玉米叶色突变体遗传分析及基因定位
一份新的玉米永久性失绿突变体chs10的鉴定及基因克隆
一份新的玉米永久性失绿突变体chs10的鉴定及基因克隆侯雨微;岳毓菁;李川;苏帅;易洪杨;曹墨菊【期刊名称】《四川农业大学学报》【年(卷),期】2024(42)1【摘要】【目的】利用60Co-γ射线处理自交系齐319获得了一份新的玉米叶色突变体,对该突变体进行遗传分析、基因定位与克隆,并对候选基因的功能进行初步分析。
【方法】以该突变体为亲本,构建遗传分析群体和基因定位群体;通过图位克隆技术获得关键候选基因;利用生物信息学方法分析关键候选基因的结构和进化关系;通过qRT-PCR技术检测候选基因在不同组织中的表达差异;同时运用烟草瞬时表达技术对候选基因进行亚细胞定位表达分析。
【结果】鉴定了一份玉米永久性失绿突变体chs10(Permanent chlorosis 10),chs10自V2时期开始,叶片从幼苗基部到顶部逐渐由绿转黄,后期的生长发育过程中不再复绿,并且,整个植株包括叶鞘、叶环、茎秆、苞叶和雄穗也均为黄色。
该突变体受一对隐性核基因控制,可稳定遗传,植株生长发育正常,可正常授粉结实。
突变基因被定位于玉米第10染色体长臂标记SNP-2和SNP-3之间约0.17 Mb范围内,确定了关键候选基因Zm00001d025860,qRT-PCR结果显示Zm00001d025860在玉米根、茎、叶和叶鞘中均有表达,但在叶片中高表达,亚细胞定位结果显示目标蛋白被定位在细胞膜和叶绿体中。
利用STRING预测发现Zm00001d025860与卟啉结合蛋白GUN4基因互作,GUN4与叶绿素合成中的镁离子螯合酶(MgCh)具有反馈调节作用。
【结论】Zm00001d025860基因的突变导致突变体chs10叶色的改变,并且Zm00001d025860可能通过参与叶绿素合成途径来调控叶色变化。
突变体chs10的发现一方面丰富了玉米叶色突变体研究的基因资源,同时为解析镁离子螯合酶在叶绿素合成途径中的作用机理奠定了材料基础。
玉米多叶矮化突变体lyd1_的鉴定与基因克隆
作物学报ACTA AGRONOMICA SINICA 2024, 50(5): 1124 1135 / ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9E-mail:***************DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33044玉米多叶矮化突变体lyd1的鉴定与基因克隆苏帅刘孝伟牛群凯时子文侯雨微冯开洁荣廷昭曹墨菊*四川农业大学玉米研究所 / 农业部西南玉米生物学与遗传育种重点实验室, 四川成都 611130摘要: 玉米株高降低通常是由节间数目减少、节间长度变短或二者共同作用所致。
而本研究在基因编辑后代中发现的玉米多叶矮化突变体lyd1却表现为节间数目显著增加, 株高显著降低。
lyd1株高仅为93.10 cm, 与野生型KN5585的株高159.95 cm相比, 降低了41.79%, 差异达到极显著水平。
然而lyd1叶片数平均达到27.8片, 相较野生型平均17.8片叶, 增加56.18%, 差异达到极显著水平。
遗传分析表明, lyd1的突变表型由1对隐性核基因控制, 通过图位克隆将控制多叶矮化性状的基因定位于玉米3号染色体标记Indel10和Indel11之间, 物理距离0.74 Mb。
对定位区间内13个基因(不包含假基因)的序列进行测序, 发现仅ZmTE1在第4外显子出现1个A碱基的替换, 其他基因无差异。
ZmTE1编码一个RNA结合蛋白, 氨基酸的替换发生在第3个RNA结合结构域内(RRM3), 导致天冬氨酸转变为缬氨酸。
突变体lyd1的突变位点与已报道的te1-mum1、te1-mum2、te1-mum3、zm66不同, lyd1的发现为进一步解析玉米叶片和节间发育平衡的遗传机制提供了宝贵的材料。
关键词:玉米; 叶片数量; 节间长度; 基因定位Identification and gene cloning of leafy dwarf mutant lyd1 in maizeSU Shuai, LIU Xiao-Wei, NIU Qun-Kai, SHI Zi-Wen, HOU Yu-Wei, FENG Kai-Jie, RONG Ting-Zhao, andCAO Mo-Ju*Maize Research Institute, Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Maize in Southwest Region,Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 611130, Sichuan, ChinaAbstract: The decrease of plant height in maize is usually caused by the decrease in the number of internodes, the