2011年第4期《遗传》封面说明

在20世纪60年代半矮杆基因sd1的利用导致了第一次绿色革命。目前鉴定和分离的水稻矮化突变体有80多种,其中d1突变体为一类小粒矮杆突变体,因其对株高、叶夹角的显著影响及参与新型激素—油菜素内酯信号转导途径而备     

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。     

一个新的水稻叶绿素缺失黄叶突变体的特征及基因分子定位

从粳稻"嘉花1号"60Coγ射线辐照的后代中筛选到一个叶绿素缺失黄叶突变体(yl11),与野生型"嘉花1号"相比该突变体表现为全生育期植株叶片呈黄色,叶绿素含量以及净光合速率明显下降,叶绿体发育不完善,并且伴随着株高等主要农艺性状的变化。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因(yl11)控制。该突变体与籼稻"培矮64S"杂交生产的F2、F3群体中的分离出突变体型920个单株作为定位群体,利用SSR和InDel分子标记将yl11基因定位在水稻第11染色体长臂上的MM2199和ID21039分子标记之间,其物理距离约为110kb,目前该区域内没有发现与水稻叶绿素合成/叶绿体发育相关已知功能基因。研究结果为今后对该基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

一个新的水稻叶绿素缺失黄叶突变体的特征及基因分子定位

从粳稻“嘉花1号”⁶⁰Coγ射线辐照的后代中筛选到一个叶绿素缺失黄叶突变体(yl11), 与野生型“嘉花1号”相比该突变体表现为全生育期植株叶片呈黄色, 叶绿素含量以及净光合速率明显下降, 叶绿体发育不完善, 并且伴随着株高等主要农艺性状的变化。遗传分析表明, 该突变性状受一对隐性核基因(yl11)控制。该突变体与籼稻“培矮64S”杂交生产的F₂、F₃群体中的分离出突变体型920个单株作为定位群体, 利用SSR和InDel分子标记将yl11基因定位在水稻第11染色体长臂上的MM2199和ID21039分子标记之间, 其物理距离约为110 kb, 目前该区域内没有发现与水稻叶绿素合成/叶绿体发育相关已知功能基因。研究结果为今后对该基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

一个新的水稻矮秆突变体的遗传分析和基因定位

新的水稻矮秆基因的发掘,对深入研究植物株高的调控途径及株型育种有非常重要的作用。我们报道了从日本特早熟粳稻品种Kitaake的组织培养后代获得的一个矮秆突变体dm,该突变体植株细小,紧凑,机械强度降低,结实率下降,籽粒变窄,千粒重降低等。利用分离群体中的矮秆株,最终将目标基因定位在第4染色体长臂末端InDel标记EL-72和L-1之间,物理距离为168 Kb的区间内,该区间内无已报道的水稻矮秆基因,该基因可能是一个尚未被克隆的新的株高决定基因。     

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。     

水稻短根突变体Osksr6的遗传分析和基因定位

该研究对从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的水稻突变体库中筛选到的一个短根突变体Osksr6(Oryza sativa kasalath short root 6)进行了表型鉴定、遗传分析与基因定位。结果表明:(1)生长7d的突变体Osksr6与野生型相比,株高与不定根数量差异不明显,但主根变短61.98%、不定根变短46.42%,侧根的发生与根毛的伸长也受不同程度抑制;成熟期的Osksr6分蘖数明显减少,总穗长与结实率均较野生型差。(2)遗传分析结果显示,突变体Osksr6的短根性状受1对隐性基因控制。(3)利用图位克隆技术,将突变基因OsKSR6定位于3号染色体InDel标记28420k和28880k之间,物理距离约460kb,该区间没有已报道的与根系发育相关的基因。该研究为进一步研究水稻根系生长的分子机理奠定了基础。     

