一个水稻矮秆突变体的遗传分析及基因定位

水稻（Oryza sativa）是我国重要的粮食作物之一。水稻矮秆材料的引入掀起了第1次＂绿色革命＂。但近年来,在水稻育种中矮生基因遗传单一的问题越来越突出,已经严重影响到水稻产量的持续提高。利用60Co-γ射线辐照籼稻亲本材料M804获得了一个性状能够稳定遗传的矮秆突变体MU101。对该矮秆突变体和台粳16号杂交获得的F2代的遗传分析表明,该矮秆性状受1对隐性单基因控制,并暂命名为ds1。利用已有的SSR分子标记将DS1基因定位在水稻第5号染色体上,通过扩大群体和开发新的Indel标记,进一步将DS1基因定位在2个Indel标记之间,两者间的物理距离大约为384kb。该研究为DS1基因的克隆及其在生产中的应用奠定了基础。     

Novel Natural Allelic Variations at the Rht-1 Loci n Wheat

Plant height is an important agronomic trait. Dramatic increase in wheat yield during the ＂green revolution＂ is mainly due to the widespread utilization of the Reduced height （Rht）-1gene. We analyzed the natural allelic variations of three homoeologous loci Rht-A1, Rht-B1, and Rht-D1 in Chinese wheat （Triticum aestivum L.） micro-core collections and the Rht-B1/D1 genotypes in over 1,500 bred cultivars and germplasms using a modified EcoTILLING. We identified six new Rht-A1 allelic variations （Rht-Alb-g）, eight new Rht-B1 allelic variations （Rht-Blh-o）, and six new Rht-D1 allelic variations （Rht-Dle-j）. These allelic variations contain single nucleotide polymorphisms （SNPs） or small insertions and deletions in the coding or uncoding regions, involving two frame-shift mutations and 15 missenses. Of which, Rht-Dle and Rht-Dlh resulted in the loss of interactions of GID1-DELLA-GID2, Rht-Blicould increase plant height. We found that the Rht-Blh contains the same SNPs and 197 bp fragment insertion as reported in Rht-Blc. Further detection of Rht-Blh in Tibet wheat germplasms and wheat relatives indicated that Rht-Blc may originate from Rht-Blh. These results suggest rich genetic diversity at the Rht-1 loci and provide new resources for wheat breeding.     

矮泰引-3中半矮秆基因的分子定位

矮泰引-3的矮生性状受两对独立遗传的半矮秆基因控制,利用SSR标记将这两个矮秆基因分别定位到第1和第4染色体上。等位性测交的结果表明,位于第1染色体上的矮秆基因与sd1是等位的,所以仍然称其为sd1;而位于第4染色体上的矮秆基因是一个新基因,暂命名为sdt2。利用SSR标记将sd1定位于RM297、RM302和RM212的同一侧,而与OSR3共分离,它们之间的位置关系可能是RM297-RM302-RM212-OSR3-sd1,遗传距离分别为4．7cM、0cM、0．8cM和0cM,这与sd1在第1染色体长臂上的确切位置是基本一致的。利用已有的SSR标记和拓展的SSR标记将sdt2定位于SSR332、RM1305和RM5633、RM307、RM401之间,它们的排列位置可能是SSR332-RM1305-sdt2-RM5633-RM307-RM401,它们之间的遗传距离分别为11．6cM、3．8cM、0．4cM、0cM和0．4cM。     

小麦-大麦矮秆易位系T2DL·2HS的鉴定

利用形态学、细胞学及分子标记技术对从普通小麦和农家二棱大麦的杂交后代中选育的矮秆种质系WB7-3进行了鉴定。结果表明:WB7-3田间农艺性状较好,且表现为矮秆;根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ,基因组原位杂交(GISH)未出现杂交信号;位于大麦2H染色体短臂上的特异STS引物ABC454能在WB7-3中扩增出大麦特征条带,表明WB7-3含有大麦2HS的染色体片段;利用210对位于小麦各条染色体上的SSR引物对其进行扩增结果显示,2DS上4对引物(Xgdm35、Xgdm5、Xgwm261和Xgwm455)在WB7-3中有条带缺失,由此确定该小大麦矮秆材料WB7-3是一个2DL/2HS小片段易位系。     

小麦体细胞无性系矮秆变异体AS34株高构成和育种潜力探讨

创制和利用矮秆资源对于小麦品种改良具有重要意义。到目前为止,在小麦属中虽然已鉴定了多个矮秆资源,但多数矮秆资源在小麦中的利用价值有限。本研究对利用无性系变异途径获得的小麦矮秆材料AS34及其与模式小麦品种中国春杂交F1、F2材料进行了株高构成和主要农艺性状分析。结果发现,AS34共有4个节间,比其野生型豫麦66少了1个节间,各个节间长度按相似比例缩短,穗下节长度短于第2节长度;F1株高、节间长度指数介于2个亲本之间,节数与AS34相同,穗长、小穗数、穗粒数超过2个亲本;F2株高、穗长、穗粒数、小穗数变异范围广泛,约70%植株株高为60~89 cm,穗长6.0~9.9 cm、穗粒数50~79粒、小穗数20~24个。结果表明,AS34的矮秆变异由多基因控制,表现为数量性状,其矮秆性状对杂交后代穗长、小穗数、穗粒数等主要农艺性状有正向遗传效应,F2选择穗大、粒多、株高适中优良单株的机率较大,具有很好的育种利用价值。     

