水稻窄叶突变体nal(t)的表型分析与基因定位

在水稻(Oryza sativa)缙恢10号的EMS诱变群体中发现一个窄叶突变体nal(t), 表现出叶片变窄不变短、植株半矮化、节间变细变短和穗长缩短等特性。突变体苗期和成熟期叶片平均宽度为0.99 cm和1.42 cm, 分别为野生型的76%和74%,均达到极显著差异。nal(t)成熟期倒一、倒二、倒三节间长和宽分别为9.16 cm、6.97 cm、3.57 cm和0.31 cm、0.36 cm、0.45 cm, 仅为野生型的63%、83%、71%和78%、72%、79%。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制, 利用SSR标记将NAL(T)定位在第12染色体长臂RM6869和RM28537之间, 遗传距离分别为3.1 cM和9.0 cM。     

水稻短根毛突变体Ossrh2的表型分析与基因定位

在粳稻品种中花11为遗传背景的T-DNA突变体库中筛选获得一个遗传稳定的水稻（Oryzasativa）短根毛突变体Ossrh2（Oryza sativa short root hair2）。突变体在苗期表现为根毛数量减少,为野生型的61.4%,根毛长度明显变短,只有野生型的22.8%,同时根毛增粗,根毛形态也发生了变异,局部扭曲膨胀和分叉,除此之外突变体的地上部和根部生长情况与野生型相比没有显著差异。遗传分析表明,该突变性状受1对隐性单基因控制。通过对突变体T2和F2代的分子检测发现,该突变体表型非T-DNA插入引起。利用Ossrh2纯合体和籼稻品种Kasalath杂交构建的F2群体对OsSRH2进行基因定位,发现其与第10号染色体短臂上的SSR（simple sequence repeat）标记RM6370和RM474连锁,遗传距离分别为1.1cM和3.0cM。通过在两标记间发展3个新的STS（sequence-taggedsite）标记,将OsSRH2基因定位于标记S1227和S1531之间,物理距离约为304kb,为进一步克隆OsSRH2打下了基础。     

一个籼稻脆性突变体的生物学特性及基因定位研究

水稻脆性突变体是研究细胞壁组分结构形成机制的重要材料。通过离子束诱变籼稻9311获得1个茎秆、叶片均脆的突变体,命名为bc9311-1。bc9311-1突变体与野生型9311相比,分蘖数减少,结实率显著降低,其他农艺性状无明显差异。叶片和茎秆的细胞壁成分分析表明,与野生型相比,bc9311-1突变体茎秆中的纤维素和木质素含量明显降低,半纤维素和SiO2含量显著增加;叶片中的纤维素含量降低,半纤维素和木质素含量增加,SiO2含量无明显差异。遗传分析表明,该脆性突变体脆性性状受单隐性基因控制。以bc9311-1突变体与02428杂交的F2群体为基因定位群体,利用SSR标记将bc9311-1突变位点定位在水稻第1染色体上,位于SSR分子标记的RM1095和RM3632之间,遗传距离分别为0.6cM和3.4cM,与其中的标记RM1183表现共分离。这些结果为进一步克隆突变基因,揭示脆性性状的分子机制奠定坚实基础。     

基于CSSL的水稻抽穗期QTL定位及遗传分析

抽穗期是水稻（Oryza sativa）品种的重要农艺性状之一,适宜的抽穗期是获得理想产量的前提。鉴定和定位水稻抽穗期基因/QTL,分析其遗传效应对改良水稻抽穗期至关重要。以籼稻品种9311（Oryzasativa ssp.indica‘Yangdao 6’）为受体,粳稻品种日本晴（Oryza sativa ssp.japonica‘Nipponbare’）为供体构建的94个染色体片段置换系群体为材料,以P≤0.01为阈值,对置换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。采用代换作图法共定位了4个控制水稻抽穗期的QTL,分别位于第3、第4、第5和第8染色体;QTL的加性效应值变化范围为–6.4––2.7,加性效应百分率变化范围为–6.4%––2.7%;qHD-3和qHD-8加性效应值较大,表现主效基因特征。为了进一步定位qHD-3和qHD-8,在目标区域加密16对SSR引物,qHD-3和qHD-8分别被界定在第3染色体RM3166–RM16206之间及第8染色体RM4085–RM8271之间,其遗传距离分别为13.9cM和6.4cM。研究结果为利用分子标记辅助选择改良水稻抽穗期奠定了基础。     