shortening ofinternodes or the combination of both. However, in this study, the mutant leafy dwarf1 (lyd1) found in the progeny of gene editing,exhibited more leaves and shorter stature. Quantitative measurements indicated the plant height of mutant lyd1 was only 93.10 cm,the plant height of wild-type KN5585 was 159.95 cm. The plant height was significantly reduced by 41.79% in mutant lyd1 com-pared with the wild type KN5585. The wild type KN5585 produced an average of 17.8 leaves at maturity stage, whereas mutantslyd1 produced 27.8 leaves. The number of leaves were significantly increased by 56.18% in mutant lyd1 compared with the wildtype. Genetic analysis showed that the mutation phenotype of lyd1 was controlled by a pair of recessive nuclear genes. We applieda map-based cloning strategy to identify the gene responsible for the lyd1 phenotype. The gene was located between Indel10 andIndel11 on maize chromosome 3, and the physical distance was 0.74 Mb. Gene sequencing analysis of 13 genes (excluding pseu-dogenes) within the interval revealed that one base A was substituted in the fourth exon of ZmTE1, and there was no significantdifference in other genes. ZmTE1 encoded an RNA-binding protein. The amino acid substitution was in the third RNA bindingdomain (RRM3), resulting in the conversion of aspartic acid to valine. The mutation sites of the mutant lyd1 were different fromte1-mum1, te1-mum2, te1-mum3, and zm66 in previously reported. The discovery of lyd1 provides valuable materials for furtheranalysis of the genetic mechanism of the balance between leaves and internodes development in maize.Keywords: maize; the number of leaves; the length of internodes; gene mapping本研究由四川省科技计划项目(2021YFYZ0011, 2021YFYZ0017, MZGC20230108)和四川农业大学学科建设专项研究支持计划项目资助。
玉米种质资源遗传多样性分析与评价
玉米种质资源遗传多样性分析与评价玉米是世界上最重要的粮食作物之一。
在中国,玉米种植面积和产量均居全国农作物之首。
玉米的种质资源遗传多样性对于农业生产和食品安全具有重要意义。
随着生物技术和遗传学的发展,人们对玉米种质资源遗传多样性的分析与评价越来越重视。
本文将围绕这个主题展开。
一、玉米种质资源遗传多样性的概念和意义种质资源是指用于生产、育种和研究的动植物物种和品种的各种遗传资源,包括自然资源和人工培育资源。
而遗传多样性则指一个物种内部个体之间、群体之间和种间之间基因型和表型的变异程度。
玉米种质资源遗传多样性即指玉米的遗传表现在品种水平、族群水平和种间水平上的多样性。
玉米种质资源的遗传多样性具有重要的农业和经济意义。
首先,玉米是我国重要的粮食作物之一,其种质资源丰富程度直接关系到粮食生产水平和食品安全。
