水稻斑马叶突变体zebra524的表型鉴定及候选基因分析

【目的】对水稻斑马叶突变体zebra524进行表型鉴定和候选基因分析,为进一步探讨该基因功能及在农业生产上的应用奠定基础。【方法】用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种日本晴建立突变体库,从突变体库中筛选得到1份苗期为斑马叶的突变体,该突变体被命名为zebra524。对突变体的表型进行系统观察,并调查其主要的农艺性状。然后,分别测量突变体苗期和孕穗期的叶片及灌浆期籽粒颖壳的光合色素含量。将突变体分别与正常绿色品种进行杂交,并调查杂交F1叶色表型和F2群体叶色分离情况。利用zebra524×冈46B的F2作为定位群体,对zebra524突变体进行基因定位和候选基因遴选,并进行DNA测序验证及编码蛋白序列同源性分析。【结果】zebra524突变体表现为苗期叶片白色和淡绿色横向相间的斑马叶,孕穗期叶片上白色的区域完全转变为淡绿叶并且新长出的叶子表现为淡绿色,抽穗至灌浆结实期籽粒的颖壳苍白色,成熟期节呈褐色、节间基部呈粉红色、胚和颖果基部呈橙红色以及在黑暗条件下培养萌发的胚芽呈橙红色。该突变体苗期及孕穗期叶片叶绿素含量分别降低82.8%和20.9%,类胡萝卜素含量分别降低64.7%和32.6%;灌浆结实期籽粒颖壳的叶绿素和胡萝卜素含量分别降低38.1%和42.8%。成熟期,zebra524突变体的株高、每穗着粒数、结实率和千粒重比野生型分别减少12.3%、9.5%、13.0%和5.4%。zebra524突变体F1的植株叶片表现为正常的绿色,杂交F2群体中正常植株与突变植株分离明显,正常叶色植株数目与突变植株数目的比值接近3﹕1,表明zebra524的突变性状是由1对隐性核基因控制。该突变基因被定位于第2染色体短臂上的SSR标记RM7082和InDel标记Y2之间,遗传距离分别为0.5 cM和1.7 cM,这2个标记之间的物理距离约为235 kb。序列分析发现,zebra524突变体在LOC_Os02g09750编码区第235碱基处碱基G突变为碱基T,使得编码蛋白的氨基酸序列第79位甘氨酸(Gly)突变成半胱氨酸(Cys)。【结论】zebra524的突变基因与已报道的β-OsLCY等位,该突变体表型可能是由于β-OsLCY发生单碱基突变造成的。

水稻斑马叶突变体zebra1349的表型鉴定及基因精细定位

从恢复系育种材料[R128//(R318/R1025)F1]F6中获得一个新的斑马叶突变体zebra1349,突变体秧苗期如果不移栽,与野生型一样表现绿色,移栽后5 d新抽出的叶片包括叶鞘会呈现出与叶脉垂直的黄绿相间的条纹,移栽后30 d抽出的叶片又表现正常绿色,成熟期主要农艺性状与野生型无明显差异。与野生型相比,突变体六叶期斑马叶黄区部位的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量分别下降了55.86%、61.02%、39.34%和47.03%。透射电镜(TEM)观察表明,突变体斑马叶绿区部位叶绿体发育正常;黄区部位叶肉细胞中叶绿体结构异常,类囊体膜退化和分解严重,类囊体基粒片层数量明显减少,片层间距拉大,排列疏松。对zebra1349与正常叶色品种杂交F1、F2代的遗传分析表明该性状受1对隐性核基因调控。利用1192株zebra1349/02428 F2隐性定位群体,最终把ZEBRA1349基因定位在水稻第12染色体In Del标记indel39和indel44之间,其遗传距离分别为0.04 c M和0.17 c M,根据日本晴基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为89 kb。本研究为ZEBRA1349基因的图位克隆和功能研究以及分子标记辅助育种奠定了基础。

