微波快速石蜡切片法观察谷子幼嫩叶片组织技术的优化

C4植物发育的研究是近年植物学研究的一个热点,对于探明C4高光效机理及培育C4水稻至关重要。而C4幼嫩叶片的细胞形态学观察是研究C4发育的基本手段之一。谷子是研究C4光合发育的模式植物之一,且作为禾本科植物,谷子幼嫩叶片硅质含量高,组织硅质化,固定液透过表皮进入组织困难。同时幼嫩叶片细胞含水量高,如利用常规方法短时间内脱水剂不容易将细胞组织液彻底替换,这就给谷子幼叶发育的组织学观察带来一定的难度。微波是一种高频电磁波,可以使试剂液体与组织细胞间渗透和交换效率显著提高。本试验以谷子幼嫩叶片为材料,对以往的微波快速石蜡切片法进行优化,将微波快速石蜡切片法与梯度酒精脱水法相结合,并使用叔丁醇代替二甲苯作为脱水剂和透明剂,改变脱水时间,摸索出一套制备完整的谷子幼嫩叶片组织切片的快捷、有效的方法。     

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。     

水稻插入突变库构建研究进展

水稻是单子叶植物基因组研究的一种模式植物 ,其全基因组测序已经完成 ,在此基础上开展功能基因组的研究。水稻插入突变体库的建立是功能基因组研究的一个重要内容 ,在此基础上也能进行正向遗传学及反向遗传学的研究。水稻插入突变体库构建的方法有T DNA插入突变、Ac Ds系统插入突变、Tos1 7插入突变。分别介绍三种方法的原理及其在水稻突变体库构建中的应用和研究进展。     

利用低CO_2浓度培养箱筛选谷子(Setaria italica)C_4光合作用相关突变体

C_4光合作用和光呼吸研究是植物学界的研究热点,缺乏低CO_2浓度培养条件和相关突变体限制了相关工作的深入开展。本研究设计了一个低CO_2浓度培养箱,CO_2浓度、光照和温度等培养条件可稳定控制,试验数据可通过网络实时查看记录。以该培养箱为平台,本研究对54份谷子甲基磺酸乙酯(EMS)突变体进行了耐40 mg/L(正常空气中CO_2浓度范围是380~400 mg/L)CO_2浓度培养鉴定,根据死苗量将这些材料分为4类,其中敏感的Ⅲ级突变体19个和Ⅳ级突变体13个,对低CO_2浓度极度敏感的5个谷子突变体均为叶脉变异系,证实了低CO_2浓度培养箱筛选鉴定的实用性。对这些材料开展包括花环解剖结构观察和相关突变基因克隆的深入研究,将奠定谷子C_4光合作用的研究基础,所构建的低CO_2浓度培养箱也适用于其他作物光合作用和光呼吸的生理学研究。     

2012年第1期《遗传》封面说明

株高是水稻重要的株型组成因子,水稻矮秆基因是株型改良的重要遗传基础,其大多参与植物内源激素赤霉素和油菜素内酯的合成或信号传导途径,一般具有"一因多效"的遗传性状表现,造成植株矮化的同时也会改变其他性状。通过对所构建的水稻突变体库进行大规模筛选,我们获得一个稳定遗传的矮秆突变体dtl1。与野生型相比,dtl1表现为     

提高水稻插入突变体库利用效率的尝试

T-DNA标签法是一种以农杆菌介导的遗传转化为基础来创造插入突变体库, 从而高通量地分离和克隆植物功能基因的方法。但由于种种原因, 水稻插入突变体库的利用效率较低。为了提高水稻插入突变体库的利用效率, 结合水稻一个双拷贝T-DNA插入突变体的发现和鉴定研究, 通过特异PCR检测、侧翼序列与目标性状的共分离分析, 在1个双插入位点均为杂合的植株的后代株系中分拆了2个插入事件, 分离出目标性状存在遗传分离且只带有1个插入事件的后代株系, 为后续的共分离检测和基因克隆研究打下了重要的基础。由此产生了对插入突变体库中的非串联多拷贝插入标签系进行研究的一些思路和方法, 提出来与同行商榷。     

