为分析DEP1等位变异对水稻籽粒品质和籽粒代谢轮廓的影响。以优质粳稻品种稻花香及其直立穗型突变体dep1-1为试材,通过测定籽粒的品质性状及差异代谢产物。结果表明,突变体dep1-1在DEP1基因第5外显子处存在1个单碱基A插入,导致翻译提前终止,从而使G蛋白γ亚基富含半胱氨酸的区域缺失。与野生型品种相比,突变体dep1-1的粒长、外观、黏度、平衡度、食味值、峰值、回复值和峰值时间等指标显著降低,而直链淀粉含量和硬度显著提高。与野生型相比,突变体dep1-1中37个代谢物含量显著上调,而45个代谢物含量显著下调。KEGG分析表明,该些差异代谢物主要富集于半乳糖代谢、脂肪酸生物合成、淀粉蔗糖代谢、亚油酸代谢、ABC转运蛋白、类苯基丙烷生物合成等途径。其中,与野生型品种相比,突变体dep1-1籽粒的蔗糖、D-棉子糖、棉子糖、D-(+)-麦芽糖、甜菜碱、吲哚含量显著提高,而硬脂酸、软脂酸、L-亮氨酸、吲哚乙酸含量显著下降。上述的差异代谢物初步解释了突变体dep1-1籽粒品质变化的生理生化机制。

【目的】以甲基磺酸乙酯（EMS）诱变“武运粳8号”水稻的M2和M3代根系突变后代多样性和群体变异情况为切入点，归纳水稻根系性状与其生理功能的关系，以期强化根系发育对植株表型和作物产量影响的认知，为进一步改良和利用武运粳8号水稻品系提供依据。【方法】在对EMS诱变水稻突变株系7 d龄幼苗根系表型及其形态指标、成株表型及其农艺性状和产量等指标进行测量和统计分析的基础上，进一步对各性状指标进行了相关性分析，另对14个突变株系及其野生型进行了聚类分析和多维偏好分析。【结果】突变株系之间在苗期根系性状、株高、有效分蘖数、穗长和单株产量等性状指标上均存在显著差异，群体变异较丰富，其中单株产量和幼苗总根尖数变异系数均大于20%；相关性分析表明，水稻突变株系的单株产量主要与有效分蘖数、穗长、每穗粒数、百粒重以及幼苗根平均直径正相关；聚类分析将突变株系分为5类，类Ⅰ包含W8与RM6等5个株系，类Ⅱ为RM4和RM9共2个株系，类Ⅲ包含RM1等5个株系，而RM3和RM13各成一类；最后，通过多维偏好分析筛选出6份相对理想的育种与试验材料。【结论】EMS诱变对水稻株高、穗长、粒长、百粒重、幼苗总根长和总根尖数等性状都有较好的正向诱导效果。此外，从幼苗根系表型更为粗短的材料中选育后期高产水稻的可能性更大。

【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。

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。

以T–DNA插入引起的水稻矮秆多分蘖突变体丛矮648(CA648)及对照中花11(ZH11)为材料,进行农艺性状、F2杂交群体性状分离分析及分子验证。结果显示:CA648表现出矮化、多分蘖、花期延迟等突变性状;CA648与ZH11杂交后的F2群体的不同株高统计结果符合单基因控制的1∶3遗传分离比例,F2代材料中所有抗Basta株系均表现出矮化多分蘖特性,且非抗性株系与抗性株系数量之比符合1∶3分离规律;TAIL–PCR等分子试验结合生物信息学分析结果表明,T–DNA插在8#染色体一个功能未知基因LOC_Os08g34258的内部,该基因编码蛋白可能与Subtilisin inhibitor家族...

