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水稻半矮秆基因sdt2的克隆研究

水稻半矮秆基因sdt2的克隆研究

作者：胡静扬州大学

学位级别：硕士

水稻是重要的粮食作物,在水稻矮化育种的进程中,仅有少数几个矮源得到了利用,这些矮源所携带的矮秆基因主要是半矮秆基因sd1或其等位基因,同一矮秆基因的利用潜伏着由遗传单一而带来的风险。因此,筛选和鉴定新的具有育种利用价值的半矮... 详细信息

水稻是重要的粮食作物,在水稻矮化育种的进程中,仅有少数几个矮源得到了利用,这些矮源所携带的矮秆基因主要是半矮秆基因sd1或其等位基因,同一矮秆基因的利用潜伏着由遗传单一而带来的风险。因此,筛选和鉴定新的具有育种利用价值的半矮秆基因已成为水稻育种实践中非常重要的研究课题。本研究中的水稻矮秆材料矮泰引-3系由半矮秆籼稻品种泰引1号自然突变而来,我们从矮泰引-3中分离、鉴定到一个新的半矮秆基因sdt2,遗传分析表明,矮泰引-3的矮生性受2对独立遗传的隐性半矮秆基因控制,分别为sd1和sdt2。为了克隆sdt2基因,我们利用矮泰引-3与南京6号及中花11的F、F及F群体进行了精细定位。该基因首先被定位于水稻第4染色体RM1305和RM5633之间,遗传距离分别是3.8 cM和0.4 cM。进一步扩大群体,对sdt2基因进行精细定位研究。利用已经公布的水稻基因组序列,在sdt2基因附近区域寻找微卫星序列并发展新的标记,利用其中10个有多态性的标记,对群体进行标记检测,最终将sdt2基因精细定位于SSR标记Chr4-48和SSR404之间,遗传距离分别为0.009cM和0.04cM。在这两个标记之间,SSR398、SSR406和Chr4-60与sdt2基因表现为共分离。精细定位的结果表明,sdt2基因紧邻第4染色体的着丝点。根据已有的信息,将sdt2基因的精细定位遗传图与第4染色体的物理图谱进行了整合。根据sdt2基因定位区域的基因注释信息,采用候选基因策略,共确定了11个预测基因作为sdt2基因的候选基因。根据前面已有的研究结果,我们重点对1个糖基转移酶基因GTase1进行了分析。DNA测序结果表明,GTase1基因在距起始密码子ATG上游830bp处插入了25bp的序列,导致了该基因在矮泰引-3中的表达水平要明显比南京6号中弱。通过PLACE分析,推测可能是由于短序列的插入而导致了顺式作用元件之间的互作发生了变化,从而使得糖基转移酶基因GTase1在突变体中的表达受到了影响。为了进一步验证GTase1是sdt2基因的候选基因的可能性,我们进行了功能互补实验。将GTase1基因即基因Ⅰ和另一个糖基转移酶基因即基因Ⅱ的全长基因序列导入到A-3/N6和A-3/Z11的回交后代中,其中转GTase1基因的植株的株高明显增加了。综合上述结果,我们可以推断糖基转移酶基因GTase1是sdt2基因的候选基因。而在接下来的过表达实验中,转AK059031和AK100189的中花11与对照相比,株高也明显增加,根变得粗壮。但是我们同时也发现转AK059031的转基因植株的结实率明显降低,而转AK100189的转基因植株的穗粒数要明显增多。同时,我们又利用Clustalx软件构建了粳稻中糖基转移酶第1家族所有基因成员的系统发生树,结果显示有cDNA序列对应的4个糖基转移酶基因:基因Ⅰ即GTase1基因、基因Ⅲ和Ⅳ属于同一亚类,亲缘关系比较近,而基因Ⅱ属于另一亚类,和它们的亲缘关系相对比较远。

关键词：水稻半矮秆基因 SSR标记精细定位候选基因克隆过量表达

水稻半矮秆基因sd12的功能研究和候选基因分析

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水稻半矮秆基因sd12的功能研究和候选基因分析

作者：王嫚华南农业大学

学位级别：硕士

植株矮化是作物育种中最重要的农艺性状之一。矮秆品种不仅抗倒伏能力和收获指数得到提高,而且对肥料的反应也更好。20世纪60年代,在水稻和小麦中引入sd1和Rht1基因,培育出半矮秆品种,并显著提高了产量,从而引领了“绿色革命”。到目前... 详细信息