水稻窄卷叶突变体nrl7的鉴定与基因定位

叶片的形态是理想株型的重要性状, 叶片适度卷曲能提高水稻(Oryza sativa)群体的光能利用率, 研究控制水稻叶片形态的相关基因能够进一步丰富株型理论。该研究在粳稻品系C275的群体中发现了1株自然变异的窄卷叶突变体nrl7(narrow rolled leaf 7)。与野生型相比, 突变体的叶片变窄且向内卷曲; 该突变体叶片连接中脉的泡状细胞严重变形, 中脉与小叶脉之间的维管束数量均减少至1个。此外, 突变体nrl7的株高、实粒数和实粒重均降低或减少, 分别为野生型的88.46%、69.77%和68.98%, 差异达极显著水平。叶片卷曲导致单叶光合速率减弱, 与野生型相比, 突变体的光合速率降低了17%, 达极显著水平。突变体nrI7叶片的气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率则与野生型相比无明显变化。利用图位克隆的方法将目的基因定位于水稻第3染色体短臂上的分子标记RM5444和MM1300之间, 物理距离约为185.14 kb。研究结果为该基因的克隆和进一步的功能分析奠定了基础。     

一份新型水稻极度分蘖突变体的遗传分析及分子标记定位

在三系杂交水稻保持系绵香1B（M1B）和一个雄性不育材料GMS-1的杂交后代中发现一株极度分蘖突变体（命名为ext．M1B）,其分蘖数为121。对ext-M1B与5个正常分蘖水稻品种杂交F1和F2代的遗传分析表明,ext-M1B的极度分蘖特性受一对隐性核基因控制。以2480B／ext-M1B的F2代作定位群体,用分子标记将ext-M1B的突变基因定位于水稻第6染色体短臂,该基因与微卫星标记RM197、RM584和RM225的遗传距离分别为3．8cM、5．1cM和5．2cM,认为ext-M1B突变基因是一个新的水稻极度分蘖基因,暂命名为ext-M1B（t）。     

水稻早熟多子房突变体fon5的遗传分析和基因定位

摘要: 在水稻中花11的后代中筛选到1例花器官数目突变体, 突变体主要表现为多雄蕊、多子房和早开花。遗传分析表明, 该突变表型受1对隐性核基因控制。因为对花器官数目突变体曾有报道, 如fon1、fon2、fon3 和fon4, 所以该突变体暂定名为fon5。利用fon5与籼稻品种华粳籼74构建的F2群体对fon5进行基因定位, 发现其与第6染色体上的标记RM400和RM412连锁, 遗传距离分别为10.5 cM 和1.6 cM。通过在两标记间发展6个新的Indel标记, 将该基因定位于116 kb区间     

空间诱变高粱突变体的研究

1996年经返回式卫星搭载处理的纯系高粱品种晋粮5号（CK）的种子经次年播种后,获得少量矮秆早熟突变体（SP3）。此后连续二年播种,该突变体矮秆早熟性状稳定。该突变体与未经搭载的对照相比,有如下不同之处：（1）成熟期缩短15 d左右,株高降低40 cm。（2）穗长增加3.9 cm ,每穗籽粒数比对照多400粒。（3）SP3平均千粒重为34 g,对照为27 g。（4）SP3叶片变窄,变短,增厚,叶面积减少了43%～22%。（5）SP3穗轴长度比对照增加30%,各节间长度比对照缩短了67%～15%。（6）SP3种子中亮氨酸含量比对照增加15%,可溶性糖含量比对照增加25%,单宁含量降低了30%。     

