糜子EMS突变体库构建和突变体筛选

糜子(Panicum miliaceum L.)具有抗旱、耐瘠、适应性广、生育期短等特点,是我国北方地区的杂粮作物。糜子高产品种不耐水肥、易倒伏,锄草、间苗费时费工的问题严重影响着农民对糜子生产的积极性和收入。EMS(甲基磺酸乙酯)化学诱变方法成本低,操作简单,诱变率高,是作物育种的重要方法。本试验选用糜子品种伊选大红糜进行EMS化学诱变而构建突变体库,对获得的2333个M2材料进行突变频率和全生育期表型多样性等特征的分析。结果显示,所构建的糜子突变体库材料变异类型非常丰富,共发现104个形态性状突变株系,突变频率为4.5%,包括叶色、叶型、株高、生育期、育性、穗型、种皮颜色等性状,该突变体库的构建将为糜子功能基因组学研究和育种提供丰富的突变体资源和新型种质。     

裸燕麦EMS突变体库筛选与分析

燕麦是重要的粮饲兼用作物,构建燕麦EMS突变体库对燕麦功能基因组学研究和遗传改良有重要意义。本试验利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methane sulfonate)处理燕麦品种花早2号,获得了4083株M1材料;对其中2000个单株种植了M2株行,进行全生育期调查,鉴定其表型变化;对2份黄化苗突变材料种植了M3家系,进行相关突变性状的稳定性验证。结果表明,燕麦经EMS处理后代变异巨大,在M2发现表型突变材料196份,变异率为9.8%,变异类型非常丰富,包括幼苗习性、叶片性状、分蘖、株高、穗部形态及成熟期等突变株系。M3证实突变的黄化苗特性可以稳定遗传。本研究建立了燕麦EMS诱变体系,获得的燕麦变异类型丰富,为燕麦功能基因组学研究和燕麦遗传改良奠定了材料基础。     

甜玉米EMS突变体资源共享库的构建及初步鉴定

优异的种质资源是培育丰产、优质农作物新品种的基础和首要条件,创制甜玉米突变体材料对优良甜玉米新品种选育和玉米分子育种研究具有重要的意义。本研究中,采用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变剂对甜玉米自交系华甜选H-16-2-2-3的花粉进行诱变及人工授粉,构建甜玉米EMS诱变突变体资源库。通过田间筛选与表型考察,共获得影响生育期、散粉抽丝间隔期、植株叶夹角、叶片大小、雄穗姿态、雄性育性、植株高、穗位高、穗行数、子粒顶端颜色、子粒大小、子粒皱缩程度等重要农艺性状的M_2代突变体材料24363份。对其中2000份M_2代突变体进行田间初步表型筛选,并借助高通量测序分析对部分单隐性核基因突变引起的突变体进行基因定位分析。在上述工作基础上,提出构建国内甜玉米种质资源共享库,为甜玉米育种及基因功能研究提供宝贵的试验材料和基因资源,促进甜玉米育种相关资源的共享。     

罗布麻EMS突变体库构建及黄酮变异突变体筛选

罗布麻(Apocynum venetum L.)突变体的获得是人工创新种质资源的有效途径,也是开展品种选育、功能基因组研究的基础。本研究以采自东营野生罗布麻种子作为材料,预试验结果表明0.7%的甲基磺酸乙酯(EMS,ethylmethylsulfone)溶液诱变罗布麻种子13 h能够达到半致死剂量。在此浓度和处理时间下构建了一个1452株的突变体群体,对获得的M1植株进行农艺性状和总黄酮含量性状筛选,初步获得125份农艺性状突变材料,其中包括8株白化植株、23株叶型变异株、16株叶色黄纹突变体、32株苗期分枝植株以及46株叶位变异突变体,突变频率分别为0.55%、1.6%、1.1%、2.2%和3.2%。此外,还筛选到2株总黄酮含量明显高于野生型和1株低于野生型的材料。在突变群体中对黄酮代谢途径中编码黄烷酮-3-羟化酶的基因(F3H,flavanone 3-hydroxylase gene)进行测序鉴定,结果鉴定到3株F3H基因的突变体。本研究构建的罗布麻突变体库表型丰富且突变位点可以鉴定,是罗布麻新种质筛选、品种选育以及基因功能研究的良好材料。     