水稻叶绿素缺失突变是一种常见的突变类型,对叶绿素缺失突变体基因进行定位克隆和功能分析,可进一步丰富叶绿素代谢的分子机理研究。在辽粳371的60Co-γ射线辐射诱变后代中筛选到1个白条纹叶突变体wsl1,经多代自交,其白条纹性状能稳定遗传。利用图位克隆方法定位该基因,同时在孕穗期进行光合色素含量测定和光合参数测定,成熟期考察其穗部农艺性状。该突变体从4叶期开始表现白条纹性状,在茎部、叶鞘、叶缘等不同部位均表现白条纹性状且该性状一直持续到成熟期。与野生型相比,突变体结实率极显著下降,仅为野生型的75.33%;千粒重极显著的增加,比野生型增加7.97%;粒长极显著下降,是野生型的90.15%,粒宽和粒厚极显著增加,分别增加11.51%和7.58%。在孕穗期,突变体wsl1的叶绿素b含量比野生型下降23.20%,差异达到极显著水平。突变体的叶绿素a和类胡萝卜素含量与野生型的无明显差异。与野生型相比,突变体的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度都显著下降,分别为野生型的85%、72%和95%。而突变体的光能转化效率极显著高于野生型,比野生型高11.88%。透射电镜观察发现,突变体植株叶肉细胞类囊体片层减少,结构模糊。遗传分析表明,水稻白条纹叶突变体wsl1突变表型受1对隐性核基因控制,该基因被定位到第1染色体短臂末端,是一个控制水稻叶色的新基因。该基因的发现有助于深入了解水稻叶色形成和调控的机制,同时丰富了水稻特异种质资源。

【目的】水稻是世界性的粮食作物，其籽粒形态直接影响水稻的最终产量和营养品质，进而影响其经济价值。此外，水稻花发育与籽粒形态又具有复杂的相关性，探究新的水稻花发育调控基因及其分子调控机制可以为培育籽粒更大、更饱满的水稻品种奠定基础。【方法】在利用甲基磺酸乙酯（ethyl methyl sulfonate,EMS）诱变西大1B（籼稻保持系）得到的突变体库中鉴定到一个颖壳和浆片发育异常且矮化的突变体abnormal hull 1(ah1)；观察并统计野生型和突变体的农艺性状；选取各个时期的小穗，对突变体的组织学、形态学变化进行分析；采用ah1和籼稻温敏不育系56S构建F2分离群体，并将其用于遗传分析和基因定位；提取野生型和突变体的幼穗RNA并将其反转录为cDNA，对花发育调控基因和ABA合成关键基因的表达量进行RT-qPCR分析。【结果】农艺性状分析表明，突变体ah1各节间的大幅缩短直接导致其矮化；同时，突变体的小穗畸形严重，结实率极低。组织学和形态学分析发现，ah1小穗主要表现为内外稃、浆片和雄蕊等花器官发生了不同程度的退化，部分严重的小穗出现了花器官特征和花分生组织确定性的改变，且伴随大面积的白化，根据其退化程度的不同可分为一般和严重2种类型。遗传分析发现分离群体中野生型和突变体的比值为3:1，表明ah1突变性状受1个隐性基因控制。AH1定位于第1染色体上的分子标记RM6716和RM128之间，物理距离近8 Mb，对突变体进行重测序分析后发现该区间内的LOC＿Os01g53450和LOC＿Os01g51860在野生型和突变体之间出现了变异，因此，将这两个基因暂定为候选基因。RT-qPCR分析表明，在突变体幼穗早期发育过程中，各花器官发育调控基因的表达量发生了显著的变化；同时，ABA合成关键基因OsNCED1/OsNCED2/OsNCED3/OsNCED4/OsNCED5的表达严重受阻。【结论】AH1对于维持水稻内外稃等花器官的形态建成起到至关重要的作用，将LOC＿Os01g53450和LOC＿Os01g51860暂定为候选基因。

