【目的】水稻各种类型的胚及胚乳变异突变体是解析胚发育及淀粉合成和调控路径的优良材料。研究旨在通过大规模的粉质胚乳致死突变体的基因克隆和功能鉴定,获得一系列调控胚发育及淀粉合成的关键基因,为稻米品质改良提供理论指导。【方法】从化学诱变剂N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)处理的粳稻品种宁粳3号突变体库中,筛选到一个稳定遗传的胚乳粉质皱缩致死突变体,命名为fse3(floury and shrunken endosperm 3)。将其与9311配制杂交组合,利用F2群体中隐性极端个体进行精细定位;将种子在30℃条件下清水浸种24 h,然后在35℃黑暗条件下用TTC染色2 h检测种子活力;用体视镜观察30℃吸胀9 h后的种子胚结构;从突变体杂合植株上分离粉质成熟种子,去壳后磨成糙米粉进行理化性质分析;用扫描电镜观察成熟淀粉颗粒的结构;制备半薄切片观察发育胚乳中的淀粉颗粒结构;利用q RT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;并通过Western-blot检测相关淀粉合成酶的蛋白积累。【结果】与野生型相比,突变体籽粒的千粒重、籽粒大小、总淀粉含量、表观直链淀粉含量等指标均降低,淀粉在尿素溶液中的膨胀能力减弱,淀粉的黏度曲线与野生型也存在显著差异,fse3突变体的最高黏度、热浆黏度、冷浆黏度以及崩解值都显著高于野生型。TTC染色表明其胚活力下降,对发育中的胚纵切片观察发现突变体没有心型胚的分化。对发育中胚乳淀粉结构进行观察,发现fse3突变体的胚乳中产生大量小而不规则排布的单淀粉颗粒,复合淀粉颗粒发育滞后。成熟种子横截面观察发现fse3突变体淀粉颗粒排列疏松,大小不均匀,颗粒间存在较大间隙。利用F2群体中分离出的22个隐性极端个体将FSE3连锁在第9染色体长臂上,随后共用1 400个极端个体将目标基因定位于228 kb的区间内,包含28个开放阅读框。q RT-PCR发现在突变体中多个淀粉合成相关基因表现出不同程度的上调和下调,Western-blot结果表明部分淀粉合成酶的蛋白积累减少。【结论】FSE3是一个新的粉质胚致死基因,基因精细定位在第9染色体228 kb的物理区间,FSE3在水稻种子胚及胚乳的发育调控中起重要作用。

[目的]淀粉是水稻的主要成分,其含量、组成和结构对稻米品质至关重要,因此,对淀粉合成及调控路径的进一步解析将有助于稻米品质的改良。[方法]从60Co辐射诱变的‘N22’突变体库中筛选获得一份粉质、皱缩、纯合致死的突变体flo9,分析了其形态学特征和理化性质,利用扫描电镜和半薄切片技术观察胚乳内部结构;配制flo9和‘滇粳优1号’的F2群体,并挑选粉质极端个体进行定位;利用qRT-PCR分析淀粉合成相关基因的表达模式。[结果]与野生型相比,flo9突变体的千粒质量、粒长、粒宽、粒厚、直链淀粉含量和脂肪含量均显著降低,而总淀粉含量无显著差异。突变体中淀粉消减值、回复值和崩解值以及米粉在尿素溶液中的溶解能力低于野生型。突变体中造粉体多为圆形或椭圆形,单粒淀粉颗粒增多,造粉体之间排列疏松。利用314个粉质极端个体将FLO9定位在第9染色体长臂123 kb的区间内,该区间包含13个开放阅读框(ORFs)。qRT-PCR分析发现多个淀粉合成和脂质合成相关基因出现不同程度的表达变化。[结论]FLO9参与调控胚乳中淀粉和脂质的合成以及造粉体的发育,为FLO9的克隆和功能解析奠定了基础。

