水稻Ds插入纯合体的筛选和鉴定

采用Basta抗性鉴定、潮霉素抗性鉴定和PCR检测相结合的方法筛选和鉴定了水稻Ds插入纯合体。在T1代236个转化株系中,有16个株系的全部植株表现出对Basta的敏感,其余220个株系的植株表现出对Basta的抗性。经过3代的纯合筛选,共鉴定出Ds插入纯合体203个．这些Ds插入纯合体可用于构建Ac／Ds系统和对Ds插入突变体进行筛选和鉴定,为水稻功能基因组学研究提供了材料。     

T-DNA插入产生的水稻迟抽穗突变体的遗传分析

在筛选和鉴定水稻T-DNA插入纯合体的过程中,观察到一个迟抽穗的突变体.对该突变体进行遗传分析的结果表明,分离群体后代中出现正常抽穗、迟抽穗和特迟抽穗3种类型,分离比率为1:2:1,符合一对基因的不完全显性遗传;对突变体及其后代分离群体做Basta抗性检测及PCR分子检测,证实该突变体是由T-DNA插入所引起的,突变性状与T-DNA共分离.该材料可用于插入座位的基因克隆.     

水稻Ac×Ds后代基因组DNA中Ds侧翼序列的扩增及其Ds插入分析

采用TAIL-PCR技术从经鉴定含Ac/Ds双元件的材料中扩增Ds侧翼序列并测序, 对水稻Ac×Ds后代基因组DNA进行Ac和Ds插入的PCR分析。利用NCBI的BLAST软件, 以Ds侧翼序列为待查询序列进行GenBank在线搜索比对, 获得Ds插入相关基因的染色体定位和功能注释等信息。对扩增的93个有效Ds侧翼序列进行分析, 结果显示, 有21个水稻杂交后代中Ds插入于基因编码区, 其余72个插入在基因间序列, 其中12个插入在特定基因的上游3 kb以内的间隔区。本研究强调了提高Ds侧翼序列扩增和Ac/Ds植株筛选效率的技术关键。     

插入玉米Ds转座因子的水稻转化群体及其分子分析

转座子标签法是一种利用转座因子插入高等植物基因组中造成基因突变,然后通过分离转座因子插入的旁邻顺序,进而克隆出突变基因的策略。这种策略在高等植物功能基因组学的研究中是十分有用的,为此目的,将玉米的Ｄｓ因子及ｂａｒ基因连接至载体ｐＣＡＭＢＩＡ１３００的Ｔ－ＤＮＡ区域中,构建成重组Ｔｉ质粒ｐＤｓＢａｒ１３００。ｐＤａＢａｒ１３００中Ｔ－ＤＮＡ区域中的潮霉素抗性基因可在转化过程中用作水稻转化植株的选择标     

T—DNA插入水稻群体中卷叶突变体R1—A2的遗传分析

在根癌农杆菌介导的T-DNA(携带有除草剂Basta抗性基因bar和Ds因子)转化中花11水稻群体中,获得了一个叶片发生明显内卷的突变体Rl-A。经过连续三代的分离鉴定,获得突变体的纯合株(Rl-A2),并与中花11号进行杂交,在调查的36个F1植株中,全部表现为卷叶,并对Basta除草剂都表现为抗性。在852个F2单株中,卷叶为645株,正常叶207株,卷叶和正常叶的比例为3：1,其中,卷叶株均对Basta表现抗性,正常叶株均对Basta表现敏感,表明卷叶性状和Basta抗性存在着共分离关系。用扩增DS因子的引物,对F2中45个卷叶抗性株进行PCR鉴定,都获得预期长度的Ds因子片段,进一步表明在这些卷叶的植株中都有T-DNA的插入;而30个正常叶敏感株都不能检测到DS的特征片段。在以卷叶突变(Rl-A2)为回交亲本的F1B1植株中,全部植株表现卷叶;在以中花11号为回交亲本的F1B1植株中,卷叶和正常叶植株的分离比为1：1。上述结果表明该卷叶突变是个显性突变,受一个基因所控制,且该基因的突变与T-DNA的插入有关。     

