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。     

甘蓝型油菜的BR响应及BnBZL2基因的功能分析

对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)与拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中保守的油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)信号相关基因进行对比分析,并以甘蓝型油菜品种‘沪油15’为材料,对BR信号通路相关同源基因进行了组织表达分析。结果显示,BR合成基因与信号组分在花和幼嫩种子中表达量更高;低浓度BR处理可以促进幼苗根的生长,高浓度BR处理则起抑制作用; BR合成抑制剂(Brassinozole,BRZ)处理可抑制黑暗条件下幼苗下胚轴的伸长; BR处理可以降低BR合成基因的表达水平,而BRZ处理则相反,表明甘蓝型油菜中BR信号增加能反馈抑制BR的合成。烟草(Nicotiana tabacum L.)瞬时表达实验结果发现,与拟南芥BZR1基因同源的甘蓝型油菜BnBZL2编码蛋白定位在细胞质和细胞核中,BR处理可增加BnBZL2的核定位。蛋白质免疫印迹检测结果显示,BR处理可增加去磷酸化BnBZL2的比例。本研究进一步模拟了拟南芥bzr1-1D功能获得性突变体对BnBZL2蛋白进行点突变(BnBZL2*),并构建载体转化拟南芥,黑暗条件下转基因植株幼苗对BRZ处理不敏感,提示BnBZL2*可提高转基因植株的BR信号水平。本研究结果表明甘蓝型油菜中存在与拟南芥相似且保守的BR信号通路和调控机制。     

甘蓝型油菜矮秆突变材料99CDAM的发现及遗传分析

随着杂种优势的利用,油菜株高增加了20cm以上,导致油菜生长后期倒伏的风险加大。通过利用特殊矮秆基因来控制株高将是解决倒伏问题的有效方法。在甘蓝型油菜自交多代品系中发现了一个株高85cm左右的矮秆突变株99CDAM,该突变株具有开花早、分枝多等优良特性,产量性状和品质性状较好,各性状都能稳定遗传,具有重要的育种价值。对99CDAM和高秆品系2091、7045和7350的正反交F1以及99CDAM和2091的F2、BC1及F2:3代的遗传分析结果表明： 99CDAM的矮秆性状受3对隐性基因控制,存在母体细胞质效应,与以往的甘蓝型矮秆油菜有明显的区别。     

甘蓝型矮秆直立株型油菜株高性状基因的初步定位

定位甘蓝型矮秆直立株型油菜的株高基因,解析矮秆性状的遗传规律,对油菜育种的产量具有重要意义。通过甘蓝型三系油菜(不育系5824ci×恢复系5771r)杂交,在F1中发现变异单株,命名"DW871"。经多代自交,从群体中选取纯合矮秆和对应纯合高秆杂交,从杂交后代分离群体中分别选取47个矮秆、47个高秆和10个纯合矮秆材料,分别构建基因池。利用BSA-seq简化基因组测序技术,以47个矮秆与47个高秆,10个纯合矮秆与47个高秆进行关联分析(BSA),从47个矮秆与47个高秆基因混合池间检测到差异SNP共121998个,非同义突变SNP共1582个,在ChrA10染色体上定位1个显著关联区域,区间长度6.39 Mb,含1405个候选基因;从10个纯合矮秆与47个高秆基因混合池间共获得1752011个SNP,非同义突变SNP共27723个,InDel 518420个,在ChrA03、ChrA04、ChrA06、ChrA07、ChrA10和ChrC03上定位共19个与性状相关的候选区域,区间长度5.35 Mb,含1143个候选基因。然而由于未达到理论阈值,这个区域很可能是假阳性区域,需要进一步验证。47个矮秆基因混池和10个纯矮秆基因混池在ChrA10染色体上定位的关联区域互相重合,重合区间为1.83 Mb。本研究在ChrA10染色体上定位1个与DW871株高性状显著关联区间,这一研究结果为精细定位甘蓝型矮秆直立株型油菜株高性状基因奠定了良好基础。     

高秆突变体Mh-11的株高遗传研究

Mh-11是从矮秆品种桂朝2号辐射诱变后代中产生的高秆突变体.用Mh-11与sd-11矮秆、非sd-11矮秆和普通高秆材料杂交,通过对F1、F2、F3 等世代以及测交后代的株高进行遗传分析,结果表明Mh-11的高秆特性是由1对隐性抑制基因控制的.该抑制基因能调节sd-11基因的表达,而对由非sd-11基因控制的矮秆没有抑制作用,这一隐性抑制基因暂时被定名为i-sd-11(t).还讨论了该基因的遗传学意义和可能的育种利用价值.     