[目的]对水稻粉质胚乳突变体b140进行表型分析和基因克隆,为阐明水稻淀粉合成机制奠定基础。[方法]以粳稻品种‘W017’为野生型,测量‘W017’和突变体b140的农艺性状,分析籽粒的灌浆期干物质积累量和理化性质,并观察淀粉颗粒的结构;构建b140与‘南京11’的F2群体,取隐性极端个体定位基因;利用qRT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;测定相关淀粉合成酶活性。[结果]b140表现为粉质胚乳,粒宽、粒厚和千粒质量均显著低于野生型,但粒长和其他农艺性状无显著变化。b140种子的总淀粉和直

【目的】研究水稻卷叶突变体叶形变化的分子机理，鉴定出新的水稻卷叶基因。【方法】利用ＥＭＳ诱变籼稻品种浙农３４，获得一个窄卷叶突变体，命名为ｎｒｌ４（ｎａｒｒｏｗ ａｎｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｌＥａｆ ４）。在抽穗期随机选取野生型浙农３４和ｎｒｌ４各１０株，对其进行表型观察和主要农艺性状调查等，并测定叶绿素含量；同时用ＺＥｉＳＳ荧光显微镜观察剑叶中部叶片横切面维管束的数目并统计泡状细胞数量。以多代自交稳定的突变体ｎｒｌ４为母本与野生型浙农３４杂交，观察植物ｆ＿１和ｆ＿２叶片表型，统计ｆ＿２中性状分离比并作卡方测验，分析突变表型的遗传行为。利用ｎｒｌ４与粳稻品种浙农大１０４杂交，采用ｆ＿２分离群体进行．．．

［目的］本试验旨在对水稻温度敏感型黄叶突变体ｙｌ２（ｔ）进行表型分析和基因定位，为图位克隆该基因奠定基础。［方法］在连续２０℃温度处理下测定突变体ｙｌ２（ｔ）叶绿素含量和观察其叶绿体结构；构建ｙｌ２（ｔ）与籼稻品种‘南京１１’的杂交Ｆ２群体，借助ＳＳＲ和Ｉｎ Ｄｅｌ分子标记，选取隐性极端个体进行基因定位；利用ｑＲｔ－ＰＣＲ测定叶绿素合成相关基因表达水平。［结果］２０℃持续处理１５ Ｄ，ｙｌ２（ｔ）幼苗表现黄叶；若处理时间延长至２０ Ｄ，ｙｌ２（ｔ）幼苗则不能继续生长最后死亡，处理１５ Ｄ后转移至３０℃或在３０℃连续生长时叶色正常。田间生长条件下，ｙｌ２（ｔ）的农艺性状与野生型相比，没有显著差异．．．

[目的]对水稻矮秆突变体htr进行表型分析与基因克隆,为水稻育种提供新的矮秆基因资源。[方法]对矮秆突变体htr茎秆进行细胞学观察,并将htr与‘N22’和‘9311’杂交构建F2群体,提取隐性极端个体定位基因HTR。[结果]htr是一个稳定遗传的矮秆突变体,其株高、穗长、千粒质量、分蘖数等性状均降低,但其叶片变宽,叶色深绿,茎秆增粗。成熟期对htr倒二节间进行切片观察发现:相比‘9311’,htr在茎秆的纵轴方向细胞未能正常伸长,横向细胞数目增多,细胞变小。遗传分析表明突变体htr的矮秆性状受1对隐性单

【目的】研究水稻花器官数目异常突变体afon1(abnormal floral organ number1)的分子机理,鉴定出控制水稻花器官数目变化的基因。【方法】利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻品种浙农34获得一个花器官数目异常突变体作为试验材料,命名为afon1。开花期随机取突变体afon1和野生型浙农34的稻穗各5个,利用组织学和扫描电子显微镜等技术研究afon1的花器官表型、细胞学特征和花粉育性。成熟期随机取突变体afon1和野生型浙农34植株各10株,测定株高、分蘖数、穗长、每穗颖花数、每穗实

