水稻白化转绿基因gra75的精细定位和生理特性分析

【目的】对水稻白化转绿突变体gra75(green-revertible albino 75)进行基因定位,并对其生理特性进行分析。【方法】利用EMS处理粳稻品种日本晴(Nipponbare)的迟熟突变体10079,从后代中获得一个白化转绿突变体gra75。对该突变体的形态特征、生理特性及主要农艺性状进行观察与分析,并应用(gra75/浙辐802)的F2群体精细定位目标基因,遴选候选基因。【结果】gra75突变体叶片从第4叶开始表现出白化性状,从第8叶开始恢复到正常绿色,之前白化的叶片也会逐渐转为淡绿色,成熟期主要农艺性状与野生型没有明显的差异。突变体苗期白化叶的叶绿素和类胡萝卜素含量显著下降,叶肉细胞中叶绿体数目减少,并且叶绿体形态发育不饱满,类囊体片层、基粒和淀粉粒数目减少。遗传分析表明该性状是由1对隐性核基因控制,该基因位于第6染色体短臂InDel标记HC1和HC2之间,遗传距离分别为0.06 cM和0.6 cM,物理距离为120 kb。对该区域候选基因分析和测序,发现LOC_Os06g07210基因(编码核糖核苷酸还原酶大亚基RNRL1)在编码区第716位碱基C突变成T,导致其编码蛋白第239位的丙氨酸(Ala)突变成缬氨酸(Val)。【结论】gra75突变体基因与已报道的水稻淡绿叶基因V3(Virescent3)为等位基因,但gra75突变体苗期的白化转绿性状能稳定表达,且白化表型对后期的主要农艺性状影响不显著,故该突变基因作为叶色标记基因在水稻遗传育种中具有较大的应用价值。

一个水稻叶片白化转绿叶突变体的遗传分析和精细定位

在水稻品种宜香B中发现了一个白化转绿叶突变体,经过多代自交获得了稳定的白化转绿叶色突变体。该突变体在4叶期前叶色为黄绿色,之后逐渐变绿,从苗龄4周到12周,突变体/野生型叶绿素含量比值从34.5%逐渐升高到99.4%。遗传分析表明该突变受1对隐性核基因控制,暂命名为gra。利用微卫星标记将gra初步定位于第10染色体标记RM596和RM5620之间,进一步利用极端个体定位法把gra精细定位于标记RM25522和RM25535之间。gra基因距RM25522和RM25535标记的遗传距离均为0.05 c M,其物理距离约为136 kb。

一个新的水稻白化转绿突变体G_9的特性研究

利用60Coγ射线离体诱变籼稻光温敏核不育系广占63S,获得一个新的白化转绿突变体G9。该突变体从出苗到4叶1心期,叶色表现出明显的白化现象,从第4新生叶开始,新老叶片开始转为正常绿色,到6叶1心时秧苗完全转绿;在2叶期,其叶片叶绿素含量极少,随着叶色转绿,叶绿素含量开始显著增加,4叶期约为亲本的1/4,而至6叶期,突变体和亲本的总叶绿素含量无显著差异。遗传分析表明,该突变体的叶色白化转绿变异受一对隐性核基因控制。用144个SSR标记分析了突变体和亲本的SSR组型,未发现两者之间存在差异,说明该突变体确系诱发突变而来,两者存在很好的近等基因特性。对G9/AM6的F4代的农艺性状进行比较,发现突变基因对幼苗总根数、白根数、最长根长度和苗期株高均有显著影响;对植株分蘖能力、成熟期株高、单穗实粒数、结实率、千粒重、单株产量均有显著影响,而对有效穗数无明显影响。

小麦赤霉菌绿色荧光蛋白标记突变体的侵染研究

【目的】赤霉病是危害大麦、小麦生产的世界性病害,研究病原菌的致病过程对于病害的控制有重要意义。【方法】本研究利用绿色荧光蛋白(GFP)标记的禾谷镰刀菌回复突变体以单花滴注方法进行人工接种研究不同突变体的致病力差异及其在小麦穗部的侵染过程。【结果】269株回复突变体的致病力存在明显分化。接种6d后,致病力明显降低的突变体,只有接种小穗发病,致病力明显增强的突变体,病症可扩展至5个小穗。GFP荧光信号检测表明,弱致病突变体在接种后仅在接种小穗内生长、延伸,并终止于小穗基部的致密组织处。而强致病力突变体在接种小穗内生长2d后,即能够通过小穗基部的致密组织到达小麦穗轴,并沿着穗轴内部微管束组织和皮层组织向上和下延伸,侵入邻近小穗。【结论】病原菌在接种小穗中生长后,沿着柱头、子房或内、外稃内表面,经过靠近穗轴的致密组织,侵入邻近小穗,感染整个麦穗,直至到达茎秆。