植株矮化是作物育种中最重要的农艺性状之一。矮秆品种不仅抗倒伏能力和收获指数得到提高,而且对肥料的反应也更好。20世纪60年代,在水稻和小麦中引入sd1和Rht1基因,培育出半矮秆品种,并显著提高了产量,从而引领了“绿色革命”。到目前为止,sd1仍是水稻育种中最常使用的半矮秆基因,其带来的风险也是育种工作者所担心的。因此,新矮源基因的发掘、鉴定和利用是当前育种中最为重视的问题之一。本文主要从水稻粳型亲籼系M22-3-1中获得一个自然矮生突变体M22-3-2,包含sd1和一个新的半矮秆基因sd12,通过表型鉴定、内源激素水平测定、外源激素响应、基因精细定位、候选基因测序和转录组分析等手段研究sd12功能。研究表明:1、突变体M22-3-2具有矮生、叶片变短、分蘖数增加和穗粒数减少等表型,属于dn矮秆类型。细胞学分析显示:突变体植株的矮化是由于纵切细胞长度的缩短和细胞数目的减少所导致。2、研究突变体M22-3-2的内源激素水平及其对外源GA和BL的应激反应。GA结果显示:不同浓度GA诱导植物的茎伸长,在野生型、突变体、矮秆系中均未检测到差异;同时三者在GA条件下都能产生α-淀粉酶,使马铃薯淀粉降解以及内源GA测定结果正常,说明植株矮化机制不是由于GA的生物合成和信号转导途径异常所导致。BR结果显示:经过不同浓度的BL诱导野生型、突变体、矮秆系的叶夹角反应,三者之间无差异;内源BL测定结果显示只含有sd12基因的矮秆系含量最低,说明突变体植株的矮化与BR信号转导途径无关,但可能是由于BR生物合成途径异常所导致。3、利用突变体M22-3-2和MH63杂交产生的后代群体对sd12进行精细定位。sd12初步定位在水稻第12号染色体RM101和RM511之间,遗传距离分别为8.3 c M和8.6c M;通过扩大群体,加密标记,将sd12定位在RIDM6818和IND13之间的2000 kb内,区间内共有60个ORFs。由于sd12位于着丝粒附近,很难将其缩短至更小区间。利用RNA-seq找出定位区间内有表达的基因,通过定量表达,在野生型和突变体中检测出有7个ORFs存在差异;对7个ORFs进行测序分析,发现在突变体中ORF3和ORF4发生碱基序列的缺失,导致氨基酸的变异,从而影响其功能,初步认为这两个基因为候选基因。4、利用野生型和突变体对拔节期的茎进行转录组分析,结果显示共筛选到27695个基因,其中有差异的基因共计1207个,上调基因779个,下调基因428个。通过GO进行功能分类,上调基因被分为431个功能组,下调基因被分为468个功能组;对394个差异基因进行KEGG通路富集进行分析,属于87个pathway。这些为以后水稻研究分析sd12调控的生物过程、功能和通路提供了有价值的信息。5、为了进一步确定sd12在育种的应用价值,对sd12和sd1进行产量性状的比较。发现千粒重和穗粒数无明显差异,但sd12单株有效分蘖数明显高于sd1,导致其单株产量明显高于sd1的产量,说明sd12在育种上确实有一定的应用价值。本研究针对半矮秆基因sd12进行了细胞学分析、激素反应,候选基因及转录组分析,探讨了其在育种中的意义,丰富了水稻矮化机制,同时为水稻株型改良提供了潜在的半矮秆资源。

关键词：水稻半矮秆基因 BR 候选基因分析

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两个籼稻半矮秆基因的分子定位研究

两个籼稻半矮秆基因的分子定位研究

作者：曹小迎扬州大学

学位级别：硕士

半矮秆品种的培育成功是近代水稻育种的最显著成就之一。然而，已鉴定出的许多半矮秆和矮秆基因大多对水稻的农艺性状表现负面的影响，限制了它们在杂交育种中的应用。具有应用价值的半矮秆和矮秆基因，仍局限于sd-1、d12和d60等。因此... 详细信息

