水稻新型卷叶突变体rl12(t)的遗传分析和基因定位

叶片是水稻光合作用的重要器官,适度卷曲有利于改善群体光照、提高光能利用率,卷叶基因是培育理想株型的重要资源。本研究利用EMS诱变优良恢复系缙恢10号,获得了一个水稻新型卷叶突变体,该性状受一对显性基因控制,表现为新叶不卷,老叶全卷,而成熟叶片叶上部约1/3卷曲、中下部正常,叶绿素含量极显著高于对照,暂被命名为rl12(t)。利用SSR标记将该基因定位于第10染色体SWU-1和SWU-2之间,遗传距离分别是1.5cM和0.2cM。目前,类似于rl12(t)卷叶突变体表型未见报道,RL12(t)是唯一一个在第10染色体被分子定位的显性卷叶主基因。研究结果为该卷叶基因的克隆和功能分析奠定了基础,对于揭示卷叶机理及应用于株型改良具有重要的意义。

水稻黄绿叶基因YGL4的遗传分析和分子定位

通过EMS诱变恢复系缙恢10号，获得了一个稳定遗传的全生育期黄绿化叶色突变体。其叶绿素总含量稳定在2.01~2.28 mg g-1之间，仅有对照的38.2%~50.5%。与对照相比，黄绿叶突变体的有效穗和株高显著下降，而主穗长、一次枝梗数、主穗实粒数、结实率、千粒重则无明显差异。遗传分析表明该性状受一对隐性核基因控制，命名为YGL4。利用微卫星标记将YGL4定位于第10染色体微卫星标记RM3123和RM590之间，分别距其7.6 cM和7.8 cM。在两标记间进一步设计SSR引物，将该黄绿叶基因定位于RM1162和RM7093之间，分别距其1.8 cM和4.0 cM。为该YGL4基因的分子标记辅助选择育种和图位克隆奠定了基础。

水稻条斑花叶突变体st(t)的鉴定与遗传定位

利用EMS诱变育成优良籼型恢复系缙恢10号,从其后代中鉴定出一个白色条斑花叶突变体st(t),在三叶期开始表现白斑,拔节期白斑变为不规则线状,一直保持到成熟。突变体叶绿素含量明显下降,类胡萝卜素含量显著升高。透射电镜观察表明,突变体的绿色叶片部位与野生型相比,在细胞结构上无明显差异,叶绿体发育正常;突变体的白化部位细胞结构异常,质体内多含有积聚在一起的嗜锇小球,不能发育出正常叶绿体所具有的类囊体和基质片层结构。遗传分析表明该性状受一对隐性核基因调控,利用1500株西农1A/st(t)的F2隐性定位群体,最终把St(t)基因定位在第6染色体SSR标记RM19745和RM19762之间,遗传距离分别为0.07cM和0.27cM,根据9311基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为345kb。这为St(t)基因的图位克隆和分子标记辅助育种奠定了基础。

日本晴与5个优良恢复系的多态性标记筛选及遗传差异分析

遗传基因的分离需要供、受体亲本间较大的遗传差异.该文利用均匀分布于水稻12条染色体的429个SSR标记,分析了日本晴与5个自育优良恢复系之间的多态性标记及分布密度,进而评价它们间的遗传差异性.结果显示,日本晴与西恢18号、缙恢35、R225、R232和R250之间的多态性标记数分别为263,253,253,255和240个;多态率分别为61.31%,58.97%,58.97%,59.44%和55.94%;每个标记间的平均物理距离分别为1.59,1.61,1.62,1.62和1.72 Mb.每个SSR位点可检测到的等位基因数目为2~5个,平均每对SSR引物检测到2.35个等位基因.各亲本之间的遗传距离在0.121 7~0.896 7之间,日本晴与5个恢复系间的平均遗传距离为0.857 6.聚类分析也将日本晴与5个恢复系分为两大亚类,表明它们之间存在极大的遗传差异.这些材料和结果对水稻遗传基因的分离具有重要意义.

