植物基因的图位克隆

图位克隆是基因的有效方法,本文概述了植物基因图位克隆的研究进展,主要包括图位克隆的一般策略、相关技术、发展前景和其它基因组领域研究于其带来的有益借鉴。     

水稻小穗特征基因FZP的图位克隆

FZP是水稻中控制小穗分化的一个关键基因,先前已将它定位在第7染色体上。通过进一步对该基因进行精细定位和图位克隆,找到2个SSR标记NRM6和NRM8,将该基因锁定在一个遗传距离为1．2cM的范围内(两标记与目标基因的遗传距离分别为0．2cM和1．0cM),相应的物理距离为144kb。发现在预期的目标基因位置,存在一个具有类似AP2结构域的基因。已知AP2是一个控制植物花发育的重要基因。因此,这个基因应是FZP的一个候选基因。PCR扩增结果显示,突变体中该基因有一个大约4kb的插人片段,与向共分离。由此可以初步认为,该基因就是FZP。     

水稻QTL图位克隆的特征分析

图位克隆作为基因克隆的最有效手段, 在水稻QTL克隆方面取得了很大的进展。文章通过分析近年来关于水稻QTL图位克隆的15个成功案例, 总结了水稻QTL图位克隆的几个重要特征: (1) 亲本杂交类型为种间或亚种间杂交, 双亲的目标性状差异显著; (2) 目标QTL为主效, 一般能解释大部分的表型变异; (3) 物理图距一般小于40 kb; (4)初级定位结果准确, 精细定位群体大于6 000(隐性群体不小于1 500)单株。文章还对QTL图位克隆的难点及解决方法进行了有益的探讨。     

水稻叶宽调控基因ZYY1的图位克隆与功能分析

叶宽是水稻株型的重要组成部分,适宜的叶宽有助于提高光利用效率进而提高水稻产量.利用水稻叶宽突变体,阐明新的水稻叶宽调控相关基因的功能,有助于进一步阐明水稻叶宽发育调控机制.本研究利用育种中间材料中发现的窄叶突变体zhaiye1(zy1),与野生型(WT,wild type)相比,zy1出现明显的窄叶表型,株高也出现显著...     

拟南芥基因的图位克隆技术

综述了拟南芥作为模式植物的优势,图位克隆技术的三大飞跃及其原理,简要地分析了图位克隆技术应用于拟南芥时所注意的问题及二者结合的应用前景。     

水稻内颖畸形或缺失基因OsAPP1的图位克隆及表达分析

在育种基地材料中发现一株内颖畸形或缺失(abnormal or absent palea)突变体,将其命名为app1。该突变体在营养生长时期发育正常,但抽穗后突变体表现出内颖畸形(比外稃短导致颖壳不闭合,或者出现两个内稃)或缺失,其花粉育性为55.52%,结实率为6.48%,千粒重为10.811 g,种子发芽率为55.21%。以突变体app1与日本晴杂交构建了F1和F2群体,F1颖壳表型正常,F2群体出现内颖畸形和正常表型分离,内颖正常和突变表型分离比例为3∶1,表明app1内颖突变表型由单隐性核基因控制。以F2为分离群体,将app1精细定位于第3染色体上,位于分子标记ID4231和ID4246之间,遗传距离1.3 cM,对应物理距离为13.2 kb。该区段内完全包含1个开放阅读框,包含两个部分开放阅读框,经过测序分析发现候选基因LOC_Os03g11614启动子区发生点突变和245 bp缺失,qRT-PCR分析证实LOC_Os03g11614为OsAPP1基因。已有报道LOC_Os03g11614编码OsMADS1,是调控水稻花器官发育的重要明星基因,其不同位置的突变可以导致叶状颖壳和不育、以及控制籽粒大小。与3000份水稻种子资源SNP/Indel变异类型对比分析发现,突变体app1启动子的突变完全不同于现已OsMADS1研究报道突变类型,且与数据库中的自然突变类型多数不同。因此,本研究发现的app1突变体,是以往报道中从未出现的OsMADS1启动子发生突变的新型突变,且该类突变导致了其降低表达量,并产生了不同于前人研究的新表型,这为深入研究OsMADS1基因在水稻花器官发育中的功能提供了新的种质资源和思路。     

