水稻小穗特征基因FZP的图位克隆

FZP是水稻中控制小穗分化的一个关键基因,先前已将它定位在第7染色体上。通过进一步对该基因进行精细定位和图位克隆,找到2个SSR标记NRM6和NRM8,将该基因锁定在一个遗传距离为1．2cM的范围内(两标记与目标基因的遗传距离分别为0．2cM和1．0cM),相应的物理距离为144kb。发现在预期的目标基因位置,存在一个具有类似AP2结构域的基因。已知AP2是一个控制植物花发育的重要基因。因此,这个基因应是FZP的一个候选基因。PCR扩增结果显示,突变体中该基因有一个大约4kb的插人片段,与向共分离。由此可以初步认为,该基因就是FZP。     

水稻QTL图位克隆的特征分析

图位克隆作为基因克隆的最有效手段, 在水稻QTL克隆方面取得了很大的进展。文章通过分析近年来关于水稻QTL图位克隆的15个成功案例, 总结了水稻QTL图位克隆的几个重要特征: (1) 亲本杂交类型为种间或亚种间杂交, 双亲的目标性状差异显著; (2) 目标QTL为主效, 一般能解释大部分的表型变异; (3) 物理图距一般小于40 kb; (4)初级定位结果准确, 精细定位群体大于6 000(隐性群体不小于1 500)单株。文章还对QTL图位克隆的难点及解决方法进行了有益的探讨。     

水稻叶宽调控基因ZYY1的图位克隆与功能分析

叶宽是水稻株型的重要组成部分,适宜的叶宽有助于提高光利用效率进而提高水稻产量.利用水稻叶宽突变体,阐明新的水稻叶宽调控相关基因的功能,有助于进一步阐明水稻叶宽发育调控机制.本研究利用育种中间材料中发现的窄叶突变体zhaiye1(zy1),与野生型(WT,wild type)相比,zy1出现明显的窄叶表型,株高也出现显著...     

水稻功能基因图位克隆研究进展

图位克隆是建立在植物分子标记图谱之上的一种基因克隆技术。利用分子标记技术对目的基因进行精细定位,用与目的基因紧密连锁的分子标记筛查DNA文库,构建包含目的基因区域的物理图谱,通过染色体步移等方法找到包含目的基因的克隆,再通过遗传转化试验对目的基因进行功能验证。介绍了基因图位克隆的研究技术原理与技术环节,并对近年来水稻功能基因图位克隆研究进展进行了综述。     

水稻中一个油菜素内酯不敏感突变体的图位克隆

油菜素内酯(brassinosteroid, BRs)是一类重要的植物激素,在植物的生长发育过程中发挥重要的调节作用。BRs的信号转导研究在双子叶植物拟南芥中已取得重大进展,但在单子叶植物水稻中,BRs的信号转导途径尚不很清楚。本研究从水稻T-DNA插入突变体库中筛选出一个叶片直立突变体el(erect leave mutant)。该突变体与野生型植株相比,叶夹角减小。遗传分析显示,el的突变性状由一对显性基因控制。该基因经图位克隆定位于水稻第5染色体引物InDel3和InDel4之间,物理距离为700 kb。本研究明确了一个水稻BRs不敏感突变体的表型特征及遗传规律,为进一步研究水稻BRs信号转导调控机制奠定基础。     

栽培稻种间杂种不育基因S1的图位克隆

水稻种间杂种不育限制了其杂种优势的有效利用,S1是其中一个最重要的杂种不育基因座。为探讨S1对杂种的雌雄配子选择性杀灭作用,本研究首先采用图位克隆法,对粳稻IRAT216及其包含非洲栽培稻S1座位的近等基因系IRAT216S1构建的BC_9F_2分离群体,进行了S1精细定位与克隆。首先在定位区间内筛选了所有网上公开的SSR标记,并结合自行测序比较,开发出了31对有多态性的分子标记,把S1锁定在P0535G04克隆上标记2180与2198之间18 kb的精细定位区段,内有ORF11、ORF12两个候选基因。对两基因基因组测序、RT-PCR、基因芯片分析,排除了ORF11,确定了ORF12是唯一候选基因,同时也排除了此座外存在辅助因子的可能性。本研究分子标记的开发将为水稻的分子标记辅助育种提供帮助,而S1基因的克隆将为杂交育种中克服杂种不育提供了可能,也为进一步杂种优势的利用打下基础。     