拟南芥转录因子Ethylene-insensitive3（EIN3）抑制花青素的合成

Ethylene-insensitive3（EIN3）和 EIN3-like1（EIL1）蛋白是乙烯信号转导途径中一类重要的核转录因子。花青素是植物体中的一类水溶性天然色素,在植物的许多生理过程中起重要作用。本研究以拟南芥双突变体ein3-1eil1-3为研究材料,通过RT-PCR技术确定了拟南芥双突变体ein3-1eil1-3中EIN3和EIL1基因均已被敲除,单突变体ein3-1中的EIN3基因被敲除。通过肉眼定性观察发现突变体ein3-1eil1-3的种子和叶片内均呈紫色。通过紫外分光光度计定量分析发现,花青素积累量也明显比突变体ein3-1和野生型多。通过GUS染色发现EIN3启动子主要在花、柱头、成熟花粉、种子胚和果荚等组织中有较强的表达。这与突变体ein3-1eil1-3的种子和叶片内均呈紫色并花青素含量增高一致。因此,拟南芥转录因子EIN3可能与EIL1共同参与抑制花青素的合成。     

水稻早熟多子房突变体加以5的遗传分析和基因定位

在水稻中花11的后代中筛选到1例花器官数目突变体,突变体主要表现为多雄蕊、多子房和早开花。遗传分析表明,该突变表型受1对隐性核基因控制。因为对花器官数目突变体曾有报道,如fon1、fon2、fon3和fon4,所以该突变体暂定名为fort5。利用fort5与籼稻品种华粳籼74构建的F2群体对fort5进行基因定位,发现其与第6染色体上的标记RM400和RM412连锁,遗传距离分别为10．5cM和1．6cM。通过在两标记间发展6个新的Indel标记,将该基因定位于116kb区间。     

开放式二氧化碳浓度提高对武香粳14叶片硝酸还原酶活力的影响

大田栽培条件下,研究了开放式大气CO₂浓度提高（FACE）200 μmol·mol^-1对粳稻品种武香粳14各生育期功能叶片硝酸还原酶活力(NRA)的影响.结果表明,FACE明显提高了各生育期功能叶片NRA,拔节期、孕穗期、抽穗期、穗后10 d、穗后20 d水稻功能叶片NRA平均值分别比对照提高了50%、20%、60%、80%和30%,其中,FACE处理对拔节期、抽穗期和穗后10 d水稻功能叶片NRA水平影响较大.施氮处理明显影响了FACE条件下水稻功能叶片NRA,并且在不同生育期存在不同的趋势：拔节期,中氮＞低氮＞高氮;孕穗期和抽穗期,高氮＞中氮＞低氮;而穗后10 d及20 d则为中氮＞高氮＞低氮.FACE处理与施氮量对NRA存在互作效应,拔节期及穗后20 d两者互作效应达极显著水平,穗后10 d达显著水平,而孕穗期及抽穗期互作效应不显著.     

氮高效玉米主要性状的遗传分析

采用两个氮高效玉米杂交组合的P1、P2、F1、F2、B1、B2世代,随机区组试验设计,对氮高效玉米主要性状的遗传力进行了研究。研究结果表明,不同氮水平下氮高效玉米各性状的遗传力是不同的。低氮处理中,广义遗传力介于0.78～0.46之间,狭义遗传力介于0.68～0.23之间;高氮处理中,广义遗传力介于0.76～0.49之间,狭义遗传力介于0.67～0.25之间。低氮条件下,氮高效玉米主要性状中抽丝期穗位叶叶绿素含量、氮效率、穗重和穗位叶叶面积,高氮条件下,抽丝期生物量、穗重、抽丝期穗位叶叶绿素含量和成熟期生物量等性状的遗传力较高,可分别在低氮、高氮条件下,对其进行早代选择。     

Leaf Lateral Asymmetry in Morphological and Physiological Traits of Rice Plant

Leaf lateral asymmetry in width and thickness has been reported previously in rice. However, the differences between the wide and narrow sides of leaf blade in other leaf morphological and physiological traits were not known. This study was conducted to quantify leaf lateral asymmetry in leaf width, leaf thickness, specific leaf weight (SLW), leaf nitrogen (N) concentration based on dry weight (Nw) and leaf area (Na), and chlorophyll meter reading (SPAD). Leaf morphological and physiological traits of the two lateral halves of the top three leaves at heading stage were measured on 23 rice varieties grown in three growing seasons in two locations. Leaf lateral asymmetry was observed in leaf width, leaf thickness, Nw, Na, and SPAD, but not in SLW. On average, the leaf width of the wide side was about 17% higher than that of the narrow side. The wide side had higher leaf thickness than the narrow side whereas the narrow side had higher Nw, Na, and SPAD than the wide side. We conclude that the narrow side of leaf blade maintained higher leaf N status than the wide side based on all N-related parameters, which implies a possibility of leaf lateral asymmetry in photosynthetic rate in rice plant.     