作物数量性状基因图位克隆研究进展

对数量性状基因(QTL)的鉴定和克隆不仅有利于从分子水平上阐明作物重要农艺性状的形成机理,而且对于有效开展这些性状的分子育种,进一步提高作物增产潜力具有重要意义.近年来作物QTL图位克隆取得了重要突破,一批QTL被成功克隆,而模式植物基因组研究的快速发展则为作物QTL图位克隆技术带来了新的策略和方法.本文就相关研究的主要进展和发展趋势进行了综述.     

水稻长日照开花因子Lfm1的图位克隆

开花期是水稻最重要的农艺性状之一,水稻的花期决定着水稻的地区适应性和最终产量。人工选择使水稻从短日照向长日照、低纬度向高纬度扩张,因此水稻已逐渐进化出适应长日照条件下的开花调控机制。目前,虽然鉴定了一些影响水稻长日照的开花基因如SDG724、RFT1、EHD4、DTH2,但是挖掘水稻长日照开花基因还十分有限。本研究通过筛选水稻突变体库,获得一批在长日照下花期有显著差异的突变体材料,其中一份突变体lfm1(late-flowering mutant1),在长日照条件下开花延迟,在短日照条件下开花时间正常。通过图位克隆,将Lfm1基因初定位至第8染色体端粒附近。进一步的精细定位将Lfm1基因定位于分子标记8-0.269和与8-0.283之间,范围为12 kb,该区域包括3个候选基因。经测序分析发现,在突变体lfm1中,LOC_Os08g01420基因的第六外显子2800处缺失9个碱基,突变体lfm1等位于已报道的突变体ehd3。在适度(中日照条件下,~12 h/12 h)的光照条件下,突变体lfm1表现为穗粒数增多,生育期略延长,具有应用于生产的潜力。Lfm1基因的克隆为培育适应不同生态区域的水稻材料提供了重要的基因资源。     

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。     

栽培稻种间杂种不育基因S1的图位克隆

水稻种间杂种不育限制了其杂种优势的有效利用,S1是其中一个最重要的杂种不育基因座。为探讨S1对杂种的雌雄配子选择性杀灭作用,本研究首先采用图位克隆法,对粳稻IRAT216及其包含非洲栽培稻S1座位的近等基因系IRAT216S1构建的BC_9F_2分离群体,进行了S1精细定位与克隆。首先在定位区间内筛选了所有网上公开的SSR标记,并结合自行测序比较,开发出了31对有多态性的分子标记,把S1锁定在P0535G04克隆上标记2180与2198之间18 kb的精细定位区段,内有ORF11、ORF12两个候选基因。对两基因基因组测序、RT-PCR、基因芯片分析,排除了ORF11,确定了ORF12是唯一候选基因,同时也排除了此座外存在辅助因子的可能性。本研究分子标记的开发将为水稻的分子标记辅助育种提供帮助,而S1基因的克隆将为杂交育种中克服杂种不育提供了可能,也为进一步杂种优势的利用打下基础。     

水稻米粒延伸性的遗传剖析

以籼稻ZYQ8与粳稻JX17为亲本的DH群体作为研究材料,考察DH群体及双亲的米粒延伸率相关性状,并使用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析.共检测到14个与稻米延伸性有关的QTL,包括2个粒长QTL、7个饭粒长QTL和5个米粒延伸率QTL,分别位于第1、2、3、5、6、7、10、11和12染色体.所有QTL的LOD值介于2.26～9.25,分别解释性状变异的5.31%～17.21%.在第3染色体上的G249～G164、第6染色体上的G30～RZ516和第10染色体上的G1082～GA223区间同时检测到控制饭粒长和米粒延伸率的QTL.米粒延伸性受多基因控制,Wx基因与位于第6染色体上的qCRE-6的G30～RZ516区间相近,对米饭的延伸性具重要影响.     