水稻内颖畸形或缺失基因OsAPP1的图位克隆及表达分析

在育种基地材料中发现一株内颖畸形或缺失(abnormal or absent palea)突变体,将其命名为app1。该突变体在营养生长时期发育正常,但抽穗后突变体表现出内颖畸形(比外稃短导致颖壳不闭合,或者出现两个内稃)或缺失,其花粉育性为55.52%,结实率为6.48%,千粒重为10.811 g,种子发芽率为55.21%。以突变体app1与日本晴杂交构建了F1和F2群体,F1颖壳表型正常,F2群体出现内颖畸形和正常表型分离,内颖正常和突变表型分离比例为3∶1,表明app1内颖突变表型由单隐性核基因控制。以F2为分离群体,将app1精细定位于第3染色体上,位于分子标记ID4231和ID4246之间,遗传距离1.3 cM,对应物理距离为13.2 kb。该区段内完全包含1个开放阅读框,包含两个部分开放阅读框,经过测序分析发现候选基因LOC_Os03g11614启动子区发生点突变和245 bp缺失,qRT-PCR分析证实LOC_Os03g11614为OsAPP1基因。已有报道LOC_Os03g11614编码OsMADS1,是调控水稻花器官发育的重要明星基因,其不同位置的突变可以导致叶状颖壳和不育、以及控制籽粒大小。与3000份水稻种子资源SNP/Indel变异类型对比分析发现,突变体app1启动子的突变完全不同于现已OsMADS1研究报道突变类型,且与数据库中的自然突变类型多数不同。因此,本研究发现的app1突变体,是以往报道中从未出现的OsMADS1启动子发生突变的新型突变,且该类突变导致了其降低表达量,并产生了不同于前人研究的新表型,这为深入研究OsMADS1基因在水稻花器官发育中的功能提供了新的种质资源和思路。     

图位克隆小麦抗叶锈基因Lr1

图位克隆小麦抗叶锈基因Lr1@凌宏清$InstituteofPlantBiology!UniversityofZurich,Zollikerstrasse107.CH-8008Zurich,Switzerland@BeatKeller$InstituteofPlantBiology!UniversityofZurich,Zollikerstrasse107.CH-8008Zurich,Switzerland图位克隆;;抗叶锈;;小麦     

植物基因的图位克隆

图位克隆是基因的有效方法,本文概述了植物基因图位克隆的研究进展,主要包括图位克隆的一般策略、相关技术、发展前景和其它基因组领域研究于其带来的有益借鉴。     

基于CSSLs群体定位和图位克隆水稻长芒基因GAD1-2

水稻是世界上最早驯化的重要粮食作物之一。水稻芒可以保护水稻种子不被鸟琢食,是水稻重要的驯化性状之一。芒在野生稻中普遍存在,对野生稻的生存和传播至关重要,然而在驯化和人工选择过程中该性状逐渐被淘汰。定位和克隆水稻长芒相关基因是研究水稻芒驯化遗传机制的基础。本研究以籼稻恢复系东南恢810为受体、漳浦野生稻为供体构建的146个染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines, CSSLs)为研究材料,调查了146个CSSLs株系和双亲的芒长,结果表明在4个置换系中检测到1个控制水稻芒长主效基因GAD1-2,位于水稻第8号染色体;利用重叠代换作图法,将GAD1-2定位在Ind8-10和RM4936标记之间,遗传距离约为4.75 Mb。选择分离群体中的显性单株,利用开发的标记,最终将GAD1-2 基因定位在两个 Indel 标记之间,两者间的物理距离约为27 kb,该区域内只有两个候选基因Os08g0485500和Os08g0485400。经测序和分析表明,Os08g0485500是GAD1-2的候选基因,GAD1-2在保守的ORF区域存在6个碱基缺失,导致丝氨酸和半胱氨酸这两个氨基酸缺失,从而表现长芒的性状;在Os08g0485500基因位点已克隆了1个控制水稻芒长的GAD1基因,推测GAD1-2与GAD1为等位基因。本研究为进一步理解水稻起源演化和水稻芒长发育基因的遗传机制奠定了基础。     

