水稻内稃扭曲突变体palea distortion 1(pd1)的鉴定与基因定位

在对籼稻缙恢10进行EMS(ethyl methane sulfonate)处理后的群体中,发现一个花器官突变体,主要表现为内稃扭曲并呈现外稃化特征,浆片数目增加且呈现稃状特征,雄蕊数目减少至1～4个,部分雄蕊的花丝呈现浆片化特征,暂将其命名为水稻颖壳扭曲突变体palea distortion 1(pd1)。遗传分析表明该突变性状受一个隐形单基因控制。利用群体分离分析法(bulked segregation analysis,BSA),将PD1基因定位在第2染色体的RM13693和RM13936之间,遗传距离分别为3.25cM和3.90cM。该研究结果为PD1基因的图位克隆奠定了基础。     

水稻长芒基因LA1(Long Awn 1)的遗传分析与基因定位

为研究水稻芒的遗传调控机制,本研究在‘日本晴’/‘93-11’染色体片段代换系群体中筛选出一个长芒材料‘CSSL14’,研究了其主要农艺性状和长芒的遗传方式,并对长芒基因LA1进行了基因定位。结果表明‘CSSL14’的芒长、芒着生率、分蘖数和单株产量与‘93-11’存在极显著(p<0.01)或显著(p<0.05)差异,分别为‘93-11’的2.98倍、2.82倍、0.68倍和0.76倍。遗传分析表明‘CSSL14’的长芒表型受一对半显性基因LA1控制。通过图位克隆的方法,将LA1定位在第4染色体长臂标记M3和M4之间12.14 kb的范围内,该定位区间内只有1个预测的候选基因Os04g0518800,与已知的野生稻长芒基因An-2/LABA1等位。本研究结果为进一步研究LA1的功能提供了参考。     

栽培稻(Oryza sativa L.)亚种间F1花粉不育基因S-a的精细定位及克隆

水稻籼粳亚种间存在着强大的杂种优势,但杂种育性普遍偏低成为这一杂种优势利用的主要障碍.研究证明,花粉不育是导致杂种不育的主要原因之一.张桂权和卢永根等(1987-1994)鉴定了6个花粉不育基因座位(S-a,S-b,S-c,S-d,S-e和S-f).其中S-a基因座位已被庄楚雄等(1996)初步定位在水稻第一染色体着丝粒附近.本论文是在此基础上,利用美国Cornell大学、日本RGP构建的水稻高密度遗传图和日本构建的BAC/PAC物理图及其基因组测序资料,对S-a作进一步的精细定位,建立了包含该基因的TAC重叠群,并通过序列分析发现S-a候选基因,为分离鉴定S-a基因及研究该基因在水稻杂种不育中的分子作用机理打下了基础.本研究主要结果如下1. 构建了台中65(含S-aj) 及其近等基因系TILS4(E4,含S-ai )杂交的F2群体,观察了706株F2个体的花粉育性分离状况.其中可育株367株,半不育株339株,分离比为1∶1.2. 利用前人筛选的多态性标记R2159、R1928和本研究新获得的多态性标记GR2、GR1、AR1、D2.3M、D1.5S、F12M1,用706株F2群体对S-a进行了的精细定位.结果表明S-a与分子标记R2159、GR2、GR1、AR1、R1928、F12M1、D1.5S和D2.3M之间的遗传距离分别为2.07cM,1.21cM,0.65cM,0.42cM,0.42cM,0.45cM,0.14cM和0cM.与S-a紧密连锁的5个分子标记(<0.5cM)分布在S-a两侧,其中D2.3M为S-a的0cM标记.依据该区域物理距离对遗传距离的平均换算值200kb/cM,将基因定位在约30kb范围内.3. 构建了籼稻广陆矮4(含S-aj)、粳稻台中65(含S-aj)和S-ai近等基因系(E4)的基因组TAC文库,各文库分别包含12万、10万和11万平均大小为43kb的克隆,各文库覆盖率平均约达10倍水稻基因组大小.依据定位结果,用覆盖S-a的100kb范围内所设计的单/低拷贝片段为探针,筛选粳稻台中65、籼稻广陆矮4和不育近等基因系E4的TAC基因组文库,构建了基于TAC克隆的S-a座位的物理图.4. 根据基因序列分析,在与S-a座位完全连锁的标记D2.3M两旁30kb范围内发现了3个开放读码框,其中一个是具有bHLH结构域的转录因子,一个是N端有DENN结构C端有8WD40重复的转录因子,另一个是丝氨酸/苏氨酸型的蛋白激酶.本研究将其定为S-a的候选基因,分别进行基因序列及其表达的分析.5. 用特异引物进行RT-PCR,从台中65和E4小穗RNA中扩增出HLH转录因子的cDNA片段.测序分析表明该片段与预测的外显子结构一致.利用RT-PCR和Southern杂交证明该bHLH在E4和T65的幼穗部表达,但表达量很低.同时进行的RT-PCR也证明WD40重复的转录因子在E4的幼穗中表达.8WD40重复的转录因子和蛋白激酶基因的进一步测序和基因表达分析工作正在进行中.     