[目的]本研究旨在对水稻叶色突变体yellow-green leaf 4进行表型分析及基因定位和功能分析，探讨水稻叶绿体发育分子机制。[方法]水稻黄绿叶突变体yellow-green leaf 4（ygl4）来自粳稻品种‘中花11’化学诱变突变体库。ygl4与籼稻品种‘N22’杂交构建F_(2)分离群体用于YGL4基因定位，并对基因进行初步功能分析。[结果] 相比于野生型，ygl4在幼苗2～3叶龄出现黄绿叶症状，在6月下旬移栽大田后，黄绿叶症状加剧，甚至开始出现白化，突变性状可以一直保持到全生育期直到种子成熟。温敏性实验表明，ygl4突变体在20 ℃下表现出更严重黄化表型。透射电镜观察表明，ygl4的叶片细胞结构中出现了较多的双膜囊泡结构。基因定位显示，ygl4突变性状由一个隐性核基因LOC＿Os04g42000突变导致。该基因编码一个核黄素合成途径中的关键酶，6，7-二甲基-8-核糖醇基二氧四氢蝶啶合酶（LS），且突变体叶色表型可被外施核黄素恢复为正常表型。亚细胞定位结果显示YGL4定位于叶绿体。荧光定量RT-PCR分析表明，在突变体中，叶绿素暗反应阶段参与ALA到原叶绿素酸酯合成过程的基因表达上调。[结论]水稻LS基因通过调控植物体内核黄素合成途径，影响叶色和叶绿体发育。

[目的]水稻白条纹叶突变体是一种可利用的种质资源。通过对突变基因的定位,可将白条纹叶性状作为一种隐性标记导入到不育系中,在保证杂交种纯度方面有着非常广阔的应用前景。[方法]从籼稻品种‘93-11’的化学诱变突变体库中发现1个水稻白条纹叶突变体white striped leaf7(wsl7)。利用wsl7与‘02428’杂交构建F2群体进行遗传分析及基因定位。[结果]与野生型相比,突变体wsl7在幼苗期表现出叶片白条纹的表型且光合色素含量较野生型极显著下降,以3叶期最明显。5叶期以后叶片开始由下向上转绿。低温处理条件下,wsl7白条纹叶表型较正常温度处理更为显著。透射电镜观察发现,突变体叶绿体观察不到明显的类囊体片层且出现大量空泡状结构。遗传分析表明,该突变性状受单隐性核基因控制。利用混合群体分离分析法(BSA)将该基因初步定位于第6号染色体上。进一步通过开发分子标记和扩大群体进行精细定位,将基因缩小到72.3 kb。经测序发现wsl7突变体中1个编码线粒体载体蛋白基因的3个外显子发生单碱基缺失,导致编码蛋白翻译提前终止。[结论]水稻突变体wsl7的白条纹叶性状由6号染色体上的1个编码线粒体载体蛋白基因突变所致。

【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...

通过对籼稻美香占经空间诱变筛选出的低直链淀粉含量突变体MLA-1进行遗传分析及分子生物学研究,发现MLA-1与高直链淀粉含量材料杂交的F2籽粒群体直链淀粉含量呈现一对等位基因3:1分离模式,且低直链淀粉籽粒均表现为半透明胚乳性状,F2代植株中低直链淀粉含量植株、中等直链淀粉含量植株及高直链淀粉含量植株的分离比例为1:2:1;而MLA-1与糯稻"荆香糯"杂交的F2代单株自交穗出现糯粒穗、杂合(糯粒和半透明粒)穗及半透明籽粒穗三种类型,比例为1:2:1.选用180对微卫星引物对MLA-1和对照美香占进行SSR分析,有22.8%的扩增产物在两个材料间表现出了多态性,第6染色体短臂上与Wx基因紧密连锁...