水稻新种质资源的耐盐性鉴定评价

用0.5%的NaCl溶液作灌溉水,对2000-2002年江苏省水稻区域试验参试品系和近年引进的部分水稻种质资源进行苗期耐盐性鉴定.结果表明:株高矮化是苗期盐胁迫的一种形态特征;耐盐性鉴定易受环境影响;就整体而言,籼稻种质资源的苗期耐盐性好于粳稻;综合2年结果,籼156和64608两种质资源的苗期耐盐性较强.     

花粉管介导的转bar基因水稻植株的获得及其遗传

采用花粉管通道法将bar基因导入籼稻品系E32,得到对除草剂Basta具有抗性的转基因水稻。遗传分析表明外源bar基因在受体植株后代中呈单基因显性遗传,在世代间可以稳定遗传。目前已分离出抗性稳定的株系。     

水稻株高构成因素的QTL剖析

利用水稻籼粳杂交 (圭 6 30× 0 2 42 8) F1 的花药离体培养建立的一个含 81个 DH家系的作图群体 ,对水稻株高构成因素 (穗长、第 1节间长、……、第 5节间长 )进行基因定位。DH群体中株高构成因素均呈正态分布。相邻的构成因素间呈极显著的正相关 ,而相距较远的构成因素间的相关较弱或不显著。采用 QTL(Quantitative trait lo-cus)分析 ,定位了影响株高构成因素的 6个 QTL:qtl7同时影响穗长和第 1、2、3节间长 ,qtl1 和 qtl2 同时影响第 4和第 5节间长 ,qtl1 0 a和 qtl1 0 b仅影响第 1节间长 ,qtl3 仅影响第 3节间长。采用 QTL 互作分析 ,检测到 19对显著的互作 ,每个构成因素受 2个或 2个以上的 QTL 互作对的影响。并且还发现 ,同一个 QTL 互作对可能影响不同的性状 ,以及一个 QTL 可以分别与不同的 QTL 产生互作而影响同一个性状或影响不同的性状 ,但总的看来 ,加性效应是主要的。这些结果揭示了株高构成因素间相关的遗传基础 ,在水稻育种中运用这些 QTL 将有助于对株高 ,以及对穗长和上部节间长度进行精细的遗传调控。     

杂交水稻种子固有细菌群落多样性探究

采用传统的分离培养方法和分子生物学技术对我国高产杂交水稻(OryzasativaL.)金优611种子固有细菌进行研究,从而了解其中可培养细菌群落的多样性。对分离得到的91株细菌进行16SrDNA扩增、ARDRA分型和16SrDNA系统发育分析,结果表明,分离得到的91株细菌分属于10个属16个种。其中γ-变形杆菌(Gammaproteobacteria)(53.85%)占据优势地位,其次为α-变形杆菌(Alphaproteobacteria)(20.88%),其它分属放线菌门Actinobacteria(15.39%)及厚壁菌门Firmicutes(9.88%)。其中的泛菌属(Pantoea sp.)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、微杆菌属(Microbacterium sp.)为分离到的优势种群,且在种子这一特殊的生存空间中有4株潜在的新种存在。首次报道了杂交水稻金优611种子具有丰富的微生物群落多样性,为进一步探索植物种子际微生态环境中微生物群落的形成和生态功能提供了基础信息。     

水稻稻瘟病抗性基因研究概况

稻瘟病是由稻瘟病菌引起的世界性水稻病害,对水稻生产构成严重威胁。分子标记辅助培育持久抗性品种是目前解决稻瘟病抗病品种感病化问题的有效措施。稻瘟病菌-水稻之间的相互作用机理,DNA分子标记的开发与应用,稻瘟病抗性基因定位、克隆与分离及其功能表达等方面的研究进展在很大程度上影响分子标记辅助育种的进程。就此方面的研究概况作一综述。     