植物荫蔽胁迫的激素信号响应

植物的生长发育与光信号密切相关, 外界光强、光质的变化会改变植物的生长发育状态。在自然或人工生态系统中, 植株个体的光环境往往会被其周围植物所影响, 导致荫蔽胁迫, 其主要表现为光合有效辐射以及红光与远红光比值(R:FR)降低。荫蔽胁迫对植物生长发育的多个时期均有影响, 如抑制种子萌发、促进幼苗下胚轴伸长及促进植物花期提前等, 这对农业生产不利, 会导致作物产量以及品质的降低。植物激素是调控植物生长发育的关键内源因子。大量研究表明, 生长素(IAA)、赤霉素(GA)及油菜素甾醇(BR)等植物激素均参与介导植物的荫蔽胁迫响应。当植物处于荫蔽胁迫时, 光信号的改变会影响植物激素的合成及信号转导。不同植物激素对荫蔽胁迫的响应各不相同, 但其信号通路之间却存在互作关系, 从而形成复杂的网络状调控路径。该文总结了几种主要植物激素(生长素、赤霉素、油菜素甾醇及乙烯)响应荫蔽胁迫的机理, 重点论述了荫蔽胁迫对植物激素合成及信号通路的影响, 以及植物激素调控荫蔽胁迫下植物生长的分子机理, 并对未来潜在的研究热点进行了分析。     

甘蓝型油菜EMS诱变及多分枝和长角突变体分析

油菜是世界上最重要的油料作物之一,同时也是我国食用油和饲用蛋白质的主要来源。采用0.8%甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)溶液处理甘蓝型油菜玻里马胞质雄性不育系(pol cms)的保持系2B种子,从田间M_2诱变群体中筛选获得1 495个变异株,包括叶色、叶型、早花、株高和株型、雄性不育、裂蕾、花瓣形状和颜色、多分枝和长角等变异性状,占M_2诱变群体的7.4%。对多分枝和长角突变材料的农艺性状进行观察和统计分析,结果表明多分枝突变材料平均一次有效分枝比野生型多1.03倍,单株产量增加41.48%;长角突变材料角果长度为野生型的1.69倍,但果粒数无差异,单株产量提高49.66%。研究结果为今后进一步发掘这些突变性状相关基因,并应用于油菜品种改良奠定了基础。     

不同光质对甘蓝型油菜幼苗的生长和生理特性的影响

以甘蓝型油菜品种‘宁油12’为试材,采用单因素随机区组设计的盆栽试验,将直播后长至子叶展平时的油菜幼苗转入荧光灯(FL,对照)、蓝光(B)、蓝红组合1∶1(BR1∶1)、蓝红组合1∶8(BR1∶8)和红光(R)下进行照射,考察不同光质对甘蓝型油菜生长指标、根系活力、叶绿素含量和光合产物等的光效应,筛选适合甘蓝型油菜工厂化育苗的人工光源,为油菜的工厂化育苗的光源合理利用提供理论指导和技术支持。结果表明:(1)油菜幼苗的鲜质量、干质量、根长、株高、茎粗和叶面积在BR1∶8处理下最大,并显著高于对照FL;(2)BR1∶8处理下的幼苗根系活力最强,其次为B处理,二者都显著高于对照FL;(3)幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素的含量在各光质处理下变化趋势一致,即B处理最大,其次是BR1∶8处理,二者均显著高于BR1∶1、R和FL处理,但BR1∶1、R和FL处理间均无显著差异;(4)BR1∶8处理幼苗叶片的可溶性糖、淀粉和游离氨基酸含量最高,且都显著高于BR1∶1、R和FL处理;B处理幼苗叶片的蔗糖、可溶性蛋白和抗坏血酸含量最高,且显著高于BR1∶1、R和FL处理;BR1∶8处理叶片的可溶性碳和氮含量最高,其次为B处理,并显著高于BR1∶1、R和FL处理;而对照FL处理的碳氮比最大,显著高于其他处理。研究认为,蓝红组合光(1∶8)能显著提高甘蓝型油菜叶片可溶性糖、可溶性淀粉、游离氨基酸、可溶糖总碳和总氮的含量,而蓝光则能显著促进叶片光合色素、蔗糖、可溶性蛋白和抗坏血酸的积累,有效促使幼苗快速、健壮生长,生产中可采用蓝红组合光(1∶8)和蓝光作为甘蓝型油菜育苗的人工光源。     