水稻内稃扭曲突变体palea distortion1(pdl)的鉴定与基因定位

在对釉稻缙恢10进行EMS(ethyl methane sulfonate)处理后的群体中,发现一个花器官突变体,主要表现为内稃扭曲并呈现外稃化特征,浆片数目增加且呈现稃状特征,雄蕊数目减少至1-4个,部分雄蕊的花丝呈现浆片化特征,暂将其命名为水稻颖壳扭曲突变体palea distortion 1(pdl).遗传分析表明该突变性状受一个隐形单基因控制.利用群体分离分析法(bulked segregation analysis,BSA),将PD1基因定位在第2染色体的RM 13693和RM13936之间,遗传距离分别为3.25 cM和3.90 cM.该研究结果为PD1基因的图位克隆奠定了基础.     

小麦糖原合成酶激酶基因(TaGSK1)的染色体定位

以中国春缺体-四体系为材料,提取各材料的基因组DNA,分别经限制性内切酶EcoRI和KpnI完全酶切、电泳、转膜后,用α-32P_dCTP标记的与小麦耐盐相关的糖原合成酶激酶基因TaGSK1为探针进行杂交,结合生物信息学的方法,将该基因定位于普通小麦第一同源群染色体的短臂上,为进一步研究小麦耐盐性的遗传及机理奠定了基础。     

水稻(Oryza sativa L.)a-淀粉酶基因的进化及组织表达模式

α-淀粉酶在植物特别是谷类萌发种子淀粉降解中具有重要作用。水稻α-淀粉酶基因的结构、进化和表达研究已有报道,但是,多集中于OsAmy1和OsAmy3这两个亚族内基因间以及发芽种子中。不同亚族间的基因结构、进化及更多组织和时期的表达特点尚缺乏细致研究。本研究通过TblastN同源性比对及保守结构域分析揭示水稻基因组含有11个α-淀粉酶基因。生物信息学分析、系统进化树构建及半定量RT-PCR分析表明,该家族基因在结构上发生了明显的分化,具有清晰的进化层次,OsAmy5A和OsAmy4A是家族中较原始状态的基因;在表达和功能上也发生了明显分化,进化水平较高的基因发生了明显的时空表达特异性分化。OsAmy1A、OsAmy3A及OsAmy3D和OsAmy3E分别在保证种子植物世代传递、维持种子休眠过程中胚的微弱生命活动及保证种子萌发过程中能量的稳定持续供应上具有重要作用。     

水稻(Oryza sativa)新型液泡Na+/H+逆向转运蛋白基因的特征分析和表达

以拟南芥AtNHX1 cDNA 片段作为探针,筛查水稻盐胁迫植株叶片cDNA 文库,获得与AtNHX1同源的水稻新型液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（OsANT1）。序列分析表明,OsANT1 全长cDNA为2 178 bp,包括一个长度为1 608 bp的完整开放阅读框,编码535个氨基酸残基。在DNA水平上,OsANT1基因含有15个外显子和14个内含子,长度为4 835 bp。OsANT1含有12个跨膜域,系统进化树分析结果表明,与来自拟南芥、水稻、小麦、玉米、大麦、马蔺和芦苇等的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白高度同源。盐胁迫条件下,OsANT1的表达具有盐分诱导特征,且随着胁迫的增大而增加。表明该基因可能在水稻抵御盐分胁迫的过程中具有一定作用。     

水稻早衰突变体psls1的基因定位及克隆

水稻叶片早衰直接影响作物的光合效率,减少产量,降低品质。深入研究早衰的分子机制对控制和延缓衰老具有重要意义。本文报道了一个早衰突变体psls1(premature senescence leaf with spots)的基因定位及克隆结果。突变体在发育到七叶期以后,叶片自下而上叶绿素含量下降,过氧化氢过量积累,突变体叶片逐渐黄化至枯萎;其他农艺性状如株高、分蘖数、主穗长、结实率和穗粒数也相应变差。电镜观察进一步发现,psls1衰老叶片中叶绿体降解、类囊体基粒片层模糊,嗜锇颗粒明显增多。遗传分析表明,psls1受1对隐性基因控制,利用psls1×IRAT129杂交组合F2分离群体中的1690个早衰个体,将基因PSLS1定位在第7染色体分子标记ZS-3和ZS-8之间89 kb的范围内。测序研究发现,区间内一个编码铁氧还依赖的谷氨酸合酶基因LOC_Os07g46460的第2外显子末位的G被替换为A,导致转录本的错误剪切,突变体的c DNA缺失了57 bp碱基片段。在突变体中该基因表达量下降,谷氨酸合酶活性降低,其产物谷氨酸含量显著下降、其他氨基酸代谢紊乱。水培低氮处理下可诱发突变体psls1早衰。研究结果表明,由于PSLS1突变使得谷氨酸合酶失活,氮代谢异常而导致突变体psls1早衰。     