水稻低温白化转绿突变系ds93的形态生理特性及基因定位

白化转绿突变体是研究植物叶绿素的生物合成、叶绿体的结构功能与发育以及克隆叶绿素生物合成途径中相关基因的重要材料。在以广西普通野生稻品系DP30为供体亲本,9311为受体亲本构建染色体片段代换系中发现一个低温白化转绿突变系ds93,研究其表型特征、温敏特性,对叶绿体的超微结构进行观察,并以白化转绿突变系与9311的正反交F2群体对其进行遗传分析。结果表明:突变系ds93转绿白化性状与温度有关,在16、18和20℃时幼苗白化,温度高于23℃时幼苗为正常绿色,推断其转绿临界温度为20℃左右。该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制,利用SSR分子标记将ds93初步定位在水稻第9染色体上的RM5777与RM7390标记之间,其遗传距离分别为2.2和3.5 cM。白化转绿突变体F2代与9311比较,突变基因对植株成熟期株高、穗长、单株穗数、粒宽、结实率、千粒重、单株产量均无显著影响,而对穗实粒数和粒长的影响显著。

水稻叶色白化转绿及多分蘖矮秆突变体hfa-1的基因表达谱分析

hfa-1的白化转绿、多分蘖矮秆表型受单隐性核基因hw-1(t)控制。该基因编码含线粒体交替氧化酶AOX结构的叶绿体蛋白,通过参与叶绿体呼吸电子传递链,对类胡萝卜素生物合成途经及其次生代谢途径进行调控。本研究对hfa-1突变体叶色白化转绿过程中的类胡萝卜素生物合成途径、与该途径有关的植物激素代谢途径的相关基因进行表达分析,并分析了hfa-1突变体在白化、转绿2个时期的基因表达谱。结果表明,类胡萝卜素、植物激素(GA、ABA和SL)生物合成相关基因在hfa-1突变体白化期叶片中表达量减低,暗示hw-1(t)基因的突变抑制了苗期类胡萝卜素合成,同时还对涉及该过程相关多个次生代谢途径产生影响。通过基因表达谱芯片和功能分类分析,发现hfa-1叶色白化转绿过程中上调和下调表达基因涉及的生理过程主要在光合作用、应对内源刺激物和胁迫响应等方面;其中电子传递体Cytb6/f复合蛋白合成相关基因上调表达明显,推测Cytb6/f蛋白复合体在电子传递和质醌库还原氧化上对hw-1(t)起一定的补偿功能。

水稻转绿型叶色突变体研究进展

水稻叶色突变体是开展光合作用机理研究的理想材料,还可以作为标记性状在杂交水稻种子生产中发挥重要作用。转绿型叶色突变体是一种叶色突变后在一定条件下可恢复绿色的叶色突变类型,目前在水稻中已定位了至少36个转绿型叶色突变基因,其中有8个基因已被成功克隆。本文综述转绿型叶色突变体的主要类型和特征特性、基因定位与克隆、分子机理及其作为标记性状在育种上的应用情况,以期为水稻转绿型叶色突变体的研究与应用提供参考。

水稻苗期叶片白化转绿性状研究进展

白化转绿突变体在基础理论研究和实际应用研究方面均具有重要意义。介绍了国内外在水稻白化转绿突变体材料的发掘、生理生化特性、性状遗传、基因定位及克隆、分子作用机理和作为标记性状基因应用等方面的研究进展。

水稻白化转绿突变体al14的表型分析及基因定位

本研究从徐稻3号群体中获得1个可稳定遗传的白化转绿自然突变体al14,与野生型相比,突变体al14出苗后白化,三叶期后转绿,白化叶的叶绿素含量显著降低。整个生育期除抽穗期和株高外,其他农艺性状和野生型无显著差异。经透射电镜观察,白化叶片中大部分叶绿体发育异常,类囊体膜数量变少,片层结构松散;遗传分析结果表明,该白化转绿突变性状由1对隐形核基因控制。利用突变体al14/9311的F 2群体中白化表现明显个体精细定位,最终将突变基因al14定位到第1染色体短臂标记al14-3和al14-10之间,物理距离为100.5 kb。测序发现突变体在该区间内编码线粒体底物ADP/ATP转运子的基因Os01g0265200终止密码子前插入了18 bp碱基,编码氨基酸发生改变。结合叶绿体发育、叶绿素合成等相关基因的实时荧光定量PCR结果和表型,推测该基因可能调控幼苗叶绿体发育。