【目的】通过对一个水稻短穗小粒突变体的鉴定与基因精细定位,为水稻等禾本科作物的籽粒发育及分子改良奠定基础。【方法】在水稻EMS诱变体库中鉴定到一个短穗小粒突变体,暂命名为sps1(shorten panicle and seed 1)。成熟期观察野生型和sps1的形态变化,考察株高、节间长、穗实粒数、结实率和千粒重等农艺性状;对野生型和sps1籽粒外稃内外表皮中部进行扫描电镜观察,并利用石蜡切片进一步分析野生型和sps1籽粒的形态变化;配制缙恢10号/sps1杂交组合进行遗传分析,并利用其F2群体进行基因精细定位;对野生型和sps1两叶一心期的叶鞘进行油菜素内酯(brassinolide,BR)敏感性试验;抽穗期分析SPS1在水稻根、茎、叶、鞘和穗中的表达,并对籽粒发育相关基因和BR相关基因进行q PCR分析。【结果】sps1穗和倒1、2、3的节间长度均极显著短于野生型,导致株高半矮化;此外,sps1穗枝梗数、结实率和千粒重也显著降低;扫描电镜观察发现sps1外稃中部内外表皮细胞长度极显著小于野生型,宽度则极显著变大,石蜡切片观察进一步证实了sps1籽粒宽短是由细胞变短、变宽造成的;籽粒发育相关基因q PCR分析发现,部分通过调控细胞分裂和扩展进而影响水稻籽粒发育的基因表达量发生了显著变化,在sps1中,AFD1、SLG、HGW和GS3的表达量显著上调,GW7和GID1显著下调;选取符合3﹕1分离比例的F2代分离群体中的突变单株进行基因定位,最终将调控基因精细定位在第7染色体上标记sps1-3和sps1-2之间134 kb的物理范围内,包含19个注释基因;经测序,与野生型相比,发现sps1中的Os07g0616000在编码区有一个A-T的碱基替换,致使编码的赖氨酸变成了终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,初步确定为候选基因。q PCR分析发现SPS1在水稻的根、茎、叶、鞘和穗中均有表达,且在茎秆中的表达量最高;生物信息学分析发现,SPS1是DEP2的一个新等位基因。sps1对外源BR的敏感性降低,BR钝感基因D1的表达极显著下调;推测SPS1/DEP2可能通过BR信号传导途径调控水稻籽粒和株型的发育。【结论】sps1是一个水稻短穗小粒突变体,SPS1编码一个表达蛋白,是DEP2的新等位基因,通过BR信号传导途径调控水稻籽粒和株型的发育。

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...

在粳稻中花11的组培后代中发现1个突变体ep7,其稻穗直立,且株高、有效穗、粒长和千粒质量等均显著降低;利用该突变体与籼稻华粳籼74构建F2分离群体对突变体进行遗传分析,结果表明,该突变表型由1对核隐性基因控制,并用分子标记将该基因定位于第7染色体长臂上,命名为EP7,其与InDel标记ID5198-2和ID4309-1的遗传距离分别为0.7 cM和0.5 cM;生物信息学和序列多态性分析表明,可能是大片段的DNA插入造成候选基因功能缺失,导致该突变表型的产生。

利用粳稻02428突变体的RIL群体336个F9家系,对糙米中总黄酮和生物碱等2种功能活性成分含量的变异及其与主要农艺性状的相关性进行分析。结果表明,①2种功能活性成分在F9家系间均有较大的变异,其中生物碱含量变异最大,总黄酮变异最小,变异系数分别为55.87%和22.67%。②剑叶宽与总黄酮含量(0.135**)、结实率与生物碱含量(0.130**)呈极显著相关;穗下节长与总黄酮含量(0.127*)、秕粒数与生物碱含量(-0.125*)呈显著相关。③剑叶宽、穗下节长与总黄酮含量、秕粒数与生物碱含量的相关关系主要是直接效应,直接通径系数分别为0.129,0.250和-0.298;结实率与生物碱...