水稻窄叶突变体nal7(t)的遗传分析与基因定位

本研究以恢复系缙恢10号为试验材料,经过EMS诱变,对水稻叶突变进行了研究。结果表明,群体中发现一个窄叶突变体,表现为叶片变窄、节间变细、结实率降低等一系列突变表型。成熟期的功能叶片宽度为野生型的74.69%,倒一、二、三节的宽度分别为野生型的45.10%、57.38%、74.63%,总叶脉数为野生型的67.36%。遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,利用SSR标记将其定位在第3染色体长臂RM14379和RM14427之间,遗传距离分别为2.1cM和3.0cM。因与nal7位于相同的染色体区段,暂命名为nal7(t)。

不同遗传背景下杂交籼稻功能叶与产量构成因素的相关性

为明确水稻功能叶与产量构成因素间的相关性,以不同遗传背景下籼稻的10个不育系和16个恢复系为亲本,按照NC II设计配制两套双列杂交组合,对水稻12个功能叶性状与8个产量性状构成因素进行了相关分析,结果表明:3片功能叶叶长与叶面积、剑叶宽、倒2叶宽等性状之间均存在极显著正相关,功能叶夹角之间也存在极显著正相关,但不同遗传背景对夹角性状与9个形态性状之间的相关性则存在明显差异,在第1套组合中,其相关系数均为负值,且相关均不显著;而第2套组合则相反。8个产量构成因素中,单株穗数与平均穗长、着粒密度、穗实粒数以及穗着粒数之间存在极显著负相关,平均穗长与穗着粒数、结实率与单株产量呈显著或极显著正相关,遗传背景对产量组成上有较大影响,在第1套组合中单株产量主要由结实率、单株穗数以及穗实粒数等性状决定,而在第2套中则主要由穗实粒数和结实率等性状决定。在功能叶与产量构成因素的相关中,叶长、叶面积、剑叶宽、倒2叶宽与着粒密度、穗实粒数以及穗着粒数等3个性状之间存在显著或极显著正相关。12个水稻功能叶性状与8个产量构成因素之间的主成分分析表明,在不同的遗传背景下,产量构成因素均主要受叶面积和叶夹角影响,两种不同遗传背景中其累积贡献率分别为69.8%和84.0%。

分子标记遗传效应预测杂交水稻产量性状

选用13个水稻不育系和19个恢复系按NCII设计配制两套不完全双列杂交组合151个，2005年分别在重庆和泸州种植，结合AFLP和SSR标记位点的遗传效应，预测7个产量性状值。用两套组合F1，产量性状对标记多态性位点进行筛选，获得阳性位点和增效位点及其加性和（或）显性效应值，通过逐步回归构建分子标记遗传效应预测产量性状模型，并对不同亲本组合（套间预测）及固定亲本组合产量性状进行了预测。结果表明：（1）阳性和增效位点进行套间预测的效果，绝大多数不理想（预测值与实际值的相关系数为一0．55～0．45），且预测效果不稳定；（2）阳性和增效位点对第二套固定亲本组合的预测效果相近，均优于套间预测，其中对固定恢复系组合的预测好于对固定不育系；（3）对固定亲本组合大部分产量性状的预测达到较理想水平，其中增效位点对固定不育系组合结实率、固定恢复系组合有效穗数、阳性位点对固定恢复系组合穗着粒数、单穗重的预测在0．6以上。用分子标记遗传效应预测产量性状，只需少数标记，应用方便，特别是对水稻育种亲本选配具有重要指导意义。

两个水稻叶色突变体的光合特性研究

以恢复系缙恢10号为对照,对它的两个叶色突变体ygl5和pygl1在孕穗期的光合、荧光特性和叶绿体超微结构进行了研究。结果表明,两个突变体叶绿体内基粒数量明显少于对照,叶绿素含量也大幅下降,其中ygl5表现为叶绿素总体缺乏,pygl1表现为叶绿素b严重缺乏;ygl5和pygl1的Pn、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率、表观量子效率和羧化效率都显著高于对照,而CO2饱和点、CO2补偿点和光呼吸速率则低于对照;其Fv/Fm、ΦPSII和qP均显著高于对照,表明突变体ygl5和pygl1具有较高的光能捕获效率和转换效率。