一个水稻白化转绿突变体的遗传及光合生理特性分析

从大田育种材料中发现一份水稻（Oryzn sativa）苗期白化转绿突变体，该突变体2～4叶从边缘部分向内白化，2、3叶白化严重，第4叶转绿，以后叶色均趋于正常，前面白化3叶也逐渐转绿，以后生长基本与野生型相同。遗传分析表明．该基因由1对隐性核基因控制。在人工控温条件下研究表明．突变体为温度敏感性．其白化临界温度为24℃。在大田种植条件下对苗期、分蘖盛期及孕穗期的叶片叶绿素含量和光合速率进行测定。结果表明．3叶期突变体叶绿素含量仅为野生型的36％；分蘖盛期和孕穗期叶绿素含量与野生型相当；转绿后（5叶期）至孕穗期两者在净光合速率、蒸腾系数、胞间CO2浓度、气孔导度等光合特性参数方面相差无几。该突变体仅在苗期表现且易于识别．转绿后对农艺性状及产量影响不大，为理想的标记性状。

水稻白条纹转绿突变体wsl887的鉴定和基因定位

温敏型水稻叶色突变基因的挖掘可以丰富水稻遗传资源,且为研究低温调控叶绿体发育机制的材料。本研究利用;Co射线辐射诱变贵州地方稻种资源桥港珍珠米,获得一个新的白条纹转绿突变体wsl887。通过表型鉴定和主要农艺性状调查可知,在自然条件下wsl887叶幼苗呈现白条纹表型,成熟后主要农艺性状与野生型相比均无显著差异;在20℃条件下wsl887叶片呈现白化,光合色素含量显著降低;在25℃条件下wsl887叶片呈现白色条纹,光合色素含量显著升高;在30℃条件下wsl887叶色与野生型无明显差异,光合色素含量无显著差异。透射电镜观察显示,在20℃条件下,wsl887叶肉细胞中无叶绿体或者叶绿体发育畸形;在30℃条件下,wsl887叶绿体数量和形态均恢复正常。qRT-PCR分析表明,wsl887在20℃和30℃条件下,与野生型相比,部分光合色素代谢途径基因、光合作用及线粒体电子传递相关基因的表达水平呈现不同程度的变化。遗传分析表明,wsl887突变体的表型受一对隐性核基因WSL887控制,该基因被定位于2号染色体上的SSR标记RM262和RM5427之间,物理距离为743.6 kb。该白条纹转绿突变体wsl887是一个新的温敏型叶色突变体,在自然条件下其主要农艺性状没有发生显著变化,未对植株产量造成影响,因此在杂交水稻上具有较大的应用价值。在不同温度条件下,由细胞质编码的基因表达量均显著减少,由此推测该突变基因可能与细胞质中叶绿体的发育有关。本研究结果为进一步克隆wsl887突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。

一个新的水稻白化转绿突变体“白S”特性的研究

利用60Co-γ射线照射光温敏核不育系广占63-4S的干种子,以诱发其突变,从中选育出了一个白化转绿突变体白S。该突变体在前2叶除叶尖外完全白化,第3叶部分白化,从第4叶开始白化的叶片转绿,后期恢复成白绿相间条纹色。与亲本广占63-4S相比,白S的株高较矮,叶片叶绿素含量较低,每穗颖花数较多,但其它农艺和经济性状、育性、自交结实率等均无显著差异。白S所配6个组合在单株理论产量方面的超标优势为-17.6%~21.9%,平均为0.7%。对生产上如何利用白S的白化转绿特性有效地提高水稻杂交种的纯度进行了探讨。