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。     

插入玉米Ds转座因子的水稻转化群体及其分子分析

转座子标签法是一种利用转座因子插入高等植物基因组中造成基因突变,然后通过分离转座因子插入的旁邻顺序,进而克隆出突变基因的策略。这种策略在高等植物功能基因组学的研究中是十分有用的。为此目的,将玉米的Ds因子及bar基因连接至载体pCAMBIA1300的T-DNA区域中,构建成重组Ti质粒pDsBar1300。pDsBar1300中T-DNA区域中的潮霉素抗性基因可在转化过程中用作水稻转化植株的选择标记。插入在Ds因子中的bar基因可追踪转化后代的Ds因子。pDsBar1300通过根瘤农杆茵介导引入水稻品种中花11号的幼胚组织。从各转化愈伤组织中获得了1400株独立的Ds水稻转化植株。通过PPT抗性检测和PCR分析证明了水稻转化植株中Ds因子的整合。Southernblot分析了转化植株基因组中Ds因子的插入拷贝数,其中单拷贝插入比率约占70％。这些插有Ds因子的水稻转化植株,当引入自主型的Ac因子反式活化Ds因子后,可使Ds因子跳跃到不同位点上,就可得到更多的突变植株。     

从水稻Ac/Ds插入突变体扩增Ds侧翼序列的最适TAIL-PCR引物

温度非对称交互PCR(TAIL-PCR)技术已广泛应用于从多种生物体系克隆侧翼于已知序列的DNA片段的分子操作中,并极大地促进了反向遗传学研究。但是,可能由于不同物种间基因组大小和序列存在显差异,在采用该技术进行转座元件Ds水稻插入突变体鉴定过程中,常因TAIL-PCR反应的稳定性差而影响突变体筛选效率。有鉴于此,根据Ds核苷酸序列设计了分别对应或互补于Ds插入元件两端长度不同的12个特异引物组成32个组合,在大量预试验基础上与6个不同简并性(32～256)的随机简并引物分别组合进行TAIL-PCR反应,较系统地研究了引物特性对以水稻基因组DNA为模板的TAIL-PCR反应效率的影响。结果发现,第一反应采用长序列特异引物(36～40mer)可显提高扩增特异性,随机简并引物的简并度对反应的影响显。还选择出两个适于从水稻Ds插入突变体基因组高效扩增出Ds插入侧翼片段的最优特异引物组合和最适简并引物。应用本研究结果可显地提高TAIL-PCR技术筛选水稻插入突变体的效率。     

T-DNA插入水稻群体中卷叶突变体R1-A2的遗传分析

在根癌农杆菌介导的T-DNA(携带有除草剂Basta抗性基因bar和Ds因子)转化中花11水稻群体中,获得了一个叶片发生明显内卷的突变体R1-A。经过连续三代的分离鉴定,获得突变体的纯合株(R1-A2),并与中花11号进行杂交,在调查的36个F_1植株中,全部表现为卷叶,并对Basta除草剂都表现为抗性。在852个F_2单株中,卷叶为645株,正常叶207株,卷叶和正常叶的比例为3:1,其中,卷叶株均对Basta表现抗性,正常叶株均对Basta表现敏感,表明卷叶性状和Basta抗性存在着共分离关系。用扩增Ds因子的引物,对F_2中45个卷叶抗性株进行PCR鉴定,都获得预期长度的Ds因子片段,进一步表明在这些卷叶的植株中都有T-DNA的插入;而30个正常叶敏感株都不能检测到Ds的特征片段。在以卷叶突变(R1-A2)为回交亲本的F_1B_1植株中,全部植株表现卷叶;在以中花11号为回交亲本的F_1B_1植株中,卷叶和正常叶植株的分离比为1:1。上述结果表明该卷叶突变是个显性突变,受一个基因所控制,且该基因的突变与T-DNA的插入有关。     

