水稻矮化小穗突变d18新等位基因的发现及生理功能分析

株高和穗型是决定水稻产量密切相关的农艺性状.本研究从粳稻品种台北309经甲基磺酸乙酯诱变的群体中分离出一个能稳定遗传的矮化小穗突变体,主要表现矮化、粒长增加而宽度变小和穗型变小等特点.遗传分析表明,该突变体受单隐性核基因控制.定位于水稻第1号染色体的Indel标记P4和P5之间,物理距离约为20 kb.由于该区间只有一个已经克隆的矮化基因Dwarf18(d18),其功能编码赤霉素3β-羟化酶(GA3ox2).所以,表明突变基因与d18可能等位.测序比对发现,该突变基因的第2个外显子发生了1个碱基(G)的缺失,造成无义突变,实时荧光定量PCR结果显示,OsGA3ox2基因在突变体中表达量显著下降.因此,将该突变基因暂命名为d18-1.组织切片观察结果显示,与野生型相比,突变体的茎部倒三节间纵向细胞长度显著变短,但细胞数目增多.生理功能结果分析表明,突变体对外源激素GA更敏感,但对外源激素BR不如野生型敏感.检测与GA和BR生物合成与信号传导途径相关基因的表达结果发现,与野生型相比,在突变体中参与GA失活基因OsGA2ox3出现了下调表达,GA生物合成相关基因OsGA20ox2和OsGA3ox2也出现了下调表达,GA信号传导途径中的关键基因都没有明显的差异表达变化.另外,参与BR的合成或者信号传导途径的大部分相关基因在突变体中的表达都出现了下调.由此证明,突变体矮化是由于GA激素的不能正常合成所导致,并且对外源活性BR的响应通路受损而造成对BR激素的低敏感反应.另外,对孕穗期的野生型和突变体的幼穗进行转录组测序分析表明,与野生型相比,突变体检测到1497个差异表达基因,这些差异基因涉及苯丙素的生物合成、糖代谢和碳代谢等.因此,推测突变体中的OsGA3ox2基因发生了无义突变影响了GA和BR生物合成与信号传导途径以及穗型发育相关调控途径,这为更深入研究调控水稻矮化以及穗型的遗传网络提供了新的信息.     

太空诱变玉米核不育突变体矮化的遗传及外施赤霉素分析

为了解太空诱变玉米核不育突变体矮化的遗传规律和原因,该研究以不育突变体为母本,自交系178、478为父本,对测交 F1、F2群体进行育性鉴定和株高分析,对 F2可育株进行基因型和株高分析,对姊妹交后代分离群体进行育性鉴定和株高、雄穗长度、节间数、节间长度分析,同时,还对姊妹交后代分离群体进行施赤霉素处理,调查育性和株高的变化。结果表明：178和478背景下的 F1表现出与测交母本一样的极显著差异;在178和478核背景下的 F2中,不育株株高极显著矮于可育株,两核背景下的不育株间株高差异不显著,而可育株间株高差异极显著;F2中纯合和杂合可育株的株高差异不显著;姊妹交后代分离群体中不育株株高、雄穗长度、节间数和节间长度极显著小于可育株;外施赤霉素的不育株在苗期表现出对赤霉素一定的敏感性,但株高最终未恢复正常高度。因此,得出该突变体矮化表现稳定,与不育性状并存,且不受细胞核背景的影响;核不育基因对植株株高的矮化无剂量效应;突变体的矮化与雄穗长度、节间数和节间长度有关;突变体不完全属于赤霉素不敏感型,其矮化并不是单一缺乏赤霉素而引起。该研究结果为认识太空诱变玉米核不育突变体矮化的遗传和生理机制提供了参考。     

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.     

离子束诱变体水稻JD-1的表型及基因组变异分析

辐射诱变是作物种质创新的有效途径之一.本研究利用碳离子束诱变津稻565,获得穗下垂及穗部其他性状发生变异的突变体,命名为JD-1.对突变体及野生型的主要农艺性状进行调察,结果表明JD-1的主穗颈穗弯曲度、着粒数和着粒密度都较津稻565极显著增加,增幅分别为305.90％、66.86％和47.79％;其主穗穗长、实粒数和...     