半矮秆品种的培育成功是近代水稻育种的最显著成就之一。然而，已鉴定出的许多半矮秆和矮秆基因大多对水稻的农艺性状表现负面的影响，限制了它们在杂交育种中的应用。具有应用价值的半矮秆和矮秆基因，仍局限于sd-1、d12和d60等。因此，新的有利用价值的半矮秆和矮秆基因的鉴定仍是水稻育种实践的一个重要课题。同时，水稻是研究禾本科植物的模式作物，新的水稻矮秆基因的克隆及其功能研究将有助于我们了解植物生长发育的分子生物学机理，这也将为利用基因工程技术进行作物遗传改良奠定基础。本研究以一支腊双矮为母本与M29进行杂交，获得杂交F及F。对它们的株高进行调查发现，F的株高分离有2个峰，高秆和矮秆植株分别为437和134株，其分离符合3□1的理论比例(x=0.6669＜x=3.84)。高秆对矮秆呈完全显性。可以推断出一支腊双矮和M29杂交F群体中的株高分离就是由sd-n引起的。利用F群体对sd-n进行微卫星标记定位，将sd-n基因定位在水稻第5染色体微卫星标记RM289和RM291之间，距RM289标记1.5cM，距RM291标记14.3cM。对照已有的连锁图，可以推断出半矮秆基因sd-n位于水稻第5染色体长臂的中部。以新桂矮双矮为母本与02428进行杂交，获得杂交F及F。对它们的株高进行调查发现，F的株高分离也呈现2个峰，高秆和矮秆植株分别为335和101株，其分离符合3□1的理论比例(x=0.7828＜x=3.84)。高秆对矮秆呈完全显性。可以推断出新桂矮双矮与02428杂交F群体中的株高分离就是由sd-g引起的。利用新桂矮双矮与02428杂交产生的F群体对sd-g进行了精细定位。sd-g基因首先扬州大学硕士学位论文被定位在水稻第5染色体上微卫星标记RM44O和RM163之间，遗传距离分别是 ***，***。为了进一步定位‘多宫基因，利用已经公布的水稻基因组序列在s行基因附近区域寻找微卫星序列并发展新的标记，在RM440和R入1163之间发展了两个微卫星标记55形71和ssR418，SSR371与‘路g之间相距***，而SSR4一8 与s行表现为共分离。以此为基础，构建了覆盖‘子玄基因区域的BAc重叠群， stl-g基因可能就位于AC105319或AC137620上，这为‘踌宫基因的图位克隆奠定了基础。

关键词：水稻半矮秆基因分子标记基因定位物理图谱

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小麦矮化育种的半矮秆基因源与新突变体

麦类作物学报 1981年第1期 12-16页

作者： C.F.Konzak 岳大华

一、前言在世界上许多大麦育种计划中,已普遍利用拟直立型突变体(erectoides muntante)选育高度抗倒伏的矮秆大麦品种。关于拟直立型大麦突变体,甚至是几个染色体连锁群上许多位点的等位基因系列,都已进行了遗传学鉴定。但是,类似的突... 详细信息

一、前言在世界上许多大麦育种计划中,已普遍利用拟直立型突变体(erectoides muntante)选育高度抗倒伏的矮秆大麦品种。关于拟直立型大麦突变体,甚至是几个染色体连锁群上许多位点的等位基因系列,都已进行了遗传学鉴定。但是,类似的突变体在小麦育种上的利用则还刚刚开始。目前,只在少数育种计划中应用,而且只涉及有限的几个突变体,可能是六个广为利用的、来源于自

关键词：半矮秆基因突变体突变型小麦矮化育种

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水稻半矮秆基因对根系氮吸收的影响

沈阳农业大学学报 1994年第4期25卷 377-381页

作者：李水山皇甫植一井真比古中华人民共和国农业部教育司辽宁省行政学院日本香川大学

本文比较了半矮秆基因ｓｄ１的等基因系农林２９号（ｓｄ１Ｓｄ１）和ＳＣ４（ｓｄ１ｓｄ１）的氮吸收特点和根细胞长度、干物质产量等．结果表明：半矮秆品系ＳＣ４的株高、根细胞长度显著小于农林２９号．成熟用植株干重、茎叶干重也... 详细信息

本文比较了半矮秆基因ｓｄ１的等基因系农林２９号（ｓｄ１Ｓｄ１）和ＳＣ４（ｓｄ１ｓｄ１）的氮吸收特点和根细胞长度、干物质产量等．结果表明：半矮秆品系ＳＣ４的株高、根细胞长度显著小于农林２９号．成熟用植株干重、茎叶干重也显著小于农林２９号．ＳＣ４单株糙米产量比农林２９号低２０％．ＮＨ４￣＋—Ｎ吸收量和ＮＯ３￣３－Ｎ吸收量都与植株干重呈显著正相关．基部节间伸长期至成熟期ＳＣ４的ＮＯ３￣－—Ｎ吸收量显著低于农林２９号，尤其节间伸长期至开花期两者差异更大．半矮秆基因在高产育种中起重要作用，但在超高产育种中有局限性．

