拟南芥网状突变体E-210基因精细定位

通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变与遗传分析,从拟南芥(Arabidopsis thaliana)中筛选到一株隐性单基因控制的网状突变体E-210.该突变体植株生长缓慢,叶脉呈绿色,叶肉呈黄色.通过透射电镜观察,发现野生型植株和突变植株在叶绿体结构上差异不大,猜测该突变体E-210基因与叶绿体的发育可能没有直接关系,而很可能同叶绿素或叶绿体的生物合成有关.通过图位克隆的方法,将该突变体的突变基因定位在第5条染色体上的MRBl7和MBG8-5的分子标记之间,精确到87.130 kb.对MRB17和MBG8-5的分子标记之间的22个基因进行了分析,预测突变体E-210基因可能是At5g54770,编码THI1,即噻唑合成酶.     

拟南芥AST基因的精细作图

拟南芥（Arabidopsis thaliana(L.)Heynh)ast(anthocyanin spotted testa)突变体是由碳离子辐射诱导产生的与花青苷生物合成有关的基因突变体。受单隐性核基因控制。根据拟南芥数据库中的SNPs(single nucleotide poly-mophisms)序列和插入/缺失多态性（insertion/deletion polymorphisms)序列,设计了一系列分子标记,采用图位克隆策略。应用这些分子标记完成了对拟南芥AST基因的精细作图,成功地将AST基因定位到BAC克隆T13M11上,初步认为该BAC克隆中的基因T13M11.8可能是AST基因。该基因的DNA序列长1432bp。含有6个外显子和5个内含子,编码的蛋白与花青苷生物合成途径中的二氢黄酮醇-4-还原酶有较高的同源性。将进一步通过功能互补实验验证图位克隆的结果。     

拟南芥白化突变体心口的基因定位与分析

EMS30是拟南芥经甲基磺酸乙酯（EMS）诱变得到的白化突变体。该突变体的叶绿体结构存在严重缺陷,同时伴随叶绿素缺失。遗传分析显示EMS30突变体的突变表型受隐性单基因控制。采用图位克隆的方法对EMS30突变基因进行定位的结果显示,该基因位于拟南芥第一条染色体的分子标记F21M12和F14N23之间的96kb区间内,该区间包含25个基因。通过生物信息学分析发现,该区间内有3个基因定位在叶绿体或与叶绿体发育相关。这些结果有助于该基因的克隆,为阐释叶绿体发育提供线索。     

拟南芥AST基因的精细作图

拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.)ast(anthocyanin spottedtesta)突变体是由碳离子辐射诱导产生的与花青苷生物合成有关的基因突变体,受单隐性核基因控制.根据拟南芥数据库中的SNPs(single nucleotide polv-mophisms)序列和插入/缺失多态性(insertion/deletion polymorphisms)序列,设计了一系列分子标记.采用图位克隆策略,应用这些分子标记完成了对拟南芥AST基因的精细作图,成功地将AST基因定位到BAC克隆T13M11上,初步认为该BAC克隆中的基因T13M11.8可能是AST基因.该基因的DNA序列长1432bp,含有6个外显子和5个内含子,编码的蛋白与花青苷生物合成途径中的二氢黄酮醇-4-还原酶有较高的同源性.将进一步通过功能互补实验验证图位克隆的结果.     

拟南芥黄化突变体chlm-4的基因定位与分析

叶绿素是光合作用必需的重要色素,其合成需要Mg-原卟啉Ⅸ甲基转移酶等一系列酶的催化。我们通过筛选拟南芥EMS（乙基磺酸甲酯,ethyl-methane sulphonate）突变体库,分离到一个黄化突变体。该突变体叶绿素含量显著减少,叶绿体内垛叠的基粒缺失。遗传学分析表明,该突变体的黄化表型是由单基因控制的隐性性状。利用图位克隆的方法最终将基因定位在第IV条染色体分子标记F13M23和T30C3之间114kb的区间内,其中包含编码Mg-原卟啉Ⅸ甲基转移酶的CHLM基因。通过测序及等位分析表明该突变体是chlm的等位突变体,命名为chlm-4。在chlm-4中,CHLM蛋白的Gly59突变成Glu59,说明Gly59对于Mg-原卟啉Ⅸ甲基转移酶功能的行使是必需的。     