一个水稻显性高秆突变体的遗传分析和基因定位

从水稻(Oryza sativa L.)的两个半矮秆籼稻品种6442S-7和蜀恢881杂交F2代群体中发现一个高秆突变体D111,其株高和秆长分别比亲本蜀恢881增加63.0%和87.0%。用205个微卫星标记分析D111及其原始亲本6442S-7和蜀恢881之间的基因组DNA多态性,结果未发现D111具有2个原始亲本都没有的新带型,证明D111的确是6442S-7和蜀恢881的杂交后代发生基因突变产生的。将D111分别与蜀恢881、蜀恢527、明恢63、9311、IR68、G46B等6个半矮秆品种和高秆对照品种南京6号杂交,分析F1和F2代株高的遗传行为,结果表明D111的高秆性状由一对显性基因控制,且该基因与南京6号的高秆基因紧密连锁或等位。以蜀恢527/D111 F2群体为定位群体,运用微卫星标记将D111显性高秆突变基因定位于水稻第一染色体长臂,与RM212、RM302和RM472的遗传距离分别是27.7 cM、25.5 cM和6.0 cM,该基因暂命名为LC(t)。认为D111是首例从半矮秆品种自然突变产生的水稻显性高秆突变体,LC(t)为首次定位的水稻显性高秆突变基因。此外,将上述基因定位结果与Causse等(1994)和Temnykh等(2000; 2001)发表的水稻分子连锁图谱进行比较,发现LC(t)基因恰巧位于与水稻“绿色革命基因”sd1相同或十分相近的染色体区域,因此,还就LC(t)基因与sd1基因之间的可能关系进行了讨论。     

水稻矮秆突变体dtl1的分离鉴定及其突变基因的精细定位

文章通过对所构建的水稻突变体库进行大规模筛选,获得一个稳定遗传的矮秆突变体,与野生型日本晴相比,该突变体表现为植株矮化、叶片卷曲、分蘖减少和不育等性状,命名为dtl1(dwarf and twist leaf 1)。dtl1属于nl型矮秆,激素检测表明,矮秆性状与赤霉素和油菜素内酯无关。遗传分析显示,突变性状受单一隐性核基因控制。利用dtl1与籼稻品种Taichung Native 1杂交构建F2群体,将该突变基因DTL1定位于水稻第10染色体长臂2个SSR标记RM25923和RM6673之间约70.4 kb区域内,并与InDel标记Z10-29共分离,在该区域预测有13个候选基因,但未见调控水稻株高相关基因的报道,因此,认为DTL1基因是一个新的控制水稻株高的基因。     

一个水稻显性高秆突变体的遗传分析和基因定位

从水稻(Oryza sativa L.)的两个半矮秆籼稻品种6442S-7和蜀恢881杂交F2代群体中发现一个高秆突变体D111,其株高和秆长分别比亲本蜀恢881增加63.0%和87.0%.用205个微卫星标记分析D¨1及其原始亲本6442S-7和蜀恢881之间的基因组DNA多态性,结果未发现D111具有2个原始亲本都没有的新带型,证明D1¨的确是6442S-7和蜀恢881的杂交后代发生基因突变产生的.将D111分别与蜀恢881、蜀恢527、明恢63、9311、IR68、G46B等6个半矮秆品种和高秆对照品种南京6号杂交,分析F1和F2代株高的遗传行为,结果表明D1¨的高秆性状由一对显性基因控制,且该基因与南京6号的高秆基因紧密连锁或等位.以蜀恢527/D111 F2群体为定位群体,运用微卫星标记将D111显性高秆突变基因定位于水稻第一染色体长臂,与RM212、RM302和RM472的遗传距离分别是27.7 cM、25.5 cM和6.0 cM,该基因暂命名为LC(t).认为D111是首例从半矮秆品种自然突变产生的水稻显性高秆突变体,LC(t)为首次定位的水稻显性高秆突变基因.此外,将上述基因定位结果与Causse等(1994)和Temnykh等(2000,2001)发表的水稻分子连锁图谱进行比较,发现LC(t)基因恰巧位于与水稻"绿色革命基因"sd1相同或十分相近的染色体区域,因此,还就LC(t)基因与sd1基因之间的可能关系进行了讨论.     