水稻窄叶突变体zy17的遗传分析和候选基因鉴定

器官大小调控是一个基本的发育生物学过程,受细胞分裂和细胞扩展的影响。然而,植物器官大小调控的遗传和分子机理仍不清楚。为了进一步了解器官大小调控的分子机制,文章分离了一系列水稻叶子宽窄改变的突变体。其中,窄叶突变体zy17叶变窄,同时伴有植株矮化、穗子变小、枝梗数和穗粒数降低的表型。遗传分析表明该窄叶性状受1个隐性基因控制;细胞学分析表明该突变体叶子的细胞数目和维管束数目显著降低,表明ZY17影响了细胞分裂。基因组重测序进一步筛选出ZY17的3个候选基因：Os02g22390基因突变发生在内含子区,编码蛋白为逆转座蛋白;Os02g28280和Os02g29530基因突变都发生在外显子区,其中Os02g28280编码一个功能未知蛋白,该基因突变后,发生碱基置换,产生非同义突变;Os02g29530编码一个含糖基转移酶相关的PFAM结构域的蛋白,该基因突变后,出现两个碱基的缺失,从而导致其蛋白翻译提前终止。对候选基因的深入研究,将揭示水稻叶子大小调控的机制。     

全膜覆土下施有机肥对春小麦旗叶碳氮比、光合特性和产量的影响

于2016和2017年,以春小麦品种‘陇春27'为试验材料,在甘肃省中部半干旱雨养农业区设置定位试验,分析全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)、裸地平作穴播(CK)3个处理春小麦抽穗至灌浆阶段土壤水分与群体冠层温度、净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、旗叶C/N、旗叶全氮之间的相互关系,探讨不同处理对产量及其构成要素的影响。结果表明: 施用有机肥可提高小麦生育中后期土壤含水量,PMO抽穗至灌浆阶段0～300 cm土层土壤贮水量较PMS和CK分别提高4.6%和8.5%,群体冠层温度分别降低0.1～1.3 ℃和1.4～4.9 ℃,P_n分别提高9.3%和29.7%,g_s分别提高30.9%和103.8%,T_r分别提高5.1%和55.0%,全氮含量分别提高6.6%和18.9%,C/N分别降低6.4%和22.8%。收获后,PMO较PMS和CK显著促进穗粒数和千粒重增加,籽粒产量分别提高9.1%和53.7%。抽穗至灌浆阶段旗叶P_n和g_s与C/N呈负相关性;C/N与籽粒产量呈显著负相关。因此,半干旱区全膜覆土穴播条件下施有机肥可提高春小麦抽穗至灌浆阶段土壤含水量,促进旗叶光合作用,有利于降低生理干旱胁迫强度和旗叶氮吸收同化限制,促进穗粒数和粒重增加,使产量提升。     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦物质生产与分配的影响

2001—2003年,利用农田开放式空气CO₂浓度增高 (FACE) 技术平台,以冬小麦宁麦9号为供试材料,研究开放式条件下CO₂浓度增高对小麦整个生育期干物质生产与分配的影响.结果表明：与对照相比,FACE处理使小麦播种-越冬始期的干物质生产量略有增加（10.8%),使越冬始期-拔节期、拔节期-孕穗期、孕穗期-抽穗期显著增加,分别增加了31.6%、40.5%、27.2%,使抽穗期-成熟期略有减少(-5.5%),使成熟期生物产量显著增加(13.6%);FACE处理对小麦播种-越冬始期的平均叶面积系数(LAI)和净同化率(NAR)均无显著影响,但使越冬始期-抽穗期LAI显著增加,NAR稍有增加,使抽穗期-抽穗后20 d NAR显著下降;FACE处理使不同生育时期叶片占全株质量的比例下降,而使茎鞘占全株质量的比例增加;FACE小麦抽穗期和成熟期茎鞘可溶性糖和淀粉含量及总量均明显增加.     