贵州地方粳稻‘黎平杂边禾’矮秆小粒突变体dss1鉴定与基因定位

本研究从贵州地方粳稻(Oryza sativa ssp.japonica)品种‘黎平杂边禾’甲基磺酸乙酯(EMS)突变体库中筛选获得一份能稳定遗传的矮秆小粒突变体,暂命名为dss1(dwarf and small seed 1)。与野生型相比,dss1表现为植株矮化、株型直立、叶色深绿、籽粒变小、第二节间严重缩短、穗长增加等典型油菜素内酯(BR)缺陷突变体的性状。显微观察结果表明dss1叶鞘表皮细胞的长度变短,可能是突变体第二叶鞘长度比野生型短的原因。对突变体的暗形态建成与BR敏感性研究表明,黑暗条件下突变体表现为去黄化表型,对外源BR敏感。遗传特性分析证明dss1突变体由一个隐性单基因位点控制。利用Mut Map技术将dss1基因定位于3号染色体上,筛选获得一个候选基因,测序结果表明,dss1候选基因为BR合成途径关键酶基因Os DWARF,dss1是由于该基因第5个外显子上第335位的氨基酸由苏氨酸(ACT)突变为异亮氨酸(ATT)所引起的。定位得到的矮化小粒基因DSS1为一个新的Os DWARF等位基因。     

陆地棉矮化突变体Ari1327茎尖的转录组分析

为了从分子水平上研究陆地棉矮秆突变体Ari1327的矮化机理,本研究以矮秆突变体Ari1327、野生型Ari971和高秆突变体Ari3697的茎尖为材料,建立3个cDNA文库,用Illumina HiSeqTM2000系统对3个材料的茎尖cDNA进行转录组测序。3个文库测序共得4.9 G数据量,拼接得到Unigene 70877个。通过矮化突变体Ari1327与野生型Ari971和高秆突变体Ari3697两个文库的差异筛选,得到13919个与矮化相关的差异表达基因,其中5406个表现上调,8513个表现下调。GO功能和KEGG通路富集发现,差异基因在植物激素信号转导途径显著富集。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证,推测Ari1327的矮化可能与赤霉素和生长素2种激素的信号转导及互作有关。转录组测序得到的大量差异基因,为深入研究棉花的矮化机理具有重要参考价值,同时为棉花的矮化育种工作奠定了基础。     

水稻穗长基因PAL3的克隆及自然变异分析

穗型是决定水稻(Oryza sativa)产量的关键因素之一。我们从粳稻品种圣稻808 (SD808)的EMS诱变突变体库中发现4份短穗突变体,这些突变体的穗长、一级枝梗数、二级枝梗数和穗粒数发生不同程度的降低。基因定位和图位克隆表明,这些突变体的表型受同一基因控制,将该基因命名为PAL3 (PANICLE LENGT...     

空间诱变高粱突变体的研究

1996年经返回式卫星搭载处理的纯系高粱品种晋粮5号（CK）的种子经次年播种后,获得少量矮秆早熟突变体（SP3）。此后连续二年播种,该突变体矮秆早熟性状稳定。该突变体与未经搭载的对照相比,有如下不同之处：（1）成熟期缩短15 d左右,株高降低40 cm。（2）穗长增加3.9 cm ,每穗籽粒数比对照多400粒。（3）SP3平均千粒重为34 g,对照为27 g。（4）SP3叶片变窄,变短,增厚,叶面积减少了43%～22%。（5）SP3穗轴长度比对照增加30%,各节间长度比对照缩短了67%～15%。（6）SP3种子中亮氨酸含量比对照增加15%,可溶性糖含量比对照增加25%,单宁含量降低了30%。     

高粱浅绿叶突变体sll1的农艺性状和生理生化特性

通过EMS诱变野生型高粱BTx623种子获得浅绿叶突变体sll1(Sorghum Light-green Leaf 1)。以野生型BTx623为对照,进行成熟期农艺性状调查和苗期生理生化指标测定。结果表明,突变体sll1茎粗和穗柄长与BTx623相比没有显著差异,而株高、穗长、粒数和千粒重均低于BTx623,存在极显著差异,且抽穗期延迟15~20 d。苗期叶片叶绿素测定结果显示,突变体sll1叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均极显著低于BTx623,其中叶绿素b含量只有野生型的1/10,推测该突变体是叶绿素b减少型突变体。突变体sll1蛋白总量显著低于BTx623,但脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性均极显著高于BTx623,说明突变体sll1具有较强的渗透调节能力和清除活性氧的能力以维持自身正常生长。     