一个新的薄皮甜瓜叶色突变体的生理特性及超微结构分析

【目的】研究薄皮甜瓜自然黄化转绿突变体(MT)与非突变亲本(WT)在生长、生理特性、光合作用及叶绿体发育等方面的区别与变化。【方法】对MT、WT及组配子代F1(MT×WT),r F1(WT×MT)的主要农艺性状、光合指标、光合色素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量、叶绿体超微结构进行测定和比较分析。【结果】与WT相比,MT植株长势较弱,生育期滞后,净光合速率无显著差异。通过杂交,F1、r F1可恢复正常生长;MT的叶片颜色随生长发育而转变,从黄色转为黄绿色,叶脉为绿色,叶片中叶绿素含量显著低于WT,在结果期MT叶片中叶绿素及类胡萝卜素含量较WT降低了25.69%、21.26%,但叶绿素a与叶绿素b的比值显著高于WT;自然黄化转绿突变体MT的SOD、POD、CAT酶活性以及MDA含量高于WT,在结果期,分别提高了65.45%、13.91%、3.23%、15.14%;透射电镜观察结果显示黄化转绿突变体MT的叶绿体中基粒片层堆叠不规律,间距大,排列疏松,双层膜结构不清晰,叶绿体结构发育异常,与WT差异明显。【结论】在全生育期中,虽然MT植株矮小,叶绿素含量均显著低于WT,叶绿体结构也有所差异,但光合速率却无显著差异,说明其光合机构功能基本完好;在结果期,MT叶片中抗氧化酶活性均显著高于WT,MDA含量在全生育期中均显著高于WT,说明MT抗氧化酶系统较WT反映更为活跃,但F1、r F1与WT差异不显著。

一个新的水稻白化转绿突变体的遗传分析和农艺性状研究

本文对一个新的水稻白化转绿突变体标8S进行了遗传分析和农艺性状研究,结果表明,该突变基因受一对隐性核基因控制,与其野生型培矮64S相比,主要农艺性状基本相近,但生育期缩短了2 d,外观品质和蒸煮食味品质得到了改善,配合力有所提高。因此,标8S可以作为一种形态标记性状应用于两系杂交水稻育种中。

水稻白化转绿叶色突变体研究进展

水稻作为重要的粮食作物之一,随着人口增长、耕地减少及环境条件的不断恶化,进一步提高单位面积产量是育种家的重要目标。通过提高光合效率来增加生物量是进一步提高水稻产量的有效手段。叶绿体是植物光合作用的主要场所和细胞的能量供应中心,对植物的生长发育和细胞的新陈代谢至关重要。鉴定和克隆参与叶绿体发育和调控的关键基因,揭示其调控网络和分子机制,对于调控光合作用和植株的生长发育以及培育高光效水稻新品种均具有重要的科学意义和实践价值。植物叶色多种多样并且容易进行区分,因此叶色突变体常被用作探究植物光合作用机制、叶绿素生物合成、叶绿体结构和功能以及遗传发育调控等的重要材料。水稻叶色突变体较为常见,白化转绿突变体较容易区分,在研究水稻叶绿体发育、叶绿素合成、光合作用效率及遗传育种等领域具有重要的应用价值。从白化转绿突变体的表型、分类、来源、作用机制、遗传方式及影响因素等方面进行综述,以期为水稻白化转绿突变体的理论研究和实际应用提供参考。

水稻白化转绿突变体研究进展

白化是水稻叶色突变中常见的叶绿素缺失突变,白化转绿突变体在光合作用机理、基因调控和遗传育种等理论研究和实际应用方面均有较大的利用价值。该文综述了近年来国内外有关水稻白化转绿突变体的研究进展,包括水稻白化转绿突变体的来源、白化转绿突变体与叶绿素合成的关系、影响白化的内外因素、相关基因的克隆以及作为标记性状在育种中的应用,为水稻白化转绿突变体的研究提供参考。

水稻白化转绿基因Gra3的精细定位及遗传分析

本研究鉴定到一份水稻苗期白化转绿突变体,该突变体在幼苗的2叶到4叶期会出现叶片边缘白化,4叶期后转绿,对突变体和野生型农艺性状比较研究表明,前期白化不会对植株生长发育及产量等相关性状产生影响;同时,对两者叶绿体超微结构对比分析发现,突变体叶绿体发育在白化期受到一定程度的抑制。通过构建F2分离群体,调查了部分F2单株表型,结果表明白化型和野生型单株符合1:3的孟德尔单基因分离比,遂将该基因命名为Gra3;利用分离群体分析法(bulked segregant analysis,BSA)和隐性群体分析法(recessive-class analysis,RCA)最终将Gra3定位于RM14436和RM14450之间,对应日本晴基因组片段125 kb。该性状可作为一个形态学标记应用于水稻生产。