗传分析,并对其突变基因进行分子标记定位。【方法】通过EMS化学诱变获得类病变突变体。对突变体的形态特征、主要农艺性状进行观察,同时进行组织化学分析,对突变性状进行遗传分析,并以C23/浙辐802F2作群体,应用分子标记进行基因定位。【结果】突变体植株三叶期开始在叶片上出现近似圆形淡黄色斑点,随着植株的生长,斑点数量增多,面积逐渐扩大并连成中心枯黄色,边缘黄褐色的病斑,至成熟时病斑几乎遍布整个植株,该类病变发生可能属于程序性细胞死亡过程。与野生型相比,突变体C23的成熟期株高降低,有效分蘖数和每穗着粒数减少,千粒重和结实率降低。遗传分析表明,C23的突变性状由1对隐性核基因控制,该基因位于水稻第12染色体着丝粒附近,SSR标记RM101和InDel标记Ch12-112之间,与这2个标记的遗传距离分别为0.36和0.73cM,并与该区段内的4个InDel标记Ch12-91、Ch12-92、Ch12-95和Ch12-104共分离。【结论】认为C23的突变基因位点与已鉴定的spl1位点接近,但其植株类病变表型与spl1突变体表型有较大差异。     

水稻低温白化转绿突变系ds93的形态生理特性及基因定位

白化转绿突变体是研究植物叶绿素的生物合成、叶绿体的结构功能与发育以及克隆叶绿素生物合成途径中相关基因的重要材料.在以广西普通野生稻品系DP30为供体亲本,9311为受体亲本构建染色体片段代换系中发现一个低温白化转绿突变系ds93,研究其表型特征、温敏特性,对叶绿体的超微结构进行观察,并以白化转绿突变系与9311的正反交F2群体对其进行遗传分析.结果表明:突变系ds93转绿白化性状与温度有关,在16、18和20℃时幼苗白化,温度高于23℃时幼苗为正常绿色,推断其转绿临界温度为20℃左右.该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制,利用SSR分子标记将ds93初步定位在水稻第9染色体上的RM5777与RM7390标记之间,其遗传距离分别为2.2和3.5 cM.白化转绿突变体F2代与9311比较,突变基因对植株成熟期株高、穗长、单株穗数、粒宽、结实率、千粒重、单株产量均无显著影响,而对穗实粒数和粒长的影响显著.     

水稻穗颈极度缩短突变体sui(t)的遗传分析与基因定位

来源于EMS处理籼型恢复系缙恢10号的穗颈节间极度缩短突变体其他节间与恢复系缙恢10号无显著变化,表现为全包穗,对GA3不敏感,暂命名为sui(t).遗传分析表明变异性状受一对隐性核基因控制.以中花11/sui(t)的F2隐性单株为定位群体,将sui(t)基因定位在第1染色体SSR标记RM5336,RM3425向短臂末端一侧,进一步合成SSR,Indel等标记,最终将sui(t)基因定位在RM3148和C1 In002(swu)之间,遗传距离分别为0.8 cM和1.4 cM,物理距离为382 kb,为下一步基因克隆和功能研究奠定了基础.     

与SP1互作的水稻穗顶部退化基因qPAA3的精细定位

【目的】水稻顶部小穗退化减少了单穗的总枝梗数和总粒数,严重影响单株产量,是水稻生产上的一个不利性状。因其遗传基础复杂,受环境影响较大,控制顶部小穗退化的相关基因克隆研究报道极少,该不利性状发生的分子机制及其遗传网络还不得而知。对顶部小穗退化基因进行精细定位,可为穗顶部基因的克隆奠定基础;开发的紧密连锁分子标记,也可以运用于分子育种实践,对这一不利性状进行早期识别和淘汰。【方法】首先对小穗突变体sp进行精细定位。用sp分别与粳稻品种ITA182和籼稻品种J160杂交构建2个遗传定位群体。为了研究不同穗退化突变体之间的关系,再以小穗突变体sp和穗顶部退化材料05261杂交,获得了农艺性状稳定的拟双突变体（表型与sp相似）。通过连续自交,纯合拟双突变体的遗传背景。再以高代的拟双突变体为非轮回亲本,穗顶部正常品种IRAT129为轮回亲本,构建含有双突变体的BC₁F₂亚群体。其中一个亚群体14C2017既表现单基因的穗退化性状分离,又出现小穗和穗顶部退化的双突变体表型,被用作顶部小穗退化基因的精细定位材料。【结果】水稻小穗性状是由1对隐性基因（sp）控制的。利用混池方法将SP(t)初步定位于第11染色体分子标记RM26281与RM7391之间;利用新开发的60对SSR分子标记,将其定位在标记sc50和sc66之间。在此区间内设计引物,最终将SP(t)定位在标记sc24和sc66之间,物理距离为54.3 kb的范围内。测序结果表明,突变体在该区间内有15.03 kb的大片段缺失,导致基因SP1的编码序列缺失。对拟双突变体的表型分析表明,sp与一个穗顶部退化基因存在互作。利用亚群体14C2017作为克隆与SP1互作基因的遗传分离群体,利用分布于全基因组的239对引物,筛选出在拟双突变体和IRAT129之间有多态的引物114对,将目标基因精细定位于第3染色体SSR标记RM6929和RM1319之间,物理距离为97.3 kb范围内,该候选基因属于早先报道的QTL--qPAA3。【结论】水稻sp的小穗性状是由基因SP1引起的缺失突变。与SP1互作的qPAA3定位于第3染色体SSR标记RM6929和RM1319之间,物理距离为97.3 kb的范围内。     