国内部分玉米地方品种的品质与农艺性状的表型多样性分析

以710份玉米地方品种为材料,采用随机区组设计,研究了其在脂肪、蛋白质与淀粉等品质性状以及株高、穗长等农艺性状上的表型多样性,分析了这些研究材料的表型多样性在地理来源上的分布。结果表明:(1)平均油分含量4.92%,达到高油3、2和1等级的材料各11、2和3份,地区间差异不显著;(2)平均蛋白质含量12.55%,96%的材料达到食用玉米1等级蛋白质含量,地区间差异显著;(3)平均淀粉含量70.88%,所有材料均未达高淀粉玉米品种审定标准;(4)株高、穗位高和雄穗分枝数等3个植株性状的变异程度大,地区间差异显著,华南、西南和西北的植株高大,雄穗发达,而华北和东北的植株矮小,雄穗分枝数较少;(5)在3个果穗性状中,变异程度大小依次是穗长、穗行数和穗粗,地区间差异显著,筛选到长穗、粗穗和多穗行材料各5、1和3份;(6)不同地区和不同性状的多样性指数均有显著差异,以华南、华东和西南玉米材料的多样性水平较高。所有研究材料的表型多样性分析结果显示这些材料的脂肪与蛋白质含量较高,淀粉含量较低;华南、华东和西南种质的多样性水平明显高于其他地区的种质。

基于单片段代换系的水稻穗长QTL加性及其上位性效应

穗长是影响水稻(Oryza sativa)产量的重要因子之一,研究水稻穗长QTL间的上位性效应对于发掘水稻产量潜力具有重要意义。该研究以16个单片段代换系(single segment substitution lines,SSSLs)和15个双片段聚合系(double segment pyramiding lines,DSPLs)为材料研究了水稻穗长QTL的加性及上位性效应。以P<0.01为阈值,共检测到6个穗长QTL和9对基因互作座位。其中2个(Pl-2和Pl-10)是尚未报道的穗长QTL。穗长QTL互作后,一些互作对的上位性效应与单个QTL的作用方式及效应大小各不相同,预示着基因聚合后会产生不同的互作效应。该研究结果对于通过分子聚合育种手段改良穗长具有重要意义。

水稻窄叶突变体nal(t)的表型分析与基因定位

在水稻(Oryza sativa)缙恢10号的EMS诱变群体中发现一个窄叶突变体nal(t),表现出叶片变窄不变短、植株半矮化、节间变细变短和穗长缩短等特性。突变体苗期和成熟期叶片平均宽度为0.99cm和1.42cm,分别为野生型的76%和74%,均达到极显著差异。nal(t)成熟期倒一、倒二、倒三节间长和宽分别为9.16cm、6.97cm、3.57cm和0.31cm、0.36cm、0.45cm,仅为野生型的63%、83%、71%和78%、72%、79%。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,利用SSR标记将NAL(T)定位在第12染色体长臂RM6869和RM28537之间,遗传距离分别为3.1cM和9.0cM。

植物防御素基因alfAFP(M.sativa)在毕赤酵母中的分泌表达及对水稻病原菌的抑制

【目的】大多数的植物防御素对不同的病原菌具有抗菌活性,其中来自苜蓿种子的防御素alfAFP的转基因土豆和番茄已经被证明对病原菌具有强抗病性。进一步研究该基因对稻瘟病、纹枯病、白叶枯病三大重要病害的抑制作用,对水稻抗病基因工程研究具有重要的意义。【方法】本试验将alfAFP构建到表达载体pPIC9K上,电转化毕赤酵母(GS115),再进行蛋白质的分泌性诱导表达,最后进行体外重组蛋白对水稻病菌的抑菌活性检测。【结果】通过15%的SDS-PAGE检测,得到大约6.5kD的重组蛋白。alfAFP融合蛋白对水稻纹枯病、稻瘟病和白叶枯病均具有一定的抑制活性,其中对纹枯病的作用最为明显。【结论】alfAFP在酵母中成功诱导表达,并对水稻测试病菌具有一定的抑制活性,预示着alfAFP防御素基因在水稻抗病基因工程中具有潜在的应用价值。