一个显性卷叶突变体z2的遗传分析与精细定位

叶片的适度卷曲对水稻理想株型育种具有重要意义。在水稻T-DNA插入突变体库中获得一个叶片外卷突变体z2,突变体表型出现在分蘖期;与野生型相比,农艺性状无明显差异,光合作用效率高于野生型。对突变体和野生型的石蜡切片研究表明,突变体叶片泡状细胞数量(8-9个)明显多于野生型(4-5个)。z2卷叶性状遗传稳定,由一对显性核基因控制。以z2纯合突变体为母本,籼稻Dular为父本进行杂交构建F2代定位群体,利用图位克隆的方法,将该基因初定位于水稻第2号染色体的In Del1812与In Del1870标记之间,物理距离为580 kb。     

水稻抗病防御反应分子机制研究取得重要进展

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室储成才课题组和中国水稻所水稻生物学国家重点实验室朱旭东课题组合作,通过对不同水稻突变体库进行大规模筛选,获得两个不完全显性、叶鞘特异性自主坏死的     

利用氧化剂甲基紫精筛选拟南芥寿限延长突变体

在模式动物中的研究表明,寿限延长与氧化胁迫耐受能力密切有关;在模式植物拟南芥中也发现晚花突变体具有更强的抗氧化胁迫能力,但迄今为止未见有关拟南芥寿限延长突变体的研究报道。本文建立了用氧化剂甲基紫精筛选寿限延长突变体的方法,并对用该方法从经快中子诱变的拟南芥Columbia生态型M2代群体中筛选获得的突变体SFNA-9—4进行分析,发现该突变体的抗氧化胁迫能力和寿限均显著增加。由此说明,用该方法筛选拟南芥寿限延长突变体是可行的。     

利用氧化剂甲基紫精筛选拟南芥寿限延长突变体

在模式动物中的研究表明,寿限延长与氧化胁迫耐受能力密切有关;在模式植物拟南芥中也发现晚花突变体具有更强的抗氧化胁迫能力,但迄今为止未见有关拟南芥寿限延长突变体的研究报道。本文建立了用氧化剂甲基紫精筛选寿限延长突变体的方法,并对用该方法从经快中子诱变的拟南芥Columbia生态型M_2代群体中筛选获得的突变体SFNA-9-4进行分析,发现该突变体的抗氧化胁迫能力和寿限均显著增加。由此说明,用该方法筛选拟南芥寿限延长突变体是可行的。     

水稻矮化基因WLD1的图位克隆

水稻(Oryza sativa)矮化是与光合效率及产量等密切相关的重要农艺性状。发掘更多的水稻矮秆资源,不仅能够进一步加深对水稻株高分子遗传机制的认识,而且还能为水稻新品种培育提供新的种质资源。在水稻T-DNA插入突变体库中筛选到1个矮化、宽叶小粒突变体(wld1)。经图位克隆将WLD1基因定位在第5号染色体长臂,位于分子标记In Del37与InDel48之间,基因编号为LOC_Os05g32270,属于AP2转录因子家族。该基因第6外显子处胸腺嘧啶缺失,造成转录提前终止。石蜡切片观察结果显示,茎部第2节间横向细胞数目增加,而纵向细胞数目未变。RT-PCR检测结果表明,LOC_Os05g32270在突变体wld1中不表达,造成功能缺失。该基因与已报道的水稻OsSMOS1(SMALL ORGAN SIZE1)为等位基因。水稻突变体wld1的矮秆遗传效应可直接应用于育种中。该研究结果进一步明确了突变体wld1的表型特征与遗传基础,为解析其参与的信号途径提供参考。     

Ac/Ds标签系统与水稻功能基因组学

自2002年水稻基因组测序完成后,水稻功能基因组学研究正在成为水稻研究的重要内容.构建突变体库是研究功能基因组学的一条重要而有效的途径.利用外源的Ac/Ds (Activator/Dissociation)标签系统是构建插入突变体库较为理想的方法,经过多年发展完善,其在水稻中已有广泛的应用,但仍面临着一些需要解决的实际问题.文章对Ac/Ds标签系统的转座行为及其构建突变体库的问题和优点进行了综述,总结了近年来Ac/Ds标签系统在水稻中的研究进展,分析了利用Ac/Ds标签系统进行功能基因组学研究所面临的挑战.     