利用SSR定位籼稻品种Kaharamana中抗褐飞虱基因Bph9

褐飞虱是危害水稻生产最重要的害虫之一,利用寄主抗性被认为是防治褐飞虱最经济而有效的方法。斯里兰卡水稻品种Kaharamana对东亚和东南亚的褐飞虱种群均表现抗虫性,利用分子遗传学的方法对其携带的Bph9基因进行了SSR定位。所用的遗传群体为来源于Kaharamana和02428的含有180个单株的F2分离群体,每个F2单株套袋自交获得F2：3家系。利用苗期集团鉴定埘F2：3家系进行抗褐飞虱鉴定,以推测相应F2单株的基因型。连锁分析表明,Bph9位于第12染色体上的两个SSR标记RM463和RM5341之间,分别与之相距6．8cM和9．7cM。该标记有助十将Bph9用于分子标记辅助选择育种研究。     

水稻雄性不育恢复系明恢63的感光基因分析

水稻恢复系明恢63是中国应用面积最大、利用最广泛的恢复系。利用抽穗期感光性近等基因系EG0～EG7及ER～LR对明恢63进行的分析表明,明恢63在E1、E2、E3位点分别带有E1、e3、E3基因,在Se-1位点带无感光功能的Se-1^e基因。进一步用抽穗期QTL近等基因系NIL(Hd1)和NIL（Hd4)进行的研究表明,明恢63带有显性感光基因E1和无感光功能的Se-1^e基因,并推测明恢63带有能抑制E,基因表达的隐性抑制基因。认为籼型杂交稻抽穗期受不育系和恢复系感光基因及感光性抑制基因的共同作用。初步讨论了明恢63广适性的遗传基础。     

应用微卫星标记鉴别水稻籼粳亚种

应用70个微卫星标记分析了3个籼稻测验种和3个粳稻测验种的多态性,发现其中36个标记可以区分籼粳测验种。再以18个籼粳品种进一步筛选,找到了分布于12条染色体的21个籼粳特异性微卫星标记。在这21个标记中,20个在籼粳亚种间带型相异,其中7个在亚种内带型一致,13个在亚种内带型不一致;1个标记在12个籼稻品种和1个粳稻品种检测到相同的带型,其余11个粳稻品种具有另一种带型。微卫星标记和RFLP标记检测籼粳亚种不仅具有一致性,而且还有互补性。 Abstract:Six indica and japonica testers were assayed using 70 microsatellite markers.Thirty-six markers distinguishing indicas from japonicas were detected.By further-screening among 18 indica and japonica varieties,21 markers distributed on 12 rice chromosomes were found to be indica-japonica differentiated.No indica varieties shared same patterns with any japonica varieties at 20 marker loci,of which identical patterns were observed within subspecies at 7 loci while within-subspecies variations were observed at 13 loci.At the remaining locus,12 indica and 1 japonica varieties had the same allele,while other 11 japonica varieties had another allele.It also showed that SSLP was not only consistent,but also complementary,to RFLP for the subspecies identification.     

Molecular progress on the mapping and cloning of functional genes for blast disease in rice (Oryza sativa L.): current status and future considerations

Rice blast disease, which is caused by the fungal pathogen Magnaporthe oryzae, is a recurring problem in all rice-growing regions of the world. The use of resistance (R) genes in rice improvement breeding programmes has been considered to be one of the best options for crop protection and blast management. Alternatively, quantitative resistance conferred by quantitative trait loci (QTLs) is also a valuable resource for the improvement of rice disease resistance. In the past, intensive efforts have been made to identify major R-genes as well as QTLs for blast disease using molecular techniques. A review of bibliographic references shows over 100 blast resistance genes and a larger number of QTLs (～500) that were mapped to the rice genome. Of the blast resistance genes, identified in different genotypes of rice, ～22 have been cloned and characterized at the molecular level. In this review, we have summarized the reported rice blast resistance genes and QTLs for utilization in future molecular breeding programmes to introgress high-degree resistance or to pyramid R-genes in commercial cultivars that are susceptible to M. oryzae. The goal of this review is to provide an overview of the significant studies in order to update our understanding of the molecular progress on rice and M. oryzae. This information will assist rice breeders to improve the resistance to rice blast using marker-assisted selection which continues to be a priority for rice-breeding programmes.