高粱EMS诱变及突变体筛选、鉴定

突变率和突变类型是突变体表型筛选和构建饱和突变体库的重要依据。采用不同时间和不同浓度甲基磺酸乙酯(EMS)处理高粱品种BTx623的种子,突变率和突变类型差异较大。突变类型可分为叶色、叶形、穗型、育性及生育期等,变异类型较丰富。根据处理后种子出苗率、结实率和突变率的情况,最终确定20 h+EMS 0.2%为最佳的诱变处理时间和浓度。但构建饱和突变体库,建议采用多浓度多时间处理方式。     

苦荞突变体库构建与突变体中芦丁合成相关基因表达分析

苦荞是重要的小杂粮作物之一,营养物质丰富,是天然芦丁的重要来源。突破苦荞育种难题,创制苦荞新种质是目前研究的重要方面。本试验利用甲基磺酸乙酯(EMS)构建了黑丰1号苦荞突变体库,明确了当EMS浓度为1.2%时,诱变效果较好。通过对M1突变株表型观察统计,共获得叶色、叶型、株型、粒型变异单株102株,突变率为3.85%;高效液相色谱技术(HPLC)测定1000株M3材料,获得高芦丁含量突变株系2个和低芦丁突变体株系5个;qRT-PCR对芦丁含量突变体株系中芦丁代谢关键酶基因(CHS、F3H、4CL、FLS、UFGT)进行表达量分析,发现不同株系中上述基因的表达量与芦丁含量相关性不明显,但个别基因如FtFLS基因表达量在高芦丁含量突变体中达到对照的4.55倍。通过突变体的筛选丰富了苦荞基因资源,创新了苦荞新种质,也为苦荞芦丁代谢的分子基础研究提供了材料保证与技术支持。     

甲基磺酸乙酯（EMS）对萝卜早期发育性状的诱变效应

甲基磺酸乙酯(EMS)诱变育种有着诱变频率高、突变性状多及破坏性小等优点被广泛用于多种作物诱发突变育种。本研究利用不同浓度的EMS对不同品种的萝卜种子进行浸种处理后,发现EMS对萝卜的种子发芽率、萝卜苗根部长度及田间性状等指标上的诱变效应。研究结果表明随着EMS浓度(0.2%~2%)的增加,种子发芽率急剧降低且萝卜苗期根长明显变短,整体呈显著的抑制生长作用。不同品种间对EMS的敏感度依次顺序为短叶-13>夏抗40>春白11-58>双红一号。以半致死浓度为EMS浓度选择标准,确定了EMS处理不同品种萝卜间的适宜浓度为0.4%~0.6%。通过田间性状调查发现0.5%EMS处理短叶13萝卜种子下播大田后,相比对照处理品种表现子叶卷曲及撕裂、真叶增厚及黄化等情况,进一步表明EMS对短叶13萝卜存在的诱变效应。本研究确定了化学诱变剂EMS对萝卜诱变的半致死剂量,初步确认EMS对萝卜早期生长发育性状的诱变效应,将为后期的萝卜诱变育种研究提供研究材料和参考。     