其次,玉米的遗传多样性与抗病性、适应性和耐旱性等重要农业性状密切相关,对于玉米的育种和生产具有重要的指导和参考作用。
最后,玉米是我国的战略性产业之一,玉米种业的发展也直接关系到经济和社会的发展。
二、玉米种质资源遗传多样性的评价方法玉米种质资源遗传多样性的评价方法有很多种,常用的有形态学性状分析、生物化学性状分析、分子标记分析等。
这些方法均有其自身的优缺点,应根据研究目的和具体情况综合应用。
1. 形态学性状分析形态学性状是指生物个体的形态特征,如株型、叶形、花形、果实形态等。
这些性状可以通过对实验材料的观察和测量进行分析。
形态学性状分析是一种简单易行、直观直觉、经济实用的评估方法,其缺点是测量的精度受外部因素的影响较大,而且无法反映种间和基因水平上的分化。
2. 生物化学性状分析生物化学性状是指生物体内的化学成分和代谢产物,如蛋白质、酶、糖类、维生素、花色素等。
这些性状可以通过生化分析技术进行测定。
生物化学性状分析可以反映品种间和基因水平上的差异,但其缺点是分析过程需要较高的技术水平和耗时较长的实验周期。
玉米籽粒突变体dek101的表型分析和精细定位
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2020, 46(12): 1831-1838 / ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9 E-mail: zwxb301@本研究由国家自然科学基金项目(31421005)资助。
This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31421005).*通信作者(Corresponding author): 白光红, E-mail: bgh601@ **同等贡献(Contributed equally to this work)第一作者联系方式: 宋欣冉, E-mail: songxinran916@; 胡书婷, E-mail: hushutingcau@Received (收稿日期): 2020-03-17; Accepted (接受日期): 2020-07-02; Published online (网络出版日期): 2020-08-18. URL: https:///kcms/detail/11.1809.S.20200818.0903.002.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.03017玉米籽粒突变体dek101的表型分析和精细定位宋欣冉1,** 胡书婷2,** 张 凯2 崔则瑾2 李建生2 杨小红2 白光红1,*1新疆农业大学, 新疆乌鲁木齐830052; 2中国农业大学 / 国家玉米改良中心 / 农业农村部玉米生物学重点实验室, 北京100193摘 要: 籽粒作为玉米储藏器官, 其发育程度和物质储存直接影响玉米的产量和品质。
本研究在玉米双单倍体系选育过程中发现可稳定遗传的籽粒缺陷突变体, 命名为defective kernel 101 (dek101)。
玉米籽粒皱缩突变体sh2021_的表型分析和基因定位
任文闯, 王欣, 张亚辉, 等. 玉米籽粒皱缩突变体sh2021的表型分析和基因定位[J]. 华南农业大学学报, 2023, 44(5): 750-759.REN Wenchuang, WANG Xin, ZHANG Yahui, et al. Morphological characterization and genetic mapping of shrunken endosperm mutant sh2021 in maize[J].Journal of South China Agricultural University, 2023, 44(5): 750-759.玉米籽粒皱缩突变体sh2021的表型分析和基因定位任文闯 ,王 欣,张亚辉,汤蕴琦,黄 君(华南农业大学 农学院, 广东 广州 510642)摘要: 【目的】分析玉米籽粒皱缩突变体的表型特征并进行籽粒相关基因的精细定位,为揭示该基因调控玉米籽粒发育的分子机制奠定基础。
【方法】以玉米自交系‘B73’种植过程中籽粒自发突变个体为材料,命名为shank2021(sh2021),对其形态学和细胞学特征进行观察;构建分离群体,通过混合群体分离分析法(Bulked segregant analysis ,BSA)对基因进行初步定位,筛选交换单株进一步缩小定位区间,最后结合转录组测序及基因功能注释推测控制籽粒缺陷性状的候选基因。
【结果】与野生型相比,sh2021籽粒凹陷皱缩、颜色加深、籽粒排列不规则,且百粒质量降低。
扫描电镜观察发现,与野生型相比,sh2021胚乳细胞和淀粉粒均显著变小,且淀粉粒大小不均匀。
遗传分析结果表明,sh2021是由单个隐性基因突变所致。
利用BSA 分析方法将目的基因定位在3号染色体末端约13.25 Mb 区域。
进一步扩大分离群体筛选交换单株,将目的基因定位在标记ID5与I D 9之间的529.60 k b 范围。