关键词：半矮秆基因根细胞长度育种氮吸收量水稻

水稻新半矮秆基因品系RA73与4个sd-1半矮秆基因恢复系的株高遗传

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贵州农业科学 2006年第5期34卷 5-8页

作者：严宗卜阮仁超陈惠查游俊梅贵州省水稻研究所贵阳550006

用具有sd—r新半矮秆基因的品系RA73与具有sd-1半矮秆基因的4个恢复系（明恢63、明恢86、蜀恢527和成恢047）杂交，对亲本、F1和F2的株高进行了遗传分析。结果表明，亲本的株高为82．4～94．5cm；F1的株高为126．6～133．1cm；F2代植株... 详细信息

用具有sd—r新半矮秆基因的品系RA73与具有sd-1半矮秆基因的4个恢复系（明恢63、明恢86、蜀恢527和成恢047）杂交，对亲本、F1和F2的株高进行了遗传分析。结果表明，亲本的株高为82．4～94．5cm；F1的株高为126．6～133．1cm；F2代植株高度产生分离，高株（101～140cm）：半矮秆（71～100cm）：矮秆（45～70cm）值经x^2分析，符合9：6：1的比例，为2对不等位的半矮秆基因独立分配遗传。探讨了sd—r半矮秆基因在杂交水稻上应用的可能性和方法。

关键词：水稻半矮秆基因 RA73 株高遗传

小麦矮化育种的半矮秆基因源与新突变体(续完)

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麦类作物学报 1981年第2期 20-23页

作者： C·F·Konzak 岳大华

(二)突变体“Marfed ert 1”(CI13988) (1)起源:这是用乙基甲烷磺酸盐(EMS)处理小麦品种“Marfed”(CI11911),1961年从M(诱变第二代)分离的单株中选出的半矮秆突变体。同时选出的另一个突变体“WA5860”(见表二)也是有利用价值的。

关键词：突变体矮秆突变表现型突变型半矮秆基因亲本小麦矮化育种农艺性状单交组合完全显性杂交组合杂种组合

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一个在生产上具有应用潜力的新半矮秆基因源

种子世界 1990年第3期 38-38页

作者：严菊强

在水稻育种中普遍采用低脚乌尖作为矮源(含sd-1半矮秆基因),而导致了在改良品种中遗传基础的狭窄。尽管在籼稻和粳稻的不同品种中已获得了许多有价值的半矮秆基因,但发现这些基因均与sd—1基因等位。而极大多数与sd—1非等位的半矮秆基... 详细信息

在水稻育种中普遍采用低脚乌尖作为矮源(含sd-1半矮秆基因),而导致了在改良品种中遗传基础的狭窄。尽管在籼稻和粳稻的不同品种中已获得了许多有价值的半矮秆基因,但发现这些基因均与sd—1基因等位。而极大多数与sd—1非等位的半矮秆基因,农艺性状却都表现较差。作者从一个高秆、长粒型籼稻品种 californiaBelle 通过 r-射线处理的后代中,选到了二个

关键词：半矮秆基因矮源农艺性状种质库应用潜力突变型突变体

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水稻半矮秆基因sd－g的染色体定位研究

Acta Genetica Sinica 1994年第4期21卷 297-304页

作者：梁国华顾铭洪潘学彪程祝宽江苏农学院农学系

以标志基因系和ＩＲ３６三体为工具材料，通过杂交，研究了籼稻矮秆材料双矮所携半矮秆基因ｓｄ－ｇ在染色体上的位置。结果表明：半矮秆基因ｓｄ－ｇ与标志基因系Ｍ４所携隐性主基因ｇｈ－１和Ｍ２７所携隐性主基因ｎ１表现连锁。ｓｄ... 详细信息

以标志基因系和ＩＲ３６三体为工具材料，通过杂交，研究了籼稻矮秆材料双矮所携半矮秆基因ｓｄ－ｇ在染色体上的位置。结果表明：半矮秆基因ｓｄ－ｇ与标志基因系Ｍ４所携隐性主基因ｇｈ－１和Ｍ２７所携隐性主基因ｎ１表现连锁。ｓｄ－ｇ与ｇｈ－１之间的交换值为２４．３３％±３．９６％，ｓｄ－ｇ与ｎ１之间的交换值为２９．４４％±４．８１％。由于ｇｈ－１和ｎ１均位于第５染色体，因而推定ｓｄ－ｇ位于第５染色体上。

关键词：水稻半矮秆基因三体染色体定位