水稻T-DNA插入突变体库的筛选及遗传分析

T-DNA标签技术是分离和研究植物功能基因的有效方法,寻找T-DNA插入表型突变体是进一步开展研究的关键所在。文章对以ZH11、ZH15为受体亲本构建的4416份T,代标签系进行了表型鉴定,发现存在拟纯合突变和系内分离突变两种类型,突变表型涉及株高、生育期、叶形、叶色、分蘖力、植株松紧度、穗颈节、穗形、颖花、粒形、类病变、雄性不育、生长极性等14类性状。其中,株高、生育期、叶色、雄性不育有着相对较高的突变频率（超过1％）,株高和叶色的突变频率在品种及年度间表现稳定,而生育期、雄性不育波动较大,表明这类性状的表型易受到环境的影响。通过T1、T2连续世代的共分离分析,筛选出3个与穗部或颖花发育相关的T-DNA插入突变体,为分离相关功能基因奠定基础。随机选择42份有表型突变的标签系,通过质粒拯救和TAIL-PCR的方法分离其侧翼序列,从39个标签系中获得40条序列,其中25条为载体序列,14条与水稻基因组有很好的同源性,BlastN分析结果表明T-DNA有优先整合进植物功能基因内部的特性。     

小麦矮秆圆粒突变体的鉴定与分析

小麦的子粒形态性状和株高与小麦的产量密切相关,是育种的重要选择目标性状。本研究通过对小麦品种偃展1号(YZ1)EMS突变体W98的农艺性状的调查与分析,发现W98的株高只有24 cm,而野生型YZ1的株高是73 cm。突变体株高的变异是由每个节间长度变短造成的,而非节间数目减少所致。相关分析表明矮秆与圆粒性状呈显著相关。利用高秆长粒的墨西哥品种10th12与突变体W98配制杂交组合,获得1544个F2∶3单株(株系),通过对分离群体的遗传分析,发现圆粒性状是由1对不完全显性基因控制的。赤霉素(GA)与油菜素内酯(BR)激素敏感性试验表明:野生型和突变体都对GA处理不敏感;不同浓度BR的展叶试验表明野生型对BR不敏感,而突变体W98对BR敏感。     

EMS诱变西瓜突变体库的构建及表型分析

采用1.0%诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理西瓜品系W1-17种子9h,然后对M1和M2代群体单株在叶、花、茎、育性、分支习性等方面进行表型变异观察,同时选取M2代典型变异株系,利用23对西瓜SSR引物进行分析鉴定,构建西瓜突变体库。结果表明:(1)EMS诱变使M1代幼苗形态呈现出叶畸形、叶褶皱、部分黄化、花畸形、雄花不散粉、卷须畸形、矮小、生长缓慢、不育等特异性状,获得由1 252个单株组成的西瓜突变体M1群体,群体总变异频率为18.33%。(2)M2代共筛选到205个突变植株,40种表型变异,表现在子叶性状(黄化、扭曲不对称、折叠等)、叶和茎性状(叶黄化、变小、裂刻变深,茎变细,节间变短,分支少等)、花性状(花变大,花色变浅,两性花,花瓣皱缩、部分退化、数目突变,柱头畸形,雄蕊不成熟等)和其他性状(生长缓慢、不育等)等方面,总的表型突变率达到了19.59%。(3)针对M2代10个典型变异植株,通过SSR引物分析发现有9份材料在DNA水平上有变异。本研究初步构建了含有120个M1代家系及1 051株M2代植株、40种表型变异的西瓜突变体库。     

抗赤霉病小麦地方品种黄方柱和海盐种EMS突变体的变异分析

突变体对增加小麦资源的遗传多样性,克隆和解析重要农艺、产量和抗性相关基因具有重要的意义。本研究以高抗赤霉病小麦品种黄方柱(HFZ)及其11个甲磺酸乙酯(EMS)诱导的纯合突变体(F2~F12,Mu4),以及海盐种(HYZ)及其12个EMS纯合突变体(Y2~Y13,Mu4)为材料,在扬花期利用单花滴注鉴定赤霉病扩展抗性,灌浆期测定了分蘖数、株高、旗叶长、旗叶宽、叶绿素含量,收获后测定千粒重、粒长、粒宽、每穗小穗数和每穗粒数共计11个性状。每一个突变体至少在一个性状上与野生型存在显著差异。黄方柱突变系F6、F9和F12以及海盐种突变系Y6、Y7和Y9病小穗率均显著高于相应野生型,达中感或高感水平,因此,这6个突变体是研究赤霉病扩展抗性的理想材料。此外,海盐种突变体株高、千粒重、每穗粒数和粒宽均低于或显著低于野生型。对野生型和突变体采用了基于最小组内平方和距离的动态聚类分析方法,综合评价了野生型与突变体以及突变体相互之间的相似情况。株高等农艺性状显著优于野生型但赤霉病抗性与野生型类似的突变体(如F2、F7、Y2、Y3、Y4、Y8、Y10和Y12)可为农艺性状的遗传研究和抗赤育种亲本选配提供重要的资源。     