水稻“斑马叶”突变体B411叶绿体超微结构的观察

采用透射电镜技术,对水稻突变体B411"斑马叶"出现过程中叶片的叶绿体超微结构进行了研究。结果表明,在叶片包于叶鞘内的心叶期,叶片绿区叶绿体呈纺锤形,类囊体片层纵向整齐排列;黄区叶绿体呈不规则椭圆形,类囊体片层排列不规则。在叶片抽出叶鞘1d的嫩叶期,叶片绿区叶绿体类囊体片层增多并垛叠形成基粒结构,它们沿长轴整齐排列;黄区叶绿体类囊体膜断裂,片断化。在成熟期,叶片绿区叶绿体类囊体片层变得丰富和形成许多基粒结构;叶片黄区叶绿体内部结构严重解体,整个叶绿体呈高电子密度的囊泡状结构。在复绿期,叶片黄区逐渐变成绿色,叶绿体结构恢复正常,类囊体膜系统重建,且有序地沿叶绿体长轴方向排列,在基质中形成淀粉粒,表明其光合能力恢复。

水稻“斑马叶”叶绿素含量及几种酶活性的变化

以具“斑马叶”性状的水稻 110 3S、武金 4B以及对照武金 3B为材料 ,研究了该性状表达过程中叶片叶绿素、蛋白质含量及几种酶活性的变化 .结果表明 ,性状表达期叶片叶绿素、蛋白质含量减少 ,过氧化氢酶 ( CAT)和超氧化物歧化酶 ( SOD)活性降低 ,过氧化物酶 ( POD)活性上升 ;随着叶片复绿 ,各项指标又回复到低温处理前的水平 .该性状的表达是由于阶段性叶绿素代谢异常所致 ,它不仅与叶绿素含量有关而且与 POD、CAT。

水稻温敏叶绿素突变体叶片蛋白的双向电泳分析

采用经改进的蛋白质双向电泳技术 ,分析了水稻温敏叶绿素突变体武金 4 B和 110 3S“斑马叶”性状表达过程中叶片蛋白质的变化。结果表明 :在该性状表达期 ,叶片蛋白质含量下降 ,特别是Rubis CO大、小亚基含量明显减少 ;在叶片的失绿部分蛋白 P1(MW5 6k D,p I6.7)发生特异缺失 ;在叶片的绿色部分该蛋白明显表达。复绿后 ,P1蛋白正常表达。在对照及未经变温刺激的武金 4 B叶片中该蛋白表达明显。由此推测 :P1蛋白可能是一种与叶绿素代谢过程密切相关的重要功能蛋白。此外 ,本文还就这种“斑马叶”

13种药剂对剑麻斑马纹病病原菌的室内毒力测定

为筛选出适合大田防治剑麻斑马纹病的高效低廉的药剂,采用菌丝生长速率法对13种药剂的抑菌效果进行室内筛选。综合分析结果表明:55%敌克松、70%甲基托布津和68%精甲霜.锰锌的EC50和EC95最小,抑菌效果最好;10%苯醚甲环唑和66%霜霉威的EC50和EC95最大。通过对药剂抑菌效果和使用成本的分析,建议生产上使用55%敌克松、70%甲基托布津、68%精甲霜.锰锌、72%霜脲.锰锌、50%烯酰吗啉、50%锰锌.氟吗啉和64%克菌特防治剑麻斑马纹病。

白化转斑叶籼型水稻不育系高光A的创制及特征特性

以籼型保持系D57B为起始材料,利用300Gy的60Co-γ射线辐照干种子诱发突变,获得6叶前整株叶片全白而后叶脉白化其他部分转绿的突变体,经1次杂交和6次回交选育出一个携带白化转斑型叶色标记的籼型三系不育系高光A。该不育系白化转斑型叶色突变性状受单隐性核基因控制,1～6叶白化,6叶后呈白化斑叶,幼穗白化带绿;播始历期65d左右,属早籼早熟类型。与D57B相比,高光A植株稍矮且剑叶变长,有利于授粉(受精),提高杂种结实率和获得饱满的杂交种子,但种子萌发稍慢,其他农艺性状与D57B相仿。高光A具有高柱头外露率、强柱头生活力、长花时、小颖花张角、低闭颖率、对赤霉素敏感和强配合力等优良异交特性,杂种优势明显。高光A与杂交稻混播时,其幼苗竞争力弱。最后对高光A在三系杂交水稻生产中的应用前景作了讨论。