一个新水稻温敏感叶色突变体的遗传分析及其基因分子定位

在粳稻品种嘉花1号(Oryza sativa L. ssp. japonica ‘Jiahua No.1’)种子经⁶⁰Co γ射线辐照处理的后代中, 发现了1个低温敏感叶色突变体mr21。在较低温度(<25.0°C)条件下, 该突变体幼苗叶色呈黄色; 随着温度逐渐升高, 叶色由黄转绿,其临界温度约为27.5°C; 在低温条件下, 突变体幼苗总叶绿素含量以及叶绿素a、b的含量均较野生型嘉花1号明显下降, 表明该突变体的叶色性状具有明显的温敏感性。遗传分析表明, 该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制, 暂将该突变基因命名为thermo-sensitive leaf-color 1(tsl-1)。以该突变体与籼稻9311(Oryza sativa L. ssp. indica ‘9311’)杂交的F₂代分离群体作为定位群体, 利用SSR分子标记将tsl-1基因初步定位在水稻(Oryza sativa)第1号染色体短臂上的MM1799与RM8132分子标记之间, 其遗传距离分别为2.4 cM和3.0 cM; 然后, 进一步利用扩大F₂代群体及新发展的分子标记将tsl-1基因定位在分子标记InDel2与InDel4之间的198 kb内。研究结果为今后对该基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

一个新水稻温敏感叶色突变体的遗传分析及其基因分子定位

在粳稻品种嘉花1号（Oryza sativa L.ssp.japonica＇ Jiahua No.1＇）种子经60Coγ射线辐照处理的后代中,发现了1个低温敏感叶色突变体mr21。在较低温度（〈25.0°C）条件下,该突变体幼苗叶色呈黄色;随着温度逐渐升高,叶色由黄转绿,其临界温度约为27.5°C;在低温条件下,突变体幼苗总叶绿素含量以及叶绿素a、b的含量均较野生型嘉花1号明显下降,表明该突变体的叶色性状具有明显的温敏感性。遗传分析表明,该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制,暂将该突变基因命名为thermo-sensitive leaf-color1（tsl-1）。以该突变体与籼稻9311（Oryza sativa L.ssp.indica＇ 9311＇）杂交的F2代分离群体作为定位群体,利用SSR分子标记将tsl-1基因初步定位在水稻（Oryza sativa）第1号染色体短臂上的MM1799与RM8132分子标记之间,其遗传距离分别为2.4cM和3.0cM;然后,进一步利用扩大F2代群体及新发展的分子标记将tsl-1基因定位在分子标记InDel2与InDel4之间的198kb内。研究结果为今后对该基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

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。     

一个水稻矮秆突变体的遗传分析及基因定位

水稻（Oryza sativa）是我国重要的粮食作物之一。水稻矮秆材料的引入掀起了第1次＂绿色革命＂。但近年来,在水稻育种中矮生基因遗传单一的问题越来越突出,已经严重影响到水稻产量的持续提高。利用60Co-γ射线辐照籼稻亲本材料M804获得了一个性状能够稳定遗传的矮秆突变体MU101。对该矮秆突变体和台粳16号杂交获得的F2代的遗传分析表明,该矮秆性状受1对隐性单基因控制,并暂命名为ds1。利用已有的SSR分子标记将DS1基因定位在水稻第5号染色体上,通过扩大群体和开发新的Indel标记,进一步将DS1基因定位在2个Indel标记之间,两者间的物理距离大约为384kb。该研究为DS1基因的克隆及其在生产中的应用奠定了基础。     

Genetic Analysis and Molecular Mapping of a Rolling Leaf Mutation Gene in Rice

A rice mutant with rolling leaf, namely γ-rl, was obtained from M2 progenies of a native indica rice stable strain Qinghuazhan （QHZ） from mutagenesis of dry seeds by γ-rays. Genetic analysis using the F2 population from a cross between this mutant and QHZ indicated the mutation was controlled by a single recessive gene. In order to map the locus for this mutation, another F2 population with 601 rolling leaf plants was constructed from a cross between y-rl and a japonica cultivar 02428. After primary mapping with SSR （simple sequence repeats） markers, the mutated locus was located at the short arm of chromosome 3, flanked by RM6829 and RM3126. A number of SSR, InDel （insertion/deletion） and SNP （single nucleotide polymorphism） markers within this region were further developed for fine mapping. Finally, two markers, SNP121679 and InDe1422395, were identified to be flanked to this locus with genetic distances of 0.08 cM and 0.17 cM respectively, and two SNP markers, SNP75346 and SNPl10263, were found to be co-segregated with this locus. These results suggested that this locus was distinguished from all loci for the rolling leaf mutation in rice reported so far, and thus renamed rl10（t）. By searching the rice genome database with closely linked markers using BLAST programs, an e-physical map covering rl10（t） locus spanning about a 50 kb region was constructed. Expression analysis of the genes predicted in this region showed that a gene encoding putative flavin-containing monooxygenase （FMO） was silenced in γ-rl, thus this is the most likely candidate responsible for the rolling leaf mutation.