大麦TILLING群体的构建及EDR1基因突变的检测（英文）

该研究选用栽培大麦品种‘西引2号’,通过化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)处理,创建了3 750个M1及2 012个M2突变株系。结果表明:在M2中,有115株表现黄化,98株表现矮化,101株表现极早或极晚抽穗,其他35株表现分蘖少、叶片小或者不育等性状,所有突变株系占M2群体的17.35%;M2的基因组DNA用于突变频率的研究,用优化的CELⅠ酶切体系对M2株系进行了EDR1基因突变体筛选,获得了EDR1基因的3个突变体,其中一个发生在外显子区域,导致了氨基酸Pro到Ser的转换,突变频率平均为每661kb一个点突变,这与前人研究的突变频率基本在一个范围内。该研究创建了大麦品种‘西引2号’的TILLING筛选群体,并用于EDR1突变体的筛选。为大麦性状研究提供了不同的思路,搭建了新的资源和技术平台。     

一个新的水稻卷叶突变体的遗传分析与基因定位

水稻叶片发育异常的突变体是研究水稻叶片发育分子机理的重要材料．本研究在IR64的EMS突变体库中发现了一个新的卷叶突变体材料w32,在整个生育期过程叶片都表现高度卷曲．突变体w32与IR24、培矮64杂交构建F2群体进行遗传分析,结果表明,卷叶性状受一个隐性基因控制,选用w32/PA64F2群体中的1846个卷叶单株进行基因定位,在卷叶和正常叶的DNA池中筛选到两个多态性标记RM6697和RM20781,并确定该卷叶基因位于第7染色体短臂上,是一个尚未报道过的基因,暂命名为r111（t）．利用新发展的11个SSR标记和19个InDel标记,最终将r111（t）基因定位在一个约52kb的区段上,为最终克隆该卷叶基因奠定了基础。     

大豆疫霉菌的EMS化学诱变

以甲基磺酸乙酯(ethylmethane sulfonate,EMS)为诱变剂,通过其对大豆疫霉菌Phytophthora sojae休止孢萌发的影响,确定化学诱变条件。通过收集单卵孢子,建立了包含640个单卵孢子系的突变体库,其中约有50%的诱变菌系在培养性状和菌落形态方面发生了明显变化,菌落形态多样,表现出较紧密或松散,近圆形或不规则;气生菌丝减少,生长速度较慢或快;在卵孢子产量方面,8.13%的菌系有增加,20.41%的菌系减少,27.82%的菌系极少或者没有卵孢子产生,43.64%的菌系卵孢子产量类似野生型。以质膜氢离子泵蛋白基因PsPMA1(plasma membrane H+-ATPase1)为对象,通过TILLING技术,从320个大豆疫霉菌突变体中获得9个突变体,进一步确认了EMS对大豆疫霉菌的诱变效果,并且估算EMS对大豆疫霉菌的诱变频率至多每115kb发生一个核苷酸变异。新构建的突变体库为开展大豆疫霉病菌的功能基因组研究奠定了遗传材料基础。     

水稻雄性不育突变体tip2-zh的鉴定与基因定位

本研究从籼稻中恢8015经甲基磺乙酯(EMS,ethylmethylsulfone)诱变的突变体库中分离鉴定出了 1个无花粉型雄性不育突变体tip2-zh.突变体tip2-zh与野生型中恢8015在株高、分蘖数、分裂角度、抽穗期等农艺性状上无显著差异,但其花药瘦小、细长且呈半透明状,花药中无成熟花粉细胞;花药半薄切片观...     

