一个水稻穗部突变体zhao1的遗传和连锁分析

穗顶部退化型在生产中十分常见,它影响穗粒数、结实率和单株产量,需要在育种实践中尽量避免;而直立密穗型是一种能够适应密植栽培的穗型。分离和克隆这两个性状的相关基因对水稻的分子设计育种具有重要意义。本研究报道了一个水稻穗部突变体zhao1的研究结果。zhao1表现为密穗和穗顶部退化的双重表型,利用该材料与IRAT129杂交,F2群体中分离出穗型和顶部退化两个独立遗传的性状。遗传分析表明,直立密穗性状为单基因显性性状,而穗顶部退化性状可能涉及不多于两对的基因。分别对这两个性状开展了连锁分析和图位克隆,发现密穗性状的候选基因为DEP1,其突变方式与dep1的突变方式相同。穗顶部退化性状的连锁和图位克隆结果将穗顶部退化候选基因确定在第3号染色体6.85~6.93 Mb区间内。该区间包含8个推测的基因,其中基因LOC_Os03g12790的表达量下调了27倍,是可能的候选基因,为最终克隆穗顶部退化候选基因奠定了基础。

分子标记辅助选择籼型直立恢复系

直立型密穗基因是水稻中与株型密切相关的基因,对作物高产分子育种有重要应用价值。为了培育直立密穗型的籼稻新品种,本研究以优良籼稻品种东南恢602(弯穗型)做母本,具有直立型密穗基因的近等基因系DW135为父本配置杂交组合。根据直立型密穗基因dep1在第5外显子上碱基缺失,筛选出一个插入缺失长度多态性(Insertion deletion length polymorphism,InDe1)位点,设计合成插入缺失(InDel)标记,该标记能准确检测含或不含dep1基因的纯合基因型和杂合基因型品种。利用该标记对回交群体进行辅助选择,筛选含有dep1基因的纯合株系,成熟后对穗部性状的调查结果与分子标记检测结果基本一致。利用与目的基因共分离的分子标记,建立直立穗型分子标记辅助育种体系,为今后开展株型育种提供了理论依据和材料基础。

农杆菌介导直立型密穗基因DEP1遗传转化水稻的研究

本研究利用转基因技术将直立型密穗基因dep1导入籼稻成熟胚愈伤组织中,以期获得直立穗型转基因水稻植株。结果显示已获得209个转基因再生植株,PCR检测结果表明阳性植株189株,阳性率90.4%;Southern Blot和RT-PCR检测结果表明目的基因已经整合到9R406基因组中,并且在转基因植株后代中能够稳定地遗传和表达。T1代转基因再生植株农艺性状考察结果表明,与对照相比,部分株系株高降低,穗粒数和实粒数增加,穗长变短,千粒重减小。

普通小麦TaDep1基因克隆与特异性标记开发

OsDep1(dense and erectpanicle 1)控制水稻产量性状,影响穗长、直立性和着粒密度。根据水稻OsDep1基因序列,采用同源克隆技术克隆了普通小麦第5同源群染色体上的TaDep1基因,它包含5个外显子和4个内含子,与水稻OsDep1基因结构相似。TaDep1-A1、TaDep1-B1和TaDep1-D1的编码序列长度分别为918、888和900bp,编码305、295和299个氨基酸残基。在普通小麦品种中检测到5个TaDep1-A1等位变异、4个TaDep1-B1等位变异和2个TaDep1-D1等位变异。根据TaDep1-A1和TaDep1-B1位点不同等位变异间的SNP和InDel,开发了3对显性互补标记和1个共显性标记,可以准确鉴别不同等位基因。共显性标记dep19是根据TaDep1-B1第5外显子一个30bp的InDel开发的,可准确区分TaDep1-B1c与TaDep1-B1a、TaDep1-B1b和TaDep1-B1d。用这些标记对406份小麦品种进行检测,不同基因型的千粒重、株高、穗长、小穗数和穗节间均差异不显著。