水稻叶色突变体的光合和生理生化特性研究的开题报告
水稻叶色突变体的光合和生理生化特性研究的开题报告
一、研究背景及意义
水稻是我国重要的粮食作物之一,近年来随着对水稻产量和品质要求的不断提高,新品种的选育变得越来越关键。
而叶色突变体则是一类变异营养性的重要材料,其在
光合、生长发育和逆境适应等方面均存在显著的生理和生化差异,因此对其进行深入
的研究有助于了解水稻的生长发育机制,提高育种效率,提高作物产量和品质,实现
粮食安全和农业可持续发展。
二、研究内容及方法
本研究选取数种水稻叶色突变体为研究对象,包括绿叶、黄叶和红叶等类型,比较其与普通绿色叶子水稻在光合和生理生化方面的差异,探究其叶色突变的遗传基础
和生理机制。
具体研究内容和方法如下:
1.测定叶片光合参数
选取变异营养性较为明显的突变体,测定其叶片的光合速率、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等参数,比较各类型水稻叶片的光合特性,并探究其差异的生理生化基础。
2.测定叶片生理生化参数
测定各类型水稻叶片的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛含量等生理生化参数,比较其差异,并分析其在叶色突变机制中的作用。
3.基因定位和生物信息学分析
对发现的叶色突变基因进行基因定位,比较其DNA序列、蛋白质结构、功能等
差异,并利用生物信息学工具预测蛋白质功能和相互作用网络,解析其遗传基础和分
子机制。
三、研究预期成果
通过上述研究内容和方法,本研究预期能够深入了解水稻叶色突变体的光合和生理生化特性,并探究其差异的生理生化基础和分子机制,揭示其叶色突变的遗传基础
和生理机制,为水稻育种提供理论支持和实际应用价值。
玉米籽粒发育突变体emp35_的表型分析与基因定位
第43卷 第2期2024年 3月Vol.43 No.2Mar. 2024,85~92华中农业大学学报Journal of Huazhong Agricultural University玉米籽粒发育突变体emp35的表型分析与基因定位刘津1,2,汤艳芳3,杜何为1,张祖新21.长江大学生命科学学院,荆州434023;2.华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室,武汉430070;3.湖北中医药大学检验学院,武汉430065摘要 为解析玉米籽粒形成的遗传基础,探究Emp35基因在玉米籽粒发育中的作用,对籽粒缺陷突变体empty pericarp35(emp35)进行表型鉴定、胚乳细胞显微观察、胚乳贮藏物质含量测定及图位克隆。
结果显示:突变体籽粒发育缓慢,明显小于同期发育的正常籽粒,成熟籽粒干瘪呈空皮状;胚乳细胞显微观察发现emp35的胚和胚乳发育严重滞后,胚乳细胞中线粒体结构异常;淀粉和蛋白质积累减少;F 2代分离果穗上正常籽粒与发育缺陷籽粒呈3∶1分离,表明籽粒缺陷表型由单个隐性核基因突变所致。
采用集团分离分析法(bulked segregant analysis , BSA ) 将Emp35定位于第8染色体 127.90~163.36 Mb 区间,在该区间内开发了4个InDel 标记,连锁作图将Emp35精细定位于139 571 117~146 176 858区间。
关键词 玉米(Zea mays L .); 籽粒发育; 集团分离分析法; 基因定位; 表型鉴定中图分类号 S513.3 文献标识码 A 文章编号 1000-2421(2024)02-0085-08玉米籽粒产量由单位面积穗数、每穗粒数和籽粒质量3个因素构成。
籽粒质量由籽粒库容和胚乳充实程度所决定[1],籽粒发育与充实程度影响籽粒产量。
玉米籽粒发育包括胚胎发育、胚乳细胞分化和贮藏物质积累3个关键过程,每个发育过程都受众多基因调控。
目前,研究者已经克隆了百余个控制籽粒发育进程的基因[2]。
大豆类病变皱叶突变体NT301遗传分析和2对基因定位
大豆类病变皱叶突变体NT301遗传分析和2对基因定位王亚琪;徐海风;李曙光;傅蒙蒙;余希文;赵志鑫;杨加银;赵团结【期刊名称】《作物学报》【年(卷),期】2024(50)4【摘要】通过研究类病变突变体,挖掘抗病基因,利用分子设计育种的方法快速培育优良抗病大豆新品种,可减轻化学农药对环境的污染,降低病害的抗药性。
本研究以^(60)Coγ诱变获得的类病变皱叶突变体NT301为父本,分别与W82、KF1和KF35进行杂交,构建了F_(2)和F_(2:3)分离群体,通过SSR标记和SNP分析,将目标基因1(rl1)缩小到18号染色体937 kb区间内,包含66个候选基因,将目标基因2(rl2)缩小到8号染色体130 kb区间内,包含15个候选基因。
接着,本研究利用基因芯片技术对近等基因系进行了基因表达谱研究,得到了差异表达基因参与的KEGG调控通路。
另外对8号染色体的15个候选基因进行半定量与荧光定量RT-PCR表达分析发现,只有基因Glyma.08G332500在突变体NT301与野生型中的差异达到了4倍,推测Glyma.08G332500基因是突变体NT301的候选基因。