携带空心莲子草DNA片段的水稻导入系耐旱生理评价

以8个导入了空心莲子草DNA的水稻导入系和2个对照品种(原受体6527和巴西陆稻)为材料,采用裂区试验设计,在干旱胁迫条件下测定其剑叶的超氧化物歧化酶、丙二醛、电导率、脯氨酸、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量等生理指标,并进行主成分分析和逐步回归分析。结果表明,导入系H8的产量、综合评价值和耐旱指数明显大于对照,其耐旱性强。主成分分析和最优回归方程分析均表明丙二醛、脯氨酸、叶绿素和电导率等对水稻耐旱性有显著影响,可作为水稻耐旱性生理评价的重要参考指标。

空心莲子草DNA溶液浸胚处理水稻的变异系分子检测及耐旱性评价

通过SSR标记检测了以空心莲子草DNA溶液浸胚处理获得的10个农艺性状稳定遗传的水稻变异系,结果表明,10个水稻变异系均整合了供体空心莲子草DNA的部分片段。在此基础上,以8个水稻变异系及2个对照为试验材料,采用二因素裂区设计,并以主成分分析、逐步回归分析等多种统计方法分析了变异系的耐旱性。结果表明,以综合评价指标与耐旱指数相结合的复合评价体系,可增强水稻耐旱评价的可靠性。导入系H8最耐旱,H6和H7较耐旱,均优于巴西陆稻。本研究结果对水稻的耐旱性评价与耐旱品种选育具有重要意义。

水稻叶片显性早衰突变体psl3的遗传分析与基因精细定位

衰老是一个主动的过程,包括细胞结构、新陈代谢、基因表达有序发生变化,对植物生存繁衍具有积极的意义,但早衰则对农业生产会产生重要影响,不利于经济性状的获得,研究早衰的分子机理具有重要的意义.利用甲基磺酸乙酯诱变恢复系缙恢10号获得了一个叶片早衰突变体,5叶期前叶片正常绿色,从6叶至剑叶每张叶片从叶尖到叶基部逐渐衰老,叶绿体膜结构破坏、光合色素含量和光合能力及可溶性蛋白含量显著下降,SOD酶活性异常.遗传分析显示该突变性状受一显性单基因控制,暂命名为psl3(presenescing leaf3).利用分子标记将PSL3基因定位于第7染色体标记c7sr1与ID10之间,物理距离为53.5kb,为该基因的图位克隆奠定了基础.

增效位点在稻米碾磨品质分子预测中的效应及其与遗传效应的关系

利用重庆和泸州两个环境下种植的两套杂交水稻不完全双列组合(按NCII设计),结合SSR和AFLP标记,按照单向分组的方差分析法筛选与F_2碾磨品质表现相关的阳性位点和增效位点,分别就此两类位点建立相应的预测模型,同时采用包括基因型×环境互作效应的种子遗传模型对这两套材料进行遗传效应分析,旨在分析水稻碾磨品质的分子预测效果及其与遗传效应之间的关系.结果表明:(1)增效预测模型较阳性预测模型稳定性好,精确度高.糙米率、精米率和整精米率的增效预测模型可决系数分别为0.6467、0.6516和0.7265,而阳性预测模型则为0.4053、0.4981和0.6897;增效预测模型的剩余平方和分别为0.8104、0.8011和4.4508,而阳性预测模型则为0.9826、0.9673和6.2676;增效预测模型的预测变异系数为6.79%、7.27%和5.02%,而阳性预测模型则为9.12%、8.13%和6.09%.(2)增效预测模型预测效果因材料和性状的不同存在差异,套内预测好于套间预测,固定不育系预测好于固定恢复系预测;预测效果以整精米率最好,精米率次之,糙米率稍差;(3)不同性状和材料的预测效果受环境互作的影响不同,糙米率受环境互作影响大于精米率大于整精米率.因此,可根据不育系和恢复系材料特性,在一定环境条件下建立碾磨品质性状的预测模型,或者选择遗传主效应表现良好,同时环境互作效应表现较为稳定的亲本建立预测模型,可能将会获得较为理想的预测效果.