从水稻Ac/Ds插入突变体扩增Ds侧翼序列的最适TAIL-PCR引物

温度非对称交互PCR(TAIL PCR)技术已广泛应用于从多种生物体系克隆侧翼于已知序列的DNA片段的分子操作中 ,并极大地促进了反向遗传学研究。但是 ,可能由于不同物种间基因组大小和序列存在显著差异 ,在采用该技术进行转座元件Ds水稻插入突变体鉴定过程中 ,常因TAIL PCR反应的稳定性差而影响突变体筛选效率。有鉴于此 ,根据Ds核苷酸序列设计了分别对应或互补于Ds插入元件两端长度不同的 12个特异引物组成 32个组合 ,在大量预试验基础上与 6个不同简并性 (32～256 )的随机简并引物分别组合进行TAIL PCR反应 ,较系统地研究了引物特性对以水稻基因组DNA为模板的TAIL PCR反应效率的影响。结果发现 ,第一反应采用长序列特异引物(36～ 4 0mer)可显著提高扩增特异性 ,随机简并引物的简并度对反应的影响显著。还选择出两个适于从水稻Ds插入突变体基因组高效扩增出Ds插入侧翼片段的最优特异引物组合和最适简并引物。应用本研究结果可显著地提高TAIL PCR技术筛选水稻插入突变体的效率     

Distribution of T-DNA carrying a Ds element on rice chromosomes

Over 3000 rice plants with T-DNA carrying a Ds element were constructed by Agrobacterium tumefaciens mediation. Using inverse PCR methodology, 590 unique right flanking sequences of T-DNA (Ds) were retrieved from independent transformants and classified into six main types on the basis of the origin of filler DNA between the right border of T-DNA and flanking sequence of rice genome. Type I sequences were the most common and showed canonical integration that T-DNA right border was followed by rice genome sequence with or without filler DNA of no more than 50 bp, while type II sequences displayed a vector-genome combination that T-DNA right border was followed by a vector fragment and then connected with rice genome sequence. The location and distribution of 340 type I and II flanking sequences on the rice chromosome were determined using BLAST analysis. The 340 Ds insertions at an average interval of 0.8 megabase (Mb) constructed a basic framework of Ds starter points on whole rice chromosomes. The frequency of T-DNA (Ds) inserted into the exons of predicted genes on chromosome one was 21%. Knowledge of T-DNA (Ds) locations on chromosomes will prove to be a useful resource for isolating rice genes by Ds transposon tagging as these Ds insertions can be used as starting lines for further mutagenesis.     

Distribution of T-DNA carrying a Ds element on rice chromosomes

Rice is one of the most important crops in the world, and is widely studied as a model for cereal ge-nomics because of its small genome size (about 430 Mbp), and its colinearity at the sequence level with limited regions of other cereal genomes. In addition, there are a large number of rice databases document-ing molecular markers, genome sequences, EST se-quences and trait mutants[1—4]. Functional genomic studies of rice are increasing with the availability of the complete genome sequence. …     

利用Ac/Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记转基因植株的方法

获得无选择标记转基因植株是进行重复转基因及消除转基因植株中标记基因潜在危害性的关键。实验采用了Ac／Ds转座子系统在水稻(Oryza sativa,L．)中进行无hpt选择标记的转基因。将含有目的基因bar的Ds元件和hpt标记基因置于同一个T-DNA中,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHAl05介导将Ac-T-DNA及Ds-T-DNA分别转入到不同的水稻植株,再将单拷贝的Ac-T-DNA植株与单拷贝的Ds-T-DNA植株杂交得到同时含有Ac和Ds元件的F1植株,Fl自交产生F2后代,F2植株中转座后的Ds元件与T-DNA独立分离,在总共100株F2水稻植株中筛选得到2株只含有Ds元件插入而无hpt标记基因的转基因水稻植株。结果表明,利用Ac／Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记的转基因植株是可行的。     

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。     

粳稻品种秋光空间诱变突变体的微卫星分析

随机选用121对分布于水稻12条染色体上的微卫星引物对经卫星搭载的水稻品种秋光突变后代(SP10)7个株系进行分子检测,结果发现突变系与亲本秋光之间存在着不同程度的多态性,多态性位点的多少随突变系与原种间差异大小而变化;多数突变系和原种相比都存在多个位点突变。实验结果表明空间诱变可使植物DNA分子多个区段内发生重复或缺失等结构性变异,其诱变机理和一般的诱变因素导致DNA少数碱基发生点突变不同。     