水稻卷叶突变体rl15(t)的生理学分析及基因定位

【目的】对环境诱导卷叶突变体开展生理学特性分析,并对候选的突变基因开展初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。【方法】用60Coγ射线诱变粳稻品种日本晴（Nipponbare）种子,发现了一份叶片在晴朗天的正午时分高度内卷的突变体,命名为rl15(t)（rolled leaf 15）。通过田间种植鉴定,对该突变体进行表型观察及主要农艺性状调查。采用不同温度和相对湿度处理rl15(t)和野生型,以揭示影响突变体叶片卷曲的环境因素。试验设置3个处理温度（24℃、29℃、34℃）和2个相对湿度（RH=60%或95%）,在人工气候箱处理抽穗期的rl15(t)和野生型,以处理1.5 h后的剑叶测定叶片卷曲度（RLI）。自清晨6:00时至下午18:00时,每隔2 h用便携式气体交换系统Li-6400测定rl15(t)和野生型剑叶的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）等指标,同时用WP4露点水势仪测定剑叶的叶片水势,分析并比较突变体和野生型的上述生理表现的异同。将rl15(t)与野生型日本晴杂交,观察F1植株和F2群体的叶片表型,对F2表型分离进行χ2测验,分析突变体的遗传行为。以rl15(t)×珍汕97B的F2群体为材料,利用BSA法对候选基因进行定位。【结果】与野生型亲本日本晴相比,rl15(t)突变体植株变矮、分蘖减少、穗长变短、籽粒变小、生育期延迟;rl15(t)突变体叶片短窄且在阴雨天气或晴天的清晨和黄昏时表现为正常的平展或轻微内卷,但在晴朗天的正午时分表现高度内卷。温度和湿度梯度处理试验表明,rl15(t)突变体叶片卷曲行为受环境诱导,湿度是诱导突变体叶片卷曲的主要因素,高温可促进该表型的表现。rl15(t)突变体剑叶的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等光合参数以及叶片水势在清晨和黄昏同野生型亲本较接近,但在正午时分均显著低于野生型;而rl15(t)突变体剑叶的水分利用效率（WUE）在清晨、正午时分和黄昏与野生型接近,但在其他时段显著高于野生型。rl15(t)与野生型亲本日本晴的F1表现叶片正常的平展,F2群体中平展叶与卷叶表型株符合3﹕1分离比,表明rl15(t)突变体的卷叶突变性状受1对隐性核基因控制。RL15(t)初步定位于水稻第10染色体长臂端SSR标记RM25302和RM25343之间,与两标记的遗传距离分别为0.8和2.0 cM。【结论】突变体rl15(t)的卷叶表型是受环境诱导的,候选基因定位于SSR标记RM25302和RM25343之间,该区段内未见同类表型基因的报道,推测RL15(t)可能是一个新的卷叶调控基因。     

小粒野生稻抗白叶枯病新基因的鉴定与初步定位

【目的】将小粒野生稻（Acc. No. 101133）的抗白叶枯病基因导入栽培稻IR24,并对其进行鉴定和分子标记定位,以便应用于育种实践。【方法】以小粒野生稻和栽培稻IR24的BC2F2群体及其F3、F4家系为材料,利用分离集团分析法（BSA）,借助SSR标记对Xa35(t)进行分子标记定位。【结果】通过对抗病基因进行抗谱鉴定和遗传分析,结果表明,该基因对白叶枯病菌株PXO86和PXO99表现感病,而对PXO61、PXO112和PXO339表现抗病,初步将其定位于水稻的第11染色体长臂上,同标记RM144共分离,并位于标记RM7654和RM6293之间,与两标记的遗传距离分别为1.1 cM和0.7 cM。【结论】小粒野生稻（Acc. No. 101133）含有新的抗白叶枯病基因,暂定为Xa35(t)。     

水稻温敏黄转绿突变体v5的鉴定和基因定位

通过对粳稻品种‘日本晴’进行60Coγ射线诱变,从M2中筛选到一个温度敏感的黄转绿突变体v5(virescent5)。突变体植株在较低温度(20～24℃)下叶色表现为黄色,而植株在较高温度(26～30℃)下叶色几乎表现为绿色。对叶绿素含量的测定显示出低温条件下突变体叶绿素含量显著低于野生型植株;对相关农艺性状考察显示出突变体单株产量显著低于野生型。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制,利用F2群体(v5/Kasalath)将OsV5基因定位于第9染色体长臂,在BAC AP005838上标记STS1与BAC AP005702上标记STS5312之间166.5 kb的区段上。     

水稻浆片颖壳化突变体(gll)的鉴定和精细定位

【目的】鉴定和克隆水稻花器官突变体新基因,对了解水稻花器官发育的分子遗传机理和分子信号调控途径有着重要的作用。【方法】采用田间种植鉴定、突变体和野生型的花器官对比、杂交后代的表型分离统计及基于图位克隆法的基因定位等方法,对自然突变产生的突变体gll的表现型、遗传和基因精细图位开展研究。【结果】表型鉴定认为gll突变体小穗上的颖花变异主要表现为浆片颖壳化和外颖增加。通过杂交F1、F2及F3的表型分离个体χ2测验结果表明,该突变体表型分离符合1对隐性核基因的比例。配制突变体和日本晴的杂交种及其F2分离群体,在F2和F3群体中获得gll表型株作为基因定位群体。利用均匀分布于水稻12条染色体上的156对多态性分子标记,检测gll定位群体中的408株突变体表型个体,将GLL定位于水稻第1染色体上SSR标记RM1068和RM3482之间,遗传距离分别为4.6和2.3 cM。随后检测了4个新的SSR标记,进一步将GLL定位在108 kb的物理距离之内。【结论】水稻gll突变体的性状由1对隐性核基因控制,该基因位于第1染色体长臂的近下端SSR标记RM6097和RM6827之间108 kb范围内。