Tolerance and compensatory response of rice to sugarcane borer (Lepidoptera: Crambidae) injury

A 3-yr field experiment was conducted to evaluate the tolerance and compensatory response of rice (Oryza sativa L.) to injury caused by sugarcane borer, Diatraea saccharalis (F.), as affected by cultivar (Cocodrie, Francis, and Jefferson), stage of crop growth during which the injury occurred (third tiller stage, panicle differentiation stage, and heading stage), and sugarcane borer density. The proportion of rice tillers with sugarcane borer injury (leaf and leaf sheath injury and/or stem injury) was lower when injury occurred at the third tiller stage (0.05) than at panicle differentiation (0.19) and heading (0.18). When injury occurred at the two latter stages, both the proportion of tillers with injury and the proportion of tillers with stem injury were negatively correlated with rainfall. Rainfall resulted in dislodgement and mortality of sugarcane borer eggs and larvae before the larvae entered the stems. Rice plant density in this study (111.1 plants/m2) was higher than recorded for previous research on rice compensation using potted rice or conducted in low-density hill production systems (26.7-51.3 plants/m2). Two mechanisms of within-plant tolerance/compensation were observed. Stem injured plants produced approximately 0.69 more tillers than uninjured plants, whereas tillers with leaf and leaf sheath injury produced larger panicles, up to 39.5 and 21.0% heavier than uninjured tillers, when injury occurred at third tiller stage and at panicle differentiation, respectively. Rice yield was not reduced with up to 23% injured tiller and up to 10% injured stems at the third tiller stage, 42% injured tillers and 17% injured stems at panicle differentiation, and 28% injured tillers and 14% injured stems at heading. Significant between-plant compensation was not detected, suggesting competition between adjacent plants is not significantly reduced by injury. Our results suggest that rice can tolerate and/or compensate for a level of stem borer injury previously considered to be economically damaging.     

Developmental and genetic characterization of a short leaf mutant of sorghum (Sorghum bicolor L. (Moench.))

Changes in plant architecture, specifically conversion to compact canopy for cereal crops, have resulted in significant increases in grain yield for wheat (Triticum aestivum) and rice (Oryza sativa). For sorghum (Sorghum bicolor L. Moench.) a versatile crop with an open canopy, plant architecture is an important feature that merits strong consideration for modification. Here, we report the genetic, developmental, and physiological characterization of a sorghum genetic stock, KFS2061, a stable mutant (in the Western Black Hull Kafir background) which exhibit short and erect leaves resulting in compact plant architecture. Genetic study of an F₂ population derived from the cross of KFS2061 to BTx623 showed that the short leaf is recessive and appeared to be controlled by a single gene. The expression of the short leaf trait commenced with the 3rd leaf and is propagated through the entire leaf hierarchy of the canopy. The short leaf mutant exhibited consistent steep leaf angle, 43° (with the main culm as reference), and greener leaves than wild type. Biochemical analyses indicated significantly higher chlorophyll and cellulose content per leaf area in the mutant than wild type. Histological studies revealed reduction in cell length along the longitudinal axis and enlargement of bulliform cells in the adaxial surface of the mutant leaf. Further evaluation of agronomic traits indicated that this mutation could increase harvest index. This study provides information on a short leaf genetic stock that could serve as a vital resource in understanding how to manipulate plant canopy architecture of sorghum.     

杂交粳稻超高产群体的冠层结构特点研究

研究了杂交粳稻超高产群体的苗穗粒结构及干物重在冠层不同层次、不同器官的分布,叶面积配置及光强分布等冠层结构特点．结果表明,杂交粳稻超高产群体冠层总干物重及40cm以下、40～60cm、60～80cm和80cm以上4个层次的干物重分别比常规粳稻高32．29％及29．12％、13．95％、16．45％和100．17％．杂交粳稻叶片(同化器官)与穗(库器官)干重分别占总干物重的248％与12．8％．高于常规稻;而叶鞘与茎(贮藏器官)的干重分别占总干物重的33．6％和28．9％,低于常规粳稻．杂交粳稻超高产群体冠层叶面积配置比较合理,齐穗期40cm以上冠层LAI达5．44．冠层光强上下分布比较均匀,60cm以下冠层光强比常规稻高13．1％～37．0％,而60cm以上冠层光强比常规稻低5．9％～12．2％;20cm、20～40cm、40～60cm和60～80cm各层消光系数分别比常规粳稻低35．1％、13．5％、29．1％和17．2％．