【目的】对水稻粒宽突变体gw87(grain width 87)进行表型鉴定、遗传分析、基因定位及候选基因分析,为探明该基因调控水稻籽粒大小的分子机制及应用潜力奠定基础。【方法】利用甲基磺酸乙酯诱变籼稻恢复系材料676R,获得一份籽粒宽度和千粒重显著增加的突变体gw87。对该突变体进行表型观察、农艺性状调查及外源油菜素内酯(BL)敏感性、叶绿素含量、光合参数测定,了解其表型特征及生理特性。调查gw87与676R杂交F1的表型和F_2群体的分离情况,分析其遗传行为;选取该群体中的突变植株进行高通量测序,并利用gw87与粳稻品种日本晴杂交的F_2代作为定位群体,通过MutMap分析和分子标记定位,遴选候选基因并进行DNA和cDNA测序验证。利用qRT-PCR分析gw87和676R中BR合成途径基因OsDWARF4、D11和D2的表达差异。【结果】与野生型亲本676R相比,gw87突变体的株高降低,节间缩短,其中,倒一节间长度缩短最大,并呈现出扭曲的形态;叶片长度减少,宽度增加;单株有效穗数、主穗穗长和结实率显著降低,但籽粒宽度和千粒重显著增大。BL敏感性试验显示,gw87突变体幼苗对外源BL的敏感性降低。光合色素和光合参数测定表明,gw87光合色素含量增加,光合速率也有所增加。遗传分析表明gw87的突变性状是由1对隐性核基因控制。MutMap分析显示gw87突变基因位于第5染色体中部,在该染色体区域仅有1个碱基突变引起编码氨基酸变化;分子标记连锁分析表明该突变基因位于InDel标记X2和X3之间约101 kb的染色体区域;综合这两方面分析结果,最后遴选出gw87候选基因是编码一个含有AP2/EREBP DNA绑定结构域的转录因子基因LOC_Os05g32270。对该候选基因进行DNA和cDNA测序验证,发现gw87突变体中该基因DNA的第1 041位的碱基由G突变为A,导致与该位点相邻的76 bp内含子序列被剪接为外显子,引起阅读框移码,蛋白翻译提前终止。qRT-PCR分析显示gw87突变体中BR合成途径基因的表达量显著上调,表明gw87突变体中BR信号减弱。【结论】gw87是smos1、shb、rla1、ngr5的新等位突变体,但与这些突变体表型不同,gw87籽粒的宽度和千粒重显著增加,可能是LOC_Os05g32270的突变位点不同,导致其编码蛋白的功能活性不同所造成。

旨在对水稻叶片早衰突变体osles3进行遗传分析与基因精细定位,探索水稻叶片衰老的分子机制。从粳稻中花11的自然变异突变体库中筛选到一个叶早衰突变体osles3,对该突变体及其野生型进行表型鉴定及农艺性状分析,构建突变体与籼稻ZS97的F_2群体,通过图位克隆的方法精细定位该基因,并利用生物信息学方法对其进行结构与功能分析。表型鉴定结果表明,osles3在分蘖后期开始出现水浸状衰老斑点,成熟时整株衰老;与野生型相比,osles3的株高、分蘖数、结实率、穗粒数及千粒质量等都极显著降低。遗传分析结果表明,该突变表型由1对核隐性基因控制,利用分子标记将目标基因定位于第3染色体长臂端,其与RM15524和RM15551的遗传距离分别为0.9,0.5 cM。序列多态性及生物信息学分析表明,OsLES3属于LSD1型锌指(Zinc finger)蛋白家族成员,其翻译起始位点(ATG)5′上游区存在988 bp片段插入及54 bp片段缺失。本研究完成了水稻叶早衰突变体osles3的精细定位,可能是DNA片段插入与缺失造成OsLES3功能缺失,从而导致该突变体表型的产生。