一个超矮秆核质杂种小麦的初步研究

在用普通小麦对长穗偃麦草(Etytrigia elongata=Agropyron elongatum,2n=70)的核代换回交过程中,在BC_9F_1发现了一个超矮秆核质杂种小麦,株高35厘米左右,定名为小偃矮。细胞学观察和与普通小麦正反杂交的遗传分析,证明:(1) 小偃矮是一个异源胞质单体附加系(21″W+1′Ag);(2) 长穗偃麦草细胞质和附加的外来染色体没有携带矮秆基因;(3) 矮秆遗传主要受细胞核内一对显性矮化基因控制。     

直立密穗基因DEP2-1388的遗传分析及在杂交稻中的育种利用

通过EMS诱变籼型重穗恢复系蜀恢498,获得一个直立穗突变体R1338。与野生型相比,突变体表现为植株变矮、穗直立、穗长变短、一次枝梗变短、着粒密度增加、穗部抗弯曲力极显著增强、籽粒增宽增厚、粒长变短。组织细胞学分析发现,穗颈节直径、纤维素含量和木质素含量在穗部抗弯曲上发挥了重要的作用。遗传分析表明该直立穗表型受一对半显性核基因DEP2控制,通过重测序以及MutMap方法定位发现,在R1338突变体中,DEP2第7外显子有一个A到G的碱基置换,导致第928个精氨酸(AGG)被置换成甘氨酸(GGG),推测R1338直立穗性状可能由DEP2中该SNP导致。用R1338、野生型与不同穗型不育系分别配组,R1338与弯曲穗不育系所配组合穗部表现半直立,且保持较高的结实率和杂种优势,与DEP1直立穗不育系配组表现为基因累加效应的直立穗。本研究还讨论了直立穗突变体R1338在杂交水稻育种中的利用价值。     

一个水稻半矮化和花发育异常突变体的遗传分析和分子定位

从粳稻品种‘日本晴’经~(60)Co诱变的M_2代材料中发现一个半矮化并且花发育异常突变体sd-df3,其表现为植株半矮化,分蘖增加,半包茎穗,雄蕊发育不良,无花粉。遗传分析显示,该突变体表型受1对隐性核基因控制。以杂合型突变体为母本,与广亲和品种Dular杂交,构建F_2分离群体,将该基因定位在水稻第3号染色体,In/Del标记333591与333818之间的物理距离约为227kb的范围,目前该范围内没有矮化相关基因报道。     

一个玉米矮秆突变体K123d的遗传鉴定

矮秆已被广泛用于改良作物的抗倒伏性状,培育理想株型,从而提高作物产量。玉米矮秆突变体K123d由自交系K123自然突变产生。本研究比较该突变体与野生型主要农艺性状差异及其对赤霉素的敏感性;用K123d与株高不同的3个自交系分别构建F1、BC和F2群体,分析矮秆性状的遗传模式;以K169/K123d-F2为定位群体,采用集团分离分析法(BSA),运用SSR标记定位矮秆基因d123;参照br-2序列信息分段设计特异引物,同源克隆d123。结果表明,与野生型相比K123d株高降低35.59%,穗位高降低、节间缩短、叶片较直立,但结实率差,对赤霉素敏感;在F2群体和BC1群体中,正常植株与矮秆植株分离比例分别符合3∶1和1∶1,说明矮秆性状受1对隐性基因控制;其矮秆基因d123定位于第一条染色体上SSR标记umc1278和bnlg1564之间,遗传距离分别为12.8 c M和7.3 c M;同源克隆显示d123与br-2存在12个碱基替换,其中第4个外显子编码的一个谷氨酸被替换为赖氨酸。由此可见,矮秆突变体K123d为br-2的一个突变类型,对矮化育种具有进一步研究利用价值。     