调控拟南芥花粉发育突变体zy1511的基因定位及特征分析

为了进一步研究花药花粉发育过程,我们通过EMS诱变,筛选到拟南芥雄性不育突变体zy1511。遗传分析表明,zy1511为隐性单位点突变。细胞学观察表明．突变体花药中小孢子从四分体释放出后绒毡层并没有开始退化,花药发育后期绒毡层依然部分存在。说明突变体花药绒毡层退化比野生型的要迟,因此,小孢子不能发育成正常花粉粒。利用图位克隆的方法将zv1511定位于第一条染色体上分子标记F25P12和T8L23之间134．kb的区间内。本项工作为zy1511基因的克隆及对花粉发育功能分析奠定了基础。目前尚未见到该区间内雄性不育基因的报道。因此,zy1511是控制花粉发育的尚未发现的关键基因。     

一个控制拟南芥小孢子发育基因的定位

通过EMS诱变、背景纯化与遗传分析,从拟南芥突变群体中分离到一株单隐性核位点控制的雄性部分不育突变体pms15-16-2-3.细胞学观察表明,突变体在花药发育的过程中,中层细胞延迟降解,绒毡层细胞形态分化异常,出现异常的四分体,导致最终只能形成少量的花粉.利用图位克隆的方法对该基因进行了定位,结果表明PMSl5-16-2.3基因位于拟南芥第3条染色体BAC克隆T24C20 上的28 kb区间内.目前该区间内尚未见到控制小孢子发育基因的报道,因此该基因是一个控制小孢子发育的新基因.本研究结果对同的基因的克隆及其在化粉发育中的功能研究奠定了基础.     

拟南芥雄性不育突变体fne的遗传与定位分析

在T-DNA插入突变体Salk_118481株系的群体中,筛选到一株雄性不育突变体,用T-DNA序列上的一对引物进行PCR鉴定表明其基因组中没有T DNA插入。通过背景纯化与遗传分析发现该雄性不育突变体是由单个隐性基因控制的,引起不育的主要原因是在花药发育的第13~14期,花丝不能伸长以完成授粉,故该突变体命名为fne （filament no elongation）。利用图位克隆的方法对FNE基因进行了定位,结果表明FNE基因位于第五条染色体上分子标记MBD2和MMG4之间的97kb区间内。目前该区间内尚未见到控制花丝伸长基因的报道,因此,FNE基因是一个控制花丝伸长的新基因。     

拟南芥角质层发育突变体中WBC11基因的分析与鉴定

从拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)突变体库中筛选到一个发育突变体ku7fy1,其突变表型为叶片狭长,生长缓慢。该研究利用图位克隆技术和候选基因测序鉴定出ku7fy1角质层发育基因(white-brown complex11,WBC11)有一个点突变。对该突变体cDNA测序结果显示,WBC11基因的突变导致其第7个内含子在形成成熟mRNA时无法被正常剪切,使该突变体内WBC11的mRNA大量降解并在翻译时提前引入终止密码子。甲苯胺蓝染色实验显示,突变体叶片表面角质层有缺陷;遗传互补实验进一步证明,突变体ku7fy1中的突变基因是WBC11,ku7fy1表型是由WBC11突变造成的。     

Genetic and Mapping Analysis of Arabidopsis thaliana Male Sterile Mutant filament no elongation

To identify new genes important for anther development, we screened for male sterile mutants among a population of Arabidopsis ecotype Columbia (Col) mutagenized by T DNA insertion (provided by ARBC). A male sterile mutant line with normal vegetative and flora development but no seed yield was isolated from Salk_118481 line. T DNA insertion site identification showed that there were no T DNA sequences in the genome of the mutants. Genetic analysis indicated that the mutant was controlled by a single recessive nuclear gene named filament no elongation because the filament of the mutant remains very short at the 13-14 stage of anther development. The fne gene was mapped to a region of 97kb between the molecular makers MBD2 and MMG4 on chromosome 5 using map based cloning technique. No genes involved filament elongation were reported in this region, so we believe that FNE gene could be a new gene controlling filament elongation in Arabidopsis.     

拟南芥雄性不育突变体ms1502的遗传及定位分析

通过EMS诱变、背景纯化与遗传分析,从拟南芥（Arabidopsis thaliana）中筛选到了一棵隐性单基因控制的雄性不育突变体ms1502。细胞学观察发现,突变体在小孢子从四分体释放出后花药绒毡层过早衰亡,小孢子的内容物不正常地凝聚,最终无法形成正常的花粉粒。利用图位克隆的方法对该基因MSl502进行了定位,结果表明MS1502位于第4条染色体上分子标记F25124和T12H20之间105kb区间内。目前该区间内尚未见到花药发育必需基因（不育基因）的报道,因此MS1502是一个控制花粉发育的新基因。     

Changes in DNA base sequences in the mutant of Arabidopsis thaliana induced by low-energy N+ implantation