干旱胁迫下棉花幼苗转录因子BES1/BZR1对外源油菜素内酯的响应表达特征

植物激素油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)具有提高植物抗旱性的作用,该研究探讨干旱胁迫下外源喷施BR对棉花干旱胁迫响应基因表达的影响。采用PCR方法从棉花‘新陆早17号’幼苗克隆获得1个干旱胁迫响应转录因子基因,命名为GhBES1/BZR1(GenBank登录号KP272000)。序列分析表明GhBES1/BZR1基因开放阅读框为960bp,编码319个氨基酸,理论分子量为34.3kD,理论等电点为8.95。保守结构域分析显示,该基因编码的蛋白具有一个DUF822保守结构域。利用2.5%PEG-6000对棉花‘新陆早17号’幼苗进行干旱胁迫处理24h,再分别喷施水、BR和Z(BR抑制剂),qRT-PCR分析结果表明,PEG-6000干旱胁迫下用BR处理3h后,GhBES1/BZR1基因表达量明显提高,当BR处理6和12h时,GhBES1/BZR1基因的表达量较3h时明显下降。研究认为,在干旱胁迫下对棉花喷洒BR,GhBES1/BZR1基因能够快速表达以响应干旱胁迫,外源喷施BR有助于提高棉花的抗旱能力。     

甘蓝型油菜BnCYP79B1基因的克隆与表达

硫苷是十字花科植物的一种次生代谢产物,其合成途径受细胞色素P450的CYP79家族蛋白的调控,该实验采用同源克隆技术在甘蓝型油菜中克隆到了CYP79B1基因,命名为BnCYP79B1(GenBank登录号为JX535391.1)。BnCYP79B1基因cDNA全长1 625bp,编码一个含有541个氨基酸、理论等电点为8.88。序列对比结果显示,BnCYP79B1与花椰菜CYP79B1在DNA序列上的相似性为98.83%,推测蛋白氨基酸序列的相似性为99.26%。通过不同时期不同部位BnCYP79B1基因表达量的分析,发现BnCYP79B1基因在高秆高硫苷品系的根中表达量较高,而对矮秆高硫苷品系则是叶中表达量较高。在BnCYP79B1表达总量上,高秆品系较矮秆品系高,高硫苷品系较低硫苷品系高。     

赤霉素和油菜素内酯信号通路双重调控助力小麦新一轮“绿色革命”

自20世纪60年代以来,半矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b的利用显著提高了小麦(Triticum aestivum)抗倒伏能力和收获指数,使得全世界小麦产量翻了一番,引发了农业第1次“绿色革命”。Rht-B1b和Rht-D1b编码植物生长抑制因子DELLA蛋白,是赤霉素(GA)信号转导途径的负调控因子。DELLA蛋白积累抑制细胞分裂和细胞伸长,导致矮化表型;同时也抑制光合作用并降低氮素利用效率,导致半矮化品种需要较高的化肥投入才能获得高产。如何“减肥增效”是实现低碳绿色农业所面临的重大问题。最近,中国农业大学倪中福团队发现了具有育种应用价值的新型“半矮秆”基因模块,证明通过对赤霉素和油菜素内酯(BR)信号通路的双重调控可实现矮秆高产小麦新品种培育。该团队鉴定并克隆了1个控制小麦株高和粒重的数量性状位点(QTL),该QTL在衡597中存在1个约500 kb的r-e-z大片段缺失,其中包括Rht-B1b基因和1个编码RING E3泛素连接酶的ZnF-B基因。研究发现,ZnF-B蛋白与油菜素内酯信号转导途径的抑制因子TaBKI1相互作用,诱导TaBKI1降解,从而促进BR信号转导。Zn...     

油菜半矮秆新种质10D130株高主基因+多基因遗传模型分析

株高是油菜重要的株型改良性状之一。油菜株高对提高油菜的产量、抗倒伏能力和机械收获都有非常重要的作用。本文利用株高性状差异较大的半矮杆新种质10D130和常规品种中双11进行杂交,构建6世代遗传分析群体（P1、F1、P2、B1、B2、F2）,以主基因＋多基因混合遗传模型对该组合株高进行遗传分析。结果表明：10D130?中双11号组合株高受到1对加性-显性-上位性主基因 加性-显性-上位性多基因控制（D模型）。其中,株高性状加性效应值为-8.58,显性效应值为7.44.在B1、B2和F2 3个分离世代群体中主基因遗传率分别为23.52％、0.91%和17.81%,多基因遗传率分别为30.05％、68.05%和39.35%。10D130半矮杆遗传分析揭示在该材料的运用上不仅要考虑主基因的作用、还要考虑多基因与环境对株高性状的影响。     