Map-based cloning of the ALK gene, which controls the gelatinization temperature of rice

As a primary crop in China, rice provides the staple food for more than 50% population in the world. With the increasing grain yield and improvement of living conditions, grain quality has drawn more and more attention. Gelatinization temperature (GT), an important parameter for rice cooking quality, is the critical temperature at which the starch granules start to lose crystallinity and birefringence by irreversible expanding and to change the starch surface from polarized to soluble state c…     

Map-based cloning of the <Emphasis Type="Italic">ALK</Emphasis> gene,which controls the gelatinization temperature of rice

Gelatinization temperature (GT) is an important parameter for evaluating the cooking and eating quality of rice besides amylose content (AC). The inheritance of the genes affecting GT has been widely studied and is considered to be controlled by a major gene. Here, we report the map-based cloning of rice ALK that encodes the soluble starch synthase II (SSSII). Comparison between the DNA sequences from different rice varieties, together with the results obtained with digestion of the rice seeds in alkali solution, indicates that the base substitutions in coding sequence of ALK may cause the alteration in GT.     

水稻品种USSR5早熟性的遗传分析

USSR5为极早熟的前苏联品种,以抽穗期近等基因系和抽穗期QTL近等基因系为测验品种,对USSR5的抽穗期基因型进行分析,表明USSR5携带了非感光基因e1、无感光功能的Se-1e基因、感光抑制基因i-Se-1和显性早熟基因Ef-1,从而使它表现极早熟的特性。此外,本研究调查了USSR5和N22的BC1F1和F2群体的抽穗期,利用WindowsQTLCartographer1.13a软件,采用复合区间作图法,在全基因组范围内,分析了南京夏季正常日照条件下2个群体的抽穗期QTL,在USSR5/N22//USSR5BC1F1群体,共检测到2个位点,分别位于第7、8染色体上,其LOD值分别是6.11和2.91,对表型总变异的解释率分别为27.38%和11.15%,2个位点上来自USSR5的等位基因均提早抽穗。在USSR5/N22F2群体,共检测到5个位点,分别位于第1、2、7、9、10染色体上。5个位点LOD值介于3.02～8.4,对表型总变异的解释率分别为4.07%和15.41%。除qHd-9外,其余控制抽穗期的4个基因位点上提早抽穗的等位基因均来源于USSR5。比较分析发现效应较大的qHd-7即是Hd4(E1),USSR5在该位点上携带非感光基因hd4(e1)。尽管本研究定位的其它抽穗期QTL和已知抽穗期基因之间尚不能一一对应,但在早熟性水稻品种选育中,USSR5将可作为良好的基因源加以利用。     