为将雄性不育基因应用于甜玉米杂交制种中，达到降低劳动成本且保证种子纯度的目的。以来源于甜玉米自交系K78的雄性不育自发突变体male sterility 2020(ms2020)为材料，构建ms2020与甜玉米自交系M08的F_1及相应的F_2遗传群体，通过表型鉴定、遗传分析和基因定位研究ms2020甜玉米雄性不育突变体。表型鉴定结果表明：F_1群体均表现为雄性可育，F_2群体出现了育性分离。不育植株能够正常抽雄，但花药不开裂、散粉异常，花药变小且颜色淡黄；1%I_2-KI染色发现不育植株的花药内包含不能正常着色的败育花粉粒。遗传分析结果表明：育性正常植株与不育植株的比例符合3∶1,表明ms2020雄性不育突变体是由单基因控制的隐性突变体。利用BSA技术，初步将目的基因定位在7号染色体短臂上；随后利用初定位区间内的20对SSR标记对不育基因进行定位，将不育基因精细定位在标记S1和W10之间，物理距离为11.30 kb。该区间内包含Zm00001d018802和Zm00001d018803 2个注释基因；通过候选基因功能分析，推测已报道为玉米雄性不育基因的编码谷氧还蛋白的Zm00001d018802(ZmMs22/ZmMSCA1)基因可能是导致ms2020雄性不育的关键候选基因。本研究鉴定了ms2020甜玉米雄性不育突变体的败育特征和遗传特性，为甜玉米雄性不育化杂交制种提供了材料；同时，本研究定位到突变体的关键候选基因，为进一步解析其雄性不育的分子机制奠定了基础。

【目的】穗发育对于农作物产量至关重要,而穗顶端败育是谷子产量下降的重要原因之一。通过挖掘谷子穗顶端败育的相关基因,探求谷子穗顶端发育的生物学通路,以期为谷子穗发育遗传机理研究提供理论基础。【方法】利用化学诱变剂甲基硫酸乙酯(ethyl methyl sulfonate,EMS)对野生型豫谷一号(Yugu1)进行诱变,在其后代中发现了一个可以稳定遗传的穗顶端败育的突变体,命名为sipaa1,同时对该突变体的农艺性状进行鉴定。以突变体sipaa1母本,SSR41父本构建的F2定位群体为材料进行遗传分析及图位克隆,确定基因所属染色体以及在该染色体上的位置。对突变体sipaa1和野生型Yugu1的BC1F2进行高通量测序,挖掘定位区间内的候选基因,根据候选基因在谷子不同组织部位表达量的差异,找出在穗部高表达的候选基因。对孕穗期的Yugu1和sipaa1进行转录组测序,寻找差异表达基因并分析差异表达基因富集的生物学通路。【结果】与Yugu1相比,突变体sipaa1的平均株高略有增高,增幅不显著,叶长、叶宽分别降低了10.66%和5.08%。突变体的表型变异主要集中在穗部,最突出的表现是穗顶端小花发育异常,谷穗长和谷穗粗分别降低了11.36%和16.12%,单株穗重、谷码数、单穗粒重及千粒重分别降低了30.02%、32.58%、30.55%和18.18%。通过对sipaa1×SSR41的F2代群体中正常株与突变株的遗传分析表明该突变为隐性单基因控制。经图位克隆将突变基因定位于第1染色体Indel标记1-9.23与1-9.333之间约100 kb的范围内。结合高通量测序数据库,在该定位区间筛选到6个在穗部高表达的候选基因。转录组测序发现,在突变体与野生型之间存在2 768个上调表达基因,507个下调表达基因,且定位区间内有2个差异表达基因主要与激素信号转导、外界胁迫响应、植物-病原互作等生物学通路有关。【结论】谷子穗顶端败育突变体sipaa1由隐性单基因控制,突变基因位于第1染色体Indel标记1-9.23与1-9.333之间,转录组测序与基因功能分析发现了2个在穗部高表达且与植物花器官发育及胁迫响应密切相关的候选基因,候选基因可能通过对激素、胁迫响应,以及细胞程序性死亡等相关通路调控谷子穗顶端败育。