γ-射线辐射诱导水稻黄化转绿叶色突变体X611的特性研究

利用60Coγ-射线辐照粳稻秀水11愈伤组织,在诱变后代中发现了一份黄化转绿叶色突变体X611,并对其表型特征、温度敏感性、生理特性以及农艺性状进行研究。在较低温度17℃条件下,该突变体X611幼苗叶色呈浅黄绿色;在温度为25℃时,X611幼苗叶色呈黄绿色;温度升高至30℃,突变体叶色转为浅绿色。突变体的这种叶色变化特性说明其叶色性状具有低温敏感性。在不同播种时期,突变体X611幼苗期叶片光合色素含量均较野生型秀水11明显下降;但在抽穗期突变体与野生型叶片光合色素含量相接近,净光合速率也表现出同样的趋势。与野生型相比,突变体X611株高平均值降低;剑叶长、剑叶宽、穗长、有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重差异不显著。此叶色突变体农艺性状良好,在水稻育种中有较好的育种利用价值。     

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     

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。     

水稻穗异常突变体tutou4的鉴定及基因定位

水稻穗异常退化现象在水稻的生长发育过程中经常发生.穗部退化可引起穗长、枝梗数、每穗粒数和结实率下降,影响单株产量.穗退化性状因其遗传基础复杂、受环境和生理因素影响较大,其分子机制及其遗传网络仍知之甚少.tutou4是一个来自于组织培养的稳异常退化突变体,该突变体表现为穗部部分颖花退化,每穗粒数和枝梗数减少,单株产量降低...     

重离子辐射诱导玉米突变体I478的特性研究

通过田间试验,对玉米自交系掖478和经重离子辐射掖478干种子所获得的突变体1478的主要农艺性状和配合力进行了比较分析,结果表明：（1）1478植株形态发生明显改变,主要表现出株高、穗位高显著增加,气生根颜色发生改变;（2）1478的果穗性状总体变好,果穗长度、行粒数、穗粒数、穗粒重等性状极显著优于自交系掖478,但其果穗穗行数显著少于自交系掖478;（3）1478的主要生育时期如抽雄期、开花期、成熟期显著迟于自交系掖478;（4）自交系掖478配制组合的穗行数、穗粗、出籽率的平均值大于突变体1478配制组合的相应性状的平均值,突变体1478配制组合的单穗重、穗长、行粒数、百粒重、秃顶长度大于自交系掖478配制组合的相应性状的平均值。突变体1478一般配合力好,组合1478×N172单穗重量极显著高于临奥1号,单穗重量比临奥1号增加9．6％,可继续对该组合进行鉴定。     

水稻不育系261S矮化突变体及其F_1‘新闵优香粳’杂交稻的性状分析

以两系杂交稻'闵优香粳'品种的父本W香99075和母本不育系261S及其261S矮化突变株系为材料,对两种母本及其F1植株分别进行形态特征、产量和F2稻米品质比较分析,以明确不育系261S矮化突变株系的育种应用价值.结果显示:(1)不育系261S矮化突变株系与原不育系261S相比,花粉不育性相似,株高、穗长、千粒重分别极显著降低13.8 cm、4.5 cm、5.2 g,但有效穗比原不育系261S极显著增加62.8%;(2)261S矮化突变株系×W香99075组合的F1"新闵优香粳"植株高度较'闵优香粳'极显著降低11 cm,而单株产量两者差异不显著;(3)两组合F2稻米胶稠度和碱消值几乎没有变化,但"新闵优香粳" 比'闵优香粳'的蛋白质含量提高9.57%、直链淀粉含量极显著降低10.17%,稻米品质较优.研究表明,以植株较矮、分蘖性较强、单株有效穗多的261S矮化突变株系为母本与W香99075杂交,可在不影响杂交稻产量表现的基础上有效降低原品种'闵优香粳'植株的高度,同时稻米品质也得到改善;说明261S矮化突变株系可作为水稻两系杂交育种的新不育系材料.     

浅绿叶水稻突变体的特性与遗传分析

在簇生稻与粳稻日本晴杂交后代F8世代中发现一个能稳定遗传的浅绿叶色突变体(pgl,pale green leaf).与野生型相比,突变体pgl株高、剑叶宽、主穗粒数和千粒重均显著下降.从幼苗开始,突变体pgl叶片都表现为浅绿色.在苗期和抽穗期突变体叶片的叶绿素含量都极显著低于野生型,其中叶绿素b的含量极低,仅为0.00...