粳稻矮秆品种苗期和成株期对赤霉素反应的研究

本试验对28个粳稻矮秆品种对GA3的反应进行了研究,结果表明：粳稻矮秆品种对GA3反应较为复杂,苗期与成株期反应,大多数品种表现为趋势基本一致,但也存在着其它种类型表现;在粳稻中,对GA3反应敏感的矮秆品种并不一定携带含有sd-1等位基因,但含有sd-1基因的品种表现为敏感,不含有sd-1基因的表现为低敏感或不敏感,据此可以初步确定矮4和紫叶矮含有与sd一1非等位的矮秆基因,是一种新的矮源;GA3对株高构成因素的影响表现因品种不同而异,但以基部一、二节间为主。     

中国大麦矮秆种质资源的基因分析——Ⅱ.矮秆基因的染色体定位

根据连锁遗传原理,利用全套染色体形态性状标记系,对２０份中国大麦矮秆种质资源的矮秆基因,进行了染色体定位。结果表明：１５份单基因矮秆中,有１份其矮秆基因与宽护颖基因Ｚ连锁,位于２（２Ｈ）染色体短臂上;１０份的矮秆基因与ｕｚ基因等位,由３（３Ｈ）长臂携带;４份的矮秆基因与钩芒基因Ｋ连锁,位于４（４Ｈ）长臂上。５份双基因矮秆中,有３份的矮秆基因分别位于２（２Ｈ）短臂和４（４Ｈ）长臂上;１份的矮秆基因各由其３（３Ｈ）和４（４Ｈ）长臂携带;其余１份的两对矮秆基因,１对与ｕｚ基因等位,由３（３Ｈ）长臂携带,另１对则与宽护颖基因ｗ连锁,位于２（２Ｈ）短臂之上。     

水稻半矮秆基因sd-t的染色体定位研究

以籼型标志基因系和ＩＲ３６三体为工具材料,通过杂交研究了籼稻矮秆材料矮泰引－２所携半矮秆基因Ｓｄ－ｔ在染色体上的位置。结果表明,半矮秆基因Ｓｄ－ｔ与标志基因系０１９所携紫果皮基因Ｐｒｐ－ｂ、标志基因系Ｂ３０所携无叶舌基因１ｇ、标志基因系０２７所携灰白壳基因Ｗｈ表现连锁,ｓｄ－ｔ与Ｐｒｐ－ｂ之间的交换值为２．８５％±０．５２％,ｓｄ－ｔ与ｌｇ之间的交换值为２７．９０％±３．８１％,ｓｄ－ｔ与Ｗｈ之间的交换值为３８．６２％±２．９９％。由于Ｐｒｐ－ｂ、ｌｇ、Ｗｈ基因均位于第４染色体上,因而推定ｓｄ－ｔ基因位于第４染色体上,其排列位置可能是Ｐｒｐ－ｂ－ｓｄ－ｔ－ｌｇ－Ｗｈ。     

水稻矮秆基因iga-1的序列变异和表达分析

该研究以水稻矮秆突变体cha-2为材料,对控制其表型性状的iga-1基因进行候选基因筛选,利用基因注释数据库对定位区间进行候选基因预测,通过ORF及其上下游调控区域的测序、序列比对及关键元件分析进行序列变异研究,半定量PCR检测目标基因的表达模式,明确其在基因序列、表达模式的变异,探讨其分子遗传调控机理。结果显示:(1)在隐性核基因iga-1精细定位基础上预测得到3个ORF,其中2个编码dnaJ分子伴侣(含有dnaJ结构域的蛋白),分别是LOC_Os05g26902和LOC_Os05g26926;另外1个为已克隆的水稻矮秆基因RGA1(LOC_Os05g26890)。(2)ORF序列分析表明矮秆突变体cha-2与野生型仅在RGA1基因座存在SNP变异,但未造成氨基酸编码的改变。(3)表达模式分析发现,矮秆突变体cha-2的RGA1基因在种子萌发期、二叶期、四叶期和分蘖期等4个发育时期均不表达,且在‘中花11’、‘石狩白茅’的遗传背景下稳定遗传,均显现出失活状态,初步确定RGA1为iga-1的候选基因。(4)对RGA1基因上游和下游调控转录关键区进行测序结果表明,突变体cha-2存在865bp的大片段缺失,包括第1外显子、部分第1内含子和转录起始上游区域。研究推断,突变体cha-2的矮秆基因iga-1正是没有活性的RGA1基因,其转录关键区域的大片段缺失,导致无法正常转录表达。     

不同籼稻品种的矮生性与内源ABA水平及其结合蛋白的关系

试验研究了内源脱落酸及其结合蛋白与含有不同矮秆主基因的籼稻矮生性状的关系。结果表明：籼稻的矮生性也受内源ＡＢＡ及其结合蛋白协同调控。矮秆品种幼苗内源ＡＢＡ及其幼芽膜上ＡＢＡ结合蛋白水平显著高于离秆品种,且含有强矮化效应的ｓｄ－ｇ基因的新桂矮、双矮的内源ＡＢＡ及其结合蛋白水平又明显高于含ｓｄ－１半矮秆基因的广场矮。外源ＡＢＡ能显著抑制籼稻幼苗伸长,苗高下降率与ＡＢＡ结合蛋白水平有一定的关系,且矮秆品