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。     

一份水稻叶片反卷突变体的遗传分析及电镜显微观察

叶片是植物进行光合作用的重要器官。叶片适度卷曲能够提高水稻(Oryza sativa)生长中后期群体基部的光能利用率, 因而有利于水稻产量的提高。该研究首先在水稻T-DNA插入突变体库中发现一份叶片反卷的突变体。遗传分析表明, 该性状受到1对隐性核基因控制。扫描电镜观察结果显示, 突变体成熟叶片上下表皮的气孔发生了畸变; 且叶片上表皮气孔数目增多, 而下表皮气孔数目与野生型基本相同。叶片横切面电镜观察结果表明, 与野生型相比, 突变体叶片的泡状细胞数目和面积在早期(二叶期)就开始增加, 在成熟期更加明显, 这可能是导致叶片反卷的主要原因。     

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。     

植物Tnt1反转录转座子突变体库的特征及应用

植物反转录转座子是转座子中的一大类。目前, 在构建突变体库中应用较多的反转录转座子包括Tnt1、Tos17、Tto1和LORE1。该文比较了利用不同反转录转座子构建的植物突变体库的特征, 并对目前应用较为广泛的Tnt1突变体库进行了详细的分析和总结, 重点对豆科模式植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula) Tnt1突变体库的构建及其在固氮、代谢和发育等方面的应用进行了系统概括。该综述将有助于全面了解蒺藜苜蓿Tnt1突变体库的特征, 并为豆科植物功能基因组学研究提供有益的参考。     

水稻突变体与功能基因组学

突变体是功能基因组学研究的重要材料。本文综述了水稻突变体的创制方法、变异的机制、水稻突变体,基因分类和数量、克隆的水稻重要基因的研究进展,包括1698个水稻突变体,基因的分类和43个克隆的水稻突变体基因,并提出了利用水稻突变体的展望。     

水稻突变体与功能基因组学

突变体是功能基因组学研究的重要材料。本文综述了水稻突变体的创制方法、变异的机制、水稻突变体/基因分类和数量、克隆的水稻重要基因的研究进展, 包括1 698个水稻突变体/基因的分类和43个克隆的水稻突变体基因, 并提出了利用水稻突变体的展望。     

水稻穗发芽突变体的筛选及候选基因鉴定

水稻穗发芽是一种多发性的自然灾害,给水稻生产造成了严重的经济损失。由于穗发芽机制还不完全清楚,如何培育抗穗发芽的水稻品种,已成为世界性的难题。本研究利用水稻甲基磺酸乙酯诱变突变体库,通过田间筛选,获得9个水稻穗发芽突变体。并对其中2个突变体进行研究,利用基于基因组重测序的SIMM方法和高分辨率溶解曲线分析技术,分别获得其穗发芽候选基因LOC_Os03g08570和LOC_Os07g10490。LOC_Os03g08570编码一个八氢番茄红素脱氢酶,LOC_Os07g10490编码一个ζ-胡萝卜素脱氢酶,它们都参与脱落酸前体类胡萝卜素的合成。本研究的结果进一步证明类胡萝卜素的合成在水稻休眠中的关键作用。同时,本研究获得的这些穗发芽突变体为后续深入研究水稻穗发芽的分子机制及开展分子设计育种提供了宝贵材料。     

谷子(Setaria italica(L.) P. Beauv.)作为功能基因组研究模式植物的发展现状及趋势

模式植物对遗传学和分子生物学前沿理论探索和实践研究至关重要。玉米、拟南芥和水稻等主要的模式植物,在植物遗传学发展的不同时期发挥了不可替代的作用,但随着研究的深入和细化,迫切需要更多别具特色的物种成为模式植物。谷子(Setaria italia)及其野生种青狗尾草(S.viridis)因具备C_4光合途径和特殊的抗旱耐逆性备受关注,谷子也因其较小的二倍体基因组、自花授粉、高繁殖系数、较小的株高和易于操作的栽培方法,以及生育周期短、易于快速繁殖等特点,非常适合作为分子遗传学研究的模式植物,近年来作为C4和抗旱耐逆研究的模式系统越来越受到国际植物遗传学界的关注。谷子是起源于中国的古老农作物,我国拥有最丰富的遗传资源,并在遗传育种研究上处于领先。现简述我国谷子的研究基础,综述近年来谷子和青狗尾草作为模式作物的研究进展,讨论相关研究存在的问题,并对谷子遗传研究的发展趋势进行展望。