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。     

油菜（Brassica napus）油酸性状的遗传规律研究

以高油酸油菜品系04-863(油酸含量80.5%)与低油酸油菜品系湘油15号自交系04-1020(油酸含量62.7%)为材料,通过杂交获f1、F2代和回交一代,研究了油菜油酸性状的遗传规律.结果表明:1)油菜油酸性状属数量性状.呈连续变异.很难明确分组;2)杂种一代表现为两亲本的中间类型,但受母本的影响较大,当以高油酸品系04-863为母本时,F1代的油酸含量(X=73.41)分布倾向高油酸亲本,相反,若以低油酸湘油15号自交系04-1020为母本,F1代油酸含量(X=67.75)分布则倾向低油酸亲本;3)对环境条件变化比较敏感,亲代(P1、P2)或F1代都存在着由于环境条件差异而引起的表型差异.F2代广泛分离既有基因型分离的差异,又有环境引起的表型差异.度量这种差异分别以方差和标准差来表示离开平均数的变异程度,在各世代中以F2的方差和标准差最大,分别为V=52.81,S=7.28;4)各代变异的次数分布大体上符合正态分布,即极端类型个体少,中间类型多;5)支配油菜油酸性状的基因数为一对主基因符合孟德尔的3:1分离规律,其回交比例为1:1,油酸性状的遗传力为69%～71%,是由于遗传差异引起的,另31%～29%则是由于环境差异引起的.说明数量性状与质量性状的区分是相对的.     

不同BR施用方式诱导黄瓜幼苗对Ca(NO_3)_2胁迫抗性的研究

为探讨外源油菜素内酯(brassinosteroid,BR)诱导黄瓜幼苗对Ca(NO3)2胁迫抗性的效果,研究了3种外源BR施用方法(0.01mg·L-1 BR浸种、0.1mg·L-1 BR喷叶及其二者结合施用)对Ca(NO3)2胁迫(60mmol·L-1)下黄瓜幼苗生长、生理活动以及光合作用的影响。结果表明:(1)3种外源BR方法处理后,Ca(NO3)2胁迫下的黄瓜幼苗株高、茎粗、展开叶片数、叶面积、干重含水量均显著提高,同时其叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量上升,过氧化物酶活性提高,而其丙二醛(MDA)含量趋于无Ca(NO3)2胁迫对照的水平;(2)外源BR处理还提高了Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,却抑制了Ca(NO3)2胁迫下胞间CO2浓度的升高。研究认为,适宜浓度的外源BR浸种和喷叶处理均可有效增强黄瓜幼苗渗透调节能力,降低细胞膜质过氧化伤害程度,提高抗氧化酶活性和光合效率,从而表现出对Ca(NO3)2胁迫的抗性,并以操作简便、用量极低的0.01mg·L-1 BR浸种方法效果最佳。     

应用混合分布模型研究水稻株高的遗传

用质量－数量性状的混合分布遗传模型对２个水稻矮秆×高秆的Ｆ_２群体（组合１：Ｈ３５９／Ａｃｃ８５１８;组合 ２：Ｈ３５９／Ａｃｃ８５５８）的株高遗传进行了研究．结果表明：１）存在 １对主基因的分离,高秆对矮秆完全显性; ２）这对主基因的效应大小在两个组合中非常相近,说明这对主基因在不同遗传背景中效应稳定,与微基因之间无明显互作,这对于育种应用是有利的;３）两组合中由微基因分离引起的遗传方差大小相近,微基因的平均显性效应皆是减效方向,且数值上也相近,而平均加性效应则皆呈增效方向,但数值上相差很大,说明两组合中发生分离的微基因的数目可能相似,但微基因在双亲间的分布情况却大不相同;４）亲本表型方差（亦即环境方差）与亲本均值呈明显正相关关系,高秆的环境方差要比矮秆大得多,因而在不同主基因型中,微基因的遗传力表现不同,这在育种实践中应引起注意．     

矮秆基因对小麦部分农艺性状的效应

以中国主要麦区的124份小麦品种为材料,利用分子标记和系谱分析相结合,对其按照所含的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8进行分类,结合田间株高、旗叶长、小穗数和穗粒数以及室内苗期根系长度等农艺形状的调查,分析不同矮秆基因对小麦农艺性状的效应.结果显示:(1)参试的124份小麦品种(系)中23份含有Rht-B1b,7份含有Rht-D1b,22份含有Rht8基因,34份同时含有Rht-B1b和Rht8,16份同时含有Rht-D1b和Rht8,可分为6组.(2)Rht-B1b和Rht-D1b在降低株高的同时也缩短了旗叶的长度和苗期叶长,Rht8对株高的影响较弱,对旗叶和苗期叶长的影响也较小;3个矮秆基因对苗期根系长度、小穗数没有显著影响;Rht-D1b和Rht8显著增加穗粒数.研究表明,矮秆基因Rht8对小麦株高以及其他农艺性状的影响均较小,但能够显著增加穗粒数,是小麦矮化育种中比较理想的矮秆基因.