水稻矮化大粒突变体sdb1的鉴定与基因定位

适度矮化有利于提高水稻的抗倒伏性, 进而影响产量和品质, 是水稻育种中重要的选择性状之一, 因此研究矮秆形成的分子机制具有重要的意义。为鉴定新的矮秆资源, 探讨株高形成的分子调控机制, 我们对籼型恢复系缙恢10号的EMS (甲基磺酸乙酯)诱变体库进行了鉴定, 从中筛选到1个植株半矮化且籽粒变大的突变体sdb1。本文对其进行了形态鉴定、细胞学观察、遗传分析和基因定位等研究。田间种植条件下, 全生育期sdb1的株高都明显矮于野生型, 成熟期仅76.66 cm, 与野生型的117.43 cm相比, 下降了34.72%, 差异达极显著水平, 进一步分析发现sdb1的穗和各节间长均显著变短。在茎秆石蜡切片中发现, 纵向细胞的长度与野生型相比无显著变化, 横向细胞面积极显著变小、数量则极显著增加, 纵向细胞变少是导致sdb1植株半矮化的主要原因。除植株变矮外, sdb1的另一典型特征是籽粒变大, 千粒重由野生型的24.83 g变为突变体的29.00 g, 差异达极显著水平; 颖壳中薄壁细胞数量增加了22.05%, 致使籽粒的长、宽、厚均极显著变大, 从而提高了sdb1的粒重。此外, sdb1叶肉细胞层数增多, 导致其光合色素含量极显著高于野生型, 叶片呈现深绿色。遗传分析发现, sdb1的突变表型受单隐性核基因调控, 利用中花11/sdb1杂交组合的F₂隐性植株, 最终将调控基因定位在第4染色体SSR标记RM16632和Indel标记J50-7之间约406 kb的物理范围内。这为SDB1的克隆和功能研究奠定了基础, 也有助于水稻株高发育分子机制的进一步阐释。     

乐香202B早熟性的遗传分析与基因定位初探

品种生育期是水稻最重要的农艺性状之一,通过遗传育种方法改变品种的生育期,特别是缩短生育期．对水稻生产的发展具有重要意义。研究材料乐香202B是由乐山市农科所提供的早熟稳定性较好的品种．对其研究表明,乐香202B具显性早熟基因,经遗传分析表明,符合3:1分离比,且不具感光性及胞质效应。将该基因初步定位在染色体第2染色体短臂端,暂定名为Ef-2(x)。与微卫星标记RM279、RM154有连锁关系,遗传距离分别为13．5cM和8．9cM。该基因的定位为下一步的基因分离和克隆奠定了基础。     

籼稻多蘖矮半矮秆基因的遗传分析和基因定位

对籼稻标记基因系材料多蘖矮的遗传分析表明, 其矮生性状是由2对隐性半矮秆基因控制的,分别为sd1和一个新的半矮秆基因,该基因初步定名为sdt3。以多蘖矮与南京6号杂交F₂的分离群体为基础,应用SSR标记进行连锁分析,将半矮秆基因sdt3定位于第11染色体的SSR标记SSR98和SSR35之间,分别相距0.06 cM、0.13 cM,二者之间的物理距离约为93kb。以南京6号为轮回亲本与多蘖矮进行回交和自交获得由半矮秆基因sdt3控制的近等基因系（新多蘖矮）,以赤霉素处理表明由sdt3控制的半矮秆系新多蘖矮对赤霉素不敏感。     

水稻颖壳退化突变体degraded hull 2 (dh2)的遗传分析与基因定位

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制和分子信号调控途径有着重要的作用。本研究报道了1个水稻颖壳异常突变体,来源于EMS (ethyl methane sulfonate)处理的缙恢10号(Oryza sativa)诱变群体,暂被命名为degraded hull 2 (dh2)。表型分析发现突变体小花第一轮内稃或外稃横向细胞数目减少,导致内稃或外稃变窄而不能正常勾合,从而呈现开裂现象,其内三轮花器官均无明显变化。遗传分析表明该突变性状受1个隐性单基因控制。利用群体分离分析法(bulked segregation analysis, BSA),将DH2基因定位在第3染色体的IND-5和IND-14之间,遗传距离分别为0.99 cM和1.49 cM。该研究结果为DH2基因的图位克隆奠定了基础,对水稻花发育生物学研究具有重要的意义。     