Genetic analysis of leaffolder resistance in rice

A double haploid(DH)population,which consists of 120 lines derived from anther culture of a typical indica and japonica hybrid'CJ06'/'TN1',was used to investigate the genetic basis for rice leaffolder resistance.Using a constructed molecular linkage map,five QTLs for rolled leaves were detected on chromosomes 1,2,3,4,and 8.The positive alleles from C J06 on chromosomes 3,4,and 8 in-creased the resistance to dee leaffolder,and the alleles from TN1 on chromosomes 1 and 2 also enhanced resistance to leaffolder.The interactions between QTLs were identified and tested,and four conditional interactions were acquired for resistance to rice leaffolder.These loci were located on chromosomes 2,9,10,and 11,respectively.QTL pyramiding indicated that the positive alleles affect resis-tance to leaffolder.The prospective application of this data in rice breeding was also discussed.     

Genetic analysis and molecular mapping of a novel gene for zebra mutation in rice （Oryza sativa L.）

A novel zebra mutant, zebra-15, derived from the restorer line JinhuilO （Oryza sativa L. ssp. indica） treated by EMS, displayed a distinctive zebra leaf from seedling stage to jointing stage. Its chlorophyll content decreased （55.4%） and the ratio of Chla/Chlb increased （90.2%） significantly in the yellow part of the zebra-15, compared with the wild type. Net photosynthetic rate and fluorescence kinetic parameters showed that the decrease of chlorophyll content significantly influenced the photosynthetic efficiency of the mutant. Genetic analysis of F2 segregation populations derived from the cross of XinonglA and zebra-15 indicated that the zebra leaf trait is controlled by a single recessive nuclear gene. Ninety-eight out of four hundred and eighty pairs of SSR markers showed the diversity between the XinonglA and the zebra-15, their F2 population was then used for gene mapping. Zebra-15 （Z-15） gene was primarily restricted on the short arm of chromosome 5 by 150 F2 recessive individuals, 19.6 cM from marker RM3322 and 6.0 cM from marker RM6082. Thirty-six SSR markers were newly designed in the restricted location, and the Z-15 was finally located between markers nSSR516 and nSSR502 with the physical region 258 kb by using 1,054 F2 recessive individuals.     

Genetic analysis of leaffolder resistance in rice

A double haploid(DH)population,which consists of 120 lines derived from anther culture of a typical indica and japonica hybrid 'CJ06'/'TN1',was used to investigate the genetic basis for rice leaffolder resistance.Using a constructed molecular linkage map,five QTLs for rolled leaves were detected on chromosomes 1,2,3,4,and 8.The positive alleles from CJ06 on chromosomes 3,4,and 8 in-creased the resistance to rice leaffolder,and the alleles from TN1 on chromosomes 1 and 2 also enhanced resistance to leaffolde...     

水稻雄性不育突变体D63的育性基因遗传分析与精细定位

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理籼稻品种冈46B获得雄性不育突变体D63,并对该突变体进行表型鉴定、遗传分析和基因定位。结果显示D63突变体花药瘦小呈乳白色,花药内完全无花粉粒,属于无花粉型雄性不育。与野生型亲本冈46B相比,D63突变体成熟期株高降低了13.7%,穗伸出度减少了266.7%,自交结实率为0,其他农艺性状无显著差异。遗传分析表明该不育性状受1对隐性核基因控制,该突变基因定位于第2号染色体长臂靠近着丝粒区域In Del标记J2和J4之间,与J2和J4的遗传距离分别为0.2 c M和0.1 c M,该定位区间的物理距离为105.8 kb。候选基因分析结果表明,D63突变体在编码分泌性成束糖蛋白基因LOC_Os02g28970编码区第1580位碱基A突变为C,使编码蛋白的氨基酸序列第527位组氨酸(His)突变为脯氨酸(Pro)。D63突变体与已报道的mtr1突变体表型上不同之处主要是后者花药含有败育花粉粒,二者表型上的差异可能是由于LOC_Os02g28970基因序列突变位点不同,以及它们分别属于籼、粳亚种2个不同遗传背景所致。