To reveal the mutation effect of low-energy ion implantation on Arabidopsis thaliana in vivo, T80II, a stable dwarf mutant, derived from the seeds irradiated by 30 keV N⁺ with the dose of 80×10¹⁵ ions/cm² was used for Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) and base sequence analysis. The results indicated that among total 397 RAPD bands observed, 52 bands in T80II were different from those of wild type showing a variation frequency 13.1%. In comparison with the sequences of A. thalianain GenBank, the RAPD fragments in T80II were changed greatly in base sequences with an average rate of one base change per 16.8 bases. The types of base changes included base transition, transversion, deletion and insertion. Among the 275 base changes detected, single base substitutions (97.09%) occurred more frequently than base deletions and insertions (2.91%). And the frequency of base transitions (66.55%) was higher than that of base transversions (30.55%). Adenine, thymine, guanine or cytosine could be replaced by any of other three bases in cloned DNA fragments in T80II. It seems that thymine was more sensitive to the irradiation than other bases. The flanking sequences of the base changes in RAPD fragments in T80II were analyzed and the mutational “hotspot” induced by low-energy ion implantation was discussed.     

拟南芥叶形态建成基因ABL1的图位克隆及鉴定

前期研究表明ABL1可能在植物叶发育过程中扮演重要的角色,其突变表现为叶片生长迟缓、成熟叶片叶缘缺刻明显等生长缺陷特征。该研究利用图位克隆及其精细定位技术,将ABL1基因锁定在2个SSLP标记T23K8和T8F5之间,该区间包含44个基因。通过生物信息学成功找到ABL1突变基因为拟南芥FAS1,该基因编码染色质组装因子CAF1的一个亚基,在植物顶端分生组织生长调控中扮演重要角色。RT-PCR结果显示,该基因表达受阻,功能互补实验证实abl1突变体的确是FAS1基因的一个新等位突变。研究结果暗示,ABL1/FAS1在植物叶形态建成中也起着重要作用。     

MS1521是拟南芥花药发育的必需基因

通过对3个拟南芥（Arabidopsis thaliana）雄性不育突变体（ms1521,st350,st454）的分析,研究了MS1521基因在花药发育过程中的功能。ms1521是通过EMS诱变野生型拟南芥得到的一株突变体,遗传分析表明ms1521是隐性单核基因控制的。利用图位克隆的方法对不育基因MS1521进行了定位,结果将MS1521定位于拟南芥第一条染色体上26kb的区间内,该定位区间内有一个影响花器官形态建成的基因UFO。测序结果表明在ms1521突变体中UFO基因编码区的958bp处发生了单碱基突变,导致MS1521该位点的氨基酸由天冬酰胺变成了天冬氨酸。另外两个表型与ms1521相似的突变体st350和st454来自T-DNA插入突变体群体。测序结果表明突变体st350和st454分别在UFO基因编码区发生了提前终止突变。等位分析表明它们与MS1521基因是等位的。3个突变体营养生长期发育正常,但生殖生长发育出现异常：有的雄蕊只有花丝没有花药;或者有花药但花丝变短;或者雄蕊有正常的花丝和花药,花药中有可育的花粉,但药室不能开裂;最终导致突变体不育的表型。进一步细胞学观察发现药室不能开裂是由于药室内壁细胞纤维化和木质化增厚不明显造成的。以上这些结果表明MS1521基因在花药发育过程中起重要作用。     

Differential expression of a polygalacturonase gene family in Arabidopsis thaliana

By systematic sequencing of a flower bud cDNA library from Arabidopsis thaliana, we have identified four cDNAs encoding polygalacturonase. The corresponding genes, together with seven other A. thaliana genes present in the databases, form a small gene family. Sequence comparisons of the deduced polypeptides within the gene family or with other plant polygalacturonases allow classification of the genes into different clades. Five polygalacturonases, including all those isolated from the flower buds, are closely related to the enzyme in pollen. Of the six remaining polygalacturonases, three are more closely related to the abscission-specific type of enzyme and two others to the fruit polygalacturonase. The last one is more distantly related to the others and might correspond to a new type of polygalacturonase. Expression of the different genes was analysed on Northern blots and by a PCR-based strategy. Results indicate that if, as expected, the cDNAs isolated from the flower bud library are strongly expressed in pollen, other genes are expressed at a low level in young developing tissues, such as in seedlings and roots, suggesting that they could be implicated in the cell wall modifications observed during cell elongation and/or expansion which occur in these tissues. Received: 7 December 1998 / Accepted: 1 April 1999