杂交水稻斑马叶片标记性状的表现特征与应用研究

以具有斑马叶片标记性状的杂交水稻材料武金4A为主要研究对象,通过对斑马叶片性状表现的系统观察、斑马叶材料与正常绿叶材料的正反杂交、不完全双列杂交后代性状分离分析、斑马叶片标记不育系的配合力分析和测交鉴定、斑马叶片作为鉴别不育系和杂交种纯度形态标记的应用性评价等多方面的试验研究,获得了水稻斑马叶片标记性状的表现特征、遗传特性、带有该标记性状的三系不育系及其所配杂交组合的农艺性状等主要结果。

剑麻斑马纹病病原菌生物学特性初步研究

测试8株剑麻斑马纹病病原菌烟草疫霉菌在不同种类培养基,不同pH值、温度、湿度、光照的培养条件下的生长速率。结果表明:所有参试菌株之间菌落、分生孢子形态及其大小总体变化幅度不大;病原菌的最适生长条件为温度26～28℃,pH6.0～7.0,光照为24h/d,湿度为90%～95%,培养基为CA培养基。

一个水稻斑马叶突变体的遗传分析和基因定位

通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,获得了1个可以稳定遗传的水稻斑马叶突变体zebra2-2。与野生型相比,突变体从苗期开始表现出黄绿相间的斑马叶表型,而且不同叶位叶片的表型存在差异,新叶较老叶的表型更加明显。30℃条件下可恢复为绿-淡黄相间表型。此外,突变体的抽穗期延迟,株高、穗长、每穗粒数和籽粒大小均显著降低。遗传分析结果表明,突变体的突变表型受1对隐性基因控制。图位克隆结果表明,突变体ZEBRA2基因的第3342位碱基由G突变为A,使得编码的氨基酸由甘氨酸突变成天冬氨酸,导致突变体呈现斑马叶表型。

水稻斑马叶性状表达条件研究

以水稻斑马叶突变体B411为材料,对剪根尖处理的秧苗和未移栽的对照进行不同光强、光周期、光周期数和温度处理,研究了斑马叶性状的表达条件。结果表明:大于300μmol.m-2.s-1光强和剪根是诱导B411斑马叶性状表达的必要条件。在光强1 000μmol.m-2.s-1,光照期温度32℃和暗期温度22℃的条件下,诱导斑马叶性状表达的临界光长为3 h。在光周期为12 h/12h的条件下,诱导斑马叶性状表达的最少光周期数为2个。在强光照条件下,温度越高黄色横纹失绿程度越明显。遗传分析表明,B411斑马叶性状符合一对隐性基因控制的性状。

水稻斑马叶突变体研究进展

水稻斑马叶突变是一种特殊的叶色突变,可利用斑马叶这一特殊性状作为叶色标记、研究光合作用等。目前国内外对水稻斑马叶的研究相对较少,本研究通过总结分析斑马叶突变体的前期研究成果,首先对斑马叶水稻的特点进行概述,然后从斑马叶基因的定位克隆、突变机制(光合色素合成和代谢异常,叶绿体形成和发育受阻,脱落酸生理水平机制)以及功能应用方面的研究进展进行综述,最后展望了斑马叶的研究前景以及讨论了研究中存在的问题,以期为进一步揭示斑马叶突变的分子机制以及为研究光合色素代谢、叶绿体形成和发育等方面提供参考依据。