在杂交育种中发现的一个水稻花器官突变体,经过多代种植,已稳定遗传。以此突变体为父本,以D62A、岗46A、II-32A和金23A为母本配制杂交组合进行遗传分析,根据F2表型及χ2测验结果表明,该突变体的性状是由单隐性基因控制的。此突变体除了花器官,其它农艺性状与野生型无异。在同一突变植株中,有正常小花,也有多种花器官突变表型:内颖缺失或弯曲,浆片与异常叶状体相连,雄蕊正常或部分增多退化,部分雌蕊异常、呈双雄蕊或三柱头。所有突变体中浆片都与叶状体相连,呈浆片叶化表型,因此我们将此突变体命名为水稻浆片叶化突变体lfl(leafy lodicules),形态分析表明LFL为一个新的水稻花器官发育相关...

【目的】强光胁迫能够抑制植物光合作用，严重时造成光合器官破坏，影响作物生长和产量。以Ｔ－ＤＮＡ插入突变体为材料，研究水稻ＡＢＣ１（ＡＣＴｉｖｉＴｙ ｏｆ ＢＣ１ Ｃｏｍｐｌｅｘ）激酶基因ｏｓ ＡＢＣ１Ｋ３响应强光胁迫的生理功能。【方法】根据水稻基因组注释数据库预测的ｏｓ ＡＢＣ１Ｋ３不同转录本共有序列设计引物，采用３′ＲＡＣｅ对ｏｓ ＡＢＣ１Ｋ３可变剪接进行验证；从水稻Ｔ－ＤＮＡ插入序列数据库中获得该基因的Ｔ－ＤＮＡ插入突变体ｏｓＡＢＣ１Ｋ３，通过加代繁殖和ｐＣＲ检测取得纯合突变体，调查突变体株高、结实率、种子大小等农艺性状，采用ＡＲＮｏＮ法测定叶片色素含量，利用ｌｉ－６４００便携式光合测定系．．．

【目的】对一个新的水稻显性窄叶突变体进行鉴定,为水稻叶片形态建成的分子机理和株型育种研究奠定基础。【方法】甲基磺酸乙酯(EMS)诱变水稻籼型恢复系缙恢10号,获得一个窄叶突变体Dnal1,连续7代种植,表型均稳定遗传。开花期,调查Dnal1和野生型剑叶、倒2叶和倒3叶的叶宽及卷曲度,对剑叶最宽处进行石蜡切片分析;灌浆期,测量剑叶的光合色素含量,并利用Li-6400便携式光合测定仪测量光合速率、气孔导度和蒸腾速率。配制西农1A/Dnal1和Dnal1/中花11杂交组合,利用F1和F2群体进行遗传分析,并利用Dnal1/中花11的F2隐性群体进行基因定位。田间小区种植,设置2个种植密度,株行距分别...

为解析高粱窄叶的分子调控机制，挖掘影响高粱叶片发育的关键差异表达基因。利用0.1%EMS化学诱变野生型BTX623获得高粱窄叶突变体nal1(narrow leaf1)，以野生型植株BTX623和窄叶突变体nal1为材料，对不同发育时期的叶片长、叶片宽、株高、穗长等性状进行表型分析。结果表明：与野生型BTX623的叶片相比，2叶1心时，窄叶突变体nal1的叶片开始变窄；开花期植株和成熟期植株叶片宽和叶片长差异极显著；成熟期窄叶突变体nal1穗较松散，但植株株高差异不显著。开花期剑叶转录组分析结果表明：高粱窄叶突变体nal1和野生型BTX623开花期剑叶共筛选到差异表达基因1 520个，通过KEGG、GO富集分析得出，功能注释基因显著富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、光合作用天线蛋白、次级代谢产物生物合成等通路上；进一步研究发现参与调控生长素和玉米素信号转导的差异表达基因有17个，参与调控玉米素生物合成的差异表达基因为7个，这些基因在窄叶突变体nal1中差异表达，直接影响生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物合成。因此推测突变体nal1通过调节生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物合成影响窄叶突变体nal1叶片的发育，进而突变体nal1出现叶片变窄的性状。