水稻中一个新的MYC基因的克隆及其分析

在水稻基因组序列中发现类似MYC序列的同源序列,并设计引物成功克隆了一个水稻OsMYC基因(GenBank登录号：AY398581),并对其进行了分子结构分析。OsMYC基因具有典型的DNA结合结构域：碱性区域／螺旋-环-螺旋(bHLH)基序,与其他MYC类似基因的蛋白序列比对结果表明,OsMYC基因与AtMYC2、MYC7E和PG1等氨基酸序列一致性分别是78%、48％、46％,而在bHLH区的一致性分别为95％、84％、77％,N端保守区的一致性分别为81％、54％、52％;位于bHLH区域内的核定位信号区则完全一致;系统进化树分析结果表明,该基因与AtMYC2、MYC7E和PG1等位于同一亚类。此外,该基因主要在营养器官中表达,茎秆中表达最强,根和叶片中较弱,并且能被外源ABA或Fe^3 所诱导,这与AtMYC2、MYC7E基因的表达模式基本相同。该基因是水稻MYC转录因子家族的一个新成员。     

水稻黄绿叶调控基因YGL18的克隆与功能解析

叶色突变体往往伴随着叶绿素含量变化及叶绿体结构异常,是研究叶绿体发育与光合作用相关基因功能的重要材料。该研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻(Oryzasativasubsp.indica)品种华占(HZ)获得黄绿叶突变体,将其命名为ygl18 (yellow-green leaf 18)。与野生型相比,黄绿叶突变体ygl18自三叶期起叶片开始变黄且程度不断加深,同时伴随着光合速率与叶绿素含量下降,且结实率、千粒重及有效穗数均显著降低。透射电镜观察结果显示, ygl18的叶绿体结构紊乱,基质片层疏松,发育受到抑制,与叶片出现黄绿色表型一致。遗传分析表明, ygl18突变性状受1对隐性等位核基因控制,这对等位基因位于水稻第3号染色体长臂标记InDel2和InDel3之间115.2 kb范围内。进一步研究发现该突变体表型是编码铁氧还蛋白FdC2的基因LOC＿Os03g48040的5’UTR发生突变所致。通过CRISPR转基因实验验证了该基因对表型的控制作用。研究结果揭示了叶色调控网络的遗传基础,可为今后选育高光效水稻品种提供新线索。     

水稻穗长基因PAL3的克隆及自然变异分析

穗型是决定水稻(Oryza sativa)产量的关键因素之一。我们从粳稻品种圣稻808 (SD808)的EMS诱变突变体库中发现4份短穗突变体,这些突变体的穗长、一级枝梗数、二级枝梗数和穗粒数发生不同程度的降低。基因定位和图位克隆表明,这些突变体的表型受同一基因控制,将该基因命名为PAL3 (PANICLE LENGT...     

用量热法研究水稻线粒体不同条件下的能量释放

用精密微热量计（ＬＫＢ２２７７ 生物活性检测系统） 和差示扫描量热（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ, ＤＳＣ） 仪（Ｄｕｐｏｎｔ９１０） 分别测定了广丛４１Ｂ 水稻线粒体体外能量释放热谱和ＤＳＣ 曲线。探讨了它在恒温和变温条件下能量释放的规律和特性,建立了广丛４１Ｂ水稻线粒体在不同条件下能量释放的动力学模型,计算了它在能量释放过程中的热力学和动力学参数,并比较了它们之间的差异。结果表明,温度愈低,线粒体能量释放速率愈慢。线粒体在零上低温下放置较长时间后,其放热量增加,能量释放速率加快。     

利用cDNA-AFLP技术分析旱作促进水稻种子根伸长过程中的基因表达

短期旱作促进水稻种子根的伸长。利用cDNA—AFLP技术分析种子根根尖在旱作条件下差异表达的基因,同时比较这些基因在种子根尖、侧根和不定根原基区的表达差异。在1640个片段中,70个在种子根根尖中受旱作诱导,其中24个被克隆并测序。2个基因分别编码丙酮酸脱氢酶激酶(PDK)和腺嘌吟转磷酸核糖基酶(APRT),并用电子拼接技术获得水稻的APRT全长cDNA;另一个经cDNA末端快速扩增法延长后仍无同源序列。Northern杂交验证了这3个基因的cDNA—AFLP表达谱。这是首次报告使用cDNA—AFLP技术研究水稻根组织的差异表达基因。