一个水稻花器官数目突变体的遗传分析与基因定位

水稻颖花突变体是开展鉴定和克隆水稻花器官发育基因研究的重要材料,在水稻重组自交系构建过程中,发现一个水稻花器官数目突变体,暂命名为fon6(floral organ number).首先对突变体的花器官性状进行鉴定,然后利用F2群体进行遗传分析和基因定位.该突变体的特征为浆片颖壳化,内外稃和雌蕊增多,雄蕊减少并外露,雌...     

水稻颖壳退化突变体degenerated hull 3 (dh3)的表型分析与基因定位

水稻(Oryza sativaL.)花器官的发育直接影响其产量和品质。本研究报道了一个水稻颖壳退化突变体,来源于恢复系缙恢10号的ethyl methane sulfonate (EMS)诱变群体,命名为degenerated hull 3 (dh3)。该突变体表现为内外稃退化变窄,且不能正常闭合。在一些突变严重的小花中,外稃甚至退化成芒状,内稃边缘和浆片退化变窄且融合。遗传分析表明该性状受1对隐性基因调控。利用不育系西农1A与dh3杂交构建的356株F₂突变群体,将DH3基因精细定位在第12染色体的SSR标记RM27706和RM27709之间,物理距离为44.72 kb,该区段内未见已知功能基因的报道。本研究的结果为以后DH3基因的图位克隆与功能分析打下基础。     

水稻叶尖早衰突变体lad的形态、生理分析与基因定位

叶片作为植物的主要光合作用场所,研究其早衰机制对提高作物的经济产量具有非常重要的意义。本研究报道了一个来自EMS诱变优良恢复系缙恢10号的新水稻叶尖早衰突变体lad (leaf apex dead),其叶尖在第5片叶抽出前呈正常状态,当第5叶完全抽出之后前5叶的叶尖变黄并最终枯死;随后的叶子在完全抽出后,叶尖也逐渐变黄并枯死。对该突变体的生理生化分析发现,其叶绿素含量、可溶性蛋白含量明显下降,SOD酶活性异常。其株高、叶长、粒数等也都显著降低。经遗传分析,该突变性状受一对隐性单基因控制,利用分子标记将该基因定位于第11染色体SSR标记SWU11-19和SWU11-5之间,遗传距离为13 cM,并且与SSR标记SWU11-25和SWU11-27共分离。本研究结果为该基因的进一步克隆和功能研究奠定了良好基础。     

水稻短根相关基因OsKSR2的定位

根系是将植物固定于土壤及吸收利用水分和养分的重要器官。本研究从甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的籼稻Kasalath突变体库中,筛选到一个水稻根系发育缺陷的突变体,命名为Osksr2 (Oryza sativa kasalath short root 2),该突变体植株整体矮小,主根、不定根和侧根的伸长都受到抑制。遗传分析表明该突变性状由1对隐性核基因控制,将该基因命名为OsKSR2。将Osksr2纯合体与粳稻日本晴杂交构建F₂群体,利用已经公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记进行基因定位,将OsKSR2定位在水稻第8染色体STS标记S27887与S27988之间约101 kb的范围内。通过水稻基因组注释系统共预测到17个开放阅读框(ORF),没有已知的与根系发育相关的基因。对OsKSR2的定位将为进一步克隆该基因和阐明水稻根系伸长的分子机理奠定基础。     

水稻斑点叶突变体spl21的鉴定与基因定位

通过双环氧丁烷(diepoxybutane)诱变籼稻品种IR64获得一个稳定遗传的红褐色斑点叶突变体spl21(spotted-leaf 21)。大田条件下,突变体播种后约2周叶片上开始出现红褐色斑点,随后部分斑点融合,从叶尖开始发黄枯萎,并沿叶片两侧边缘向下扩散,严重时叶片大部分或整体枯死。突变体spl21与野生型IR64相比,其株高、穗长、有效穗数、实粒数、结实率和千粒重等农艺性状均显著降低。组织化学分析表明,叶片斑点处及周围有H2O2沉积。突变还导致叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量极显著降低,叶片光合能力明显下降;此外,突变体中CAT、SOD、APX和可溶性蛋白含量均极显著降低,POD活性则极显著升高。遗传分析表明,突变体表型受1对隐性核基因控制。通过图位克隆法最终将该基因定位于第12染色体长臂下端介于In Del-8和RM28746之间约87 kb的区段内,暂名spl21(t),本研究为该基因的克隆与功能研究奠定了基础。