烟草NtHMA4基因突变体鉴定及低镉特性研究

该研究从中国烟草主栽品种‘云烟87’的EMS突变体库中,通过TILLING技术筛选,获得NtHMA4的EMS突变体hma4-4h12。对突变体进行测序表明,该突变体核苷酸突变方式为C152T,氨基酸突变方式为T51I。利用100μmol/L氯化镉对突变体进行镉胁迫试验表明,hma4-4h12与对照‘云烟87’相比,叶片中镉、锌、铜、砷、铅、镍含量分别降低55.48%、21.11%、20.96%、27.50%、16.23%和19.28%,铁、锰和铬含量与对照没有显著差异。hma4-4h12突变体大田农艺性状观察表明,其株高、节距、茎围等与对照相比显著变小,推测hma4-4h12中含有影响这些性状的突变位点。该研究获得的低镉突变体hma4-4h12可以作为培育低镉烟草品种的材料,但是育种中利用该突变体,后续还需要通过回交去除不利突变的影响。     

EMS处理对大白菜种子和幼苗活力的影响及M_2表型变异分析

大白菜突变体的获得是种质创新的有效途径,也是开展功能基因组研究的材料基础。本研究选取自交亲和、易进行小孢子培养的大白菜自交系‘A03’作为构建突变体库的野生型材料。分析EMS种子处理对M1、M2种子和幼苗活力及生理特性的影响,确定适宜诱变方案并构建突变体库,并针对突变体库M2群体结球期、收获期和生殖生长阶段表型性状变异进行了分析。结果表明,以浓度0.4%的EMS浸泡种子16 h,以及连续对两代种子进行诱变处理,均可以构建大白菜突变体库。突变体库M2群体植株在结球期、收获期和生殖生长阶段表型变异丰富,变异频率分别为21.65%、22.40%和25.65%。     

拟南芥干旱突变体远红外成像技术的筛选和特性鉴定

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行化学诱变获得突变体筛选群体。在干旱胁迫下,以叶片的温度差异为筛选指标,利用远红外成像技术进行突变体的筛选,获得了对干旱不敏感突变体dri1(drought-insensitive 1)和敏感突变体drs1(drought-sensitive 1)。实验结果表明dri1和drs1为单基因隐性突变,气孔密度同野生型无差异,而叶片温度、气孔开度和叶片失水率则有明显改变。在MS培养基上的种子萌发实验表明在ABA、甘露醇和NaCl胁迫下dri1萌发率要比野生型高,而drs1则比野生型低。对突变基因的研究有待进一步进行。     

一个高粱直立叶突变体的表型鉴定和遗传分析

直立叶是构建合理株型和培育密植化栽培品种的重要指标之一.本研究利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变高粱BTX623,获得一株可以稳定遗传的直立叶突变体,暂命名el(erect leaf).该突变体叶片从6叶期开始出现直立性状,直至整个生育期叶片均呈直立状态.抽穗期突变体el植株倒1叶至倒7叶各节位叶长极显著缩短,叶片宽度也显...     

γ射线辐射“9311”水稻突变体的筛选

突变体的创建和筛选是挖掘基因功能的重要来源,也是扩充种质资源的有效途径之一。利用60Coγ射线处理籼稻"9311"种子,经过M2筛选及M3鉴定,共获得128份突变体,突变频率为10.24%。突变类型包括生育期及育性突变、叶片性状突变、茎秆形态突变、穗部形态突变、子粒形态突变等,此外,还发现一个植株变矮、节间和叶片变短且不能进入生殖生长的突变体,该突变体在湖北和海南连续种植都不能开花结实。筛选的突变体不仅为水稻功能基因组学研究提供丰富的材料,部分突变体还可直接作为育种材料应用。