【总页数】12页(P808-819)【作者】王亚琪;徐海风;李曙光;傅蒙蒙;余希文;赵志鑫;杨加银;赵团结【作者单位】江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所/淮安市农业生物技术重点实验室/农业农村部淮河下游种质创制重点实验室;南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心(南京)/农业农村部大豆生物学与遗传育种重点实验室(综合)/作物遗传与种质创新国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】S51【相关文献】1.水稻窄叶突变体nl(t)的遗传分析与基因定位2.水稻窄叶突变体nal7-2(t)的遗传分析和基因定位3.一个水稻斑马叶突变体的遗传分析和基因定位4.水稻叶色突变体ygr的遗传分析与基因定位5.水稻类病变突变体cdb的遗传分析与基因定位因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
一个新的玉米Bt2基因突变体的遗传分析和分子鉴定
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2022, 48(3): 572−579/ ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9E-mail: zwxb301@本研究由国家自然科学基金项目(U1804235, 31771800)和河南农业大学科技创新基金项目(KJCX2020A04)资助。
This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (U1804235, 31771800) and the Science and Technology Innovation Fund of Henan Agricultural University (KJCX2020A04).*通信作者(Corresponding author): 陈洪宇, E-mail: chenhongyu@第一作者联系方式: E-mail: 158********@Received (收稿日期): 2021-01-19; Accepted (接受日期): 2021-06-16; Published online (网络出版日期): 2021-07-19. URL: https:///kcms/detail/11.1809.S.20210716.1506.004.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.13005一个新的玉米Bt2基因突变体的遗传分析和分子鉴定徐宁坤 李 冰 陈晓艳 魏亚康 刘子龙 薛永康 陈洪宇* 王桂凤河南农业大学农学院 / 省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室, 河南郑州 450002摘 要: 玉米籽粒发育调控机制的研究对于玉米产量与品质性状的遗传改良十分重要。
本研究鉴定了一个新的转座子插入的籽粒皱缩突变体5601Q , 遗传分析表明其籽粒缺陷稳定遗传且为单基因隐性突变。
玉米花序分生组织组织基因定位
简化基因组SLAF-seq技术对玉米突变体材料基因定位研究近期,四川农业大学玉米研究所使用简化基因组SLAF-seq技术对玉米突变体材料成功进行了基因定位研究,该成果被成功发表在国际知名期刊《Euphytica》上。
玉米是遗传研究的重要模式植物,玉米的花序是重要的生殖器官,花序的发育是玉米整个生命周期中极为重要和关键的发育时期,同时也是最为复杂的发育过程。
从自育普通玉米自交系分离得到一个自然突变体fea*-9LB030,凭借简化基因组SLAF技术对该突变体重要性状基因进行定位分析。
一、材料与方法1.1 群体构建母本自然突变体fea*-9LB030和父本野生系18–599杂交,后代F1花序表现为野生型,F2代分离群体中突变型与野生型的分离比例为1:3,且回交群体中突变型与野生型的分离比为1:1,结果表明,fea*-9LB030突变性状受一对隐性基因控制。
最后得到F2群体1130株,利用F2群体中构建极端混池群体,突变体混池50株,野生型混池50株。
1.2. 简化基因组文库构建和测序本研究SLAF-seq以玉米ZmB73为参考基因组,进行生物信息学预分析,最佳限制性内切酶为EcoR I +NlaIII+MseI,构建SLAF文库的DNA片段为330–380 bp。
Illumina Hiseq 2500测序。
1.3 关联分子标记分子标记符合Ratio_ab≥ 2被归类Diff_markers,区域中含有3个以上连续Diff_markers被认为性状关联候选区域。
Mab表示源于母本的ab群体的深度,Pab 表示源于父本的ab群体的深度,Ratio_ab=Mab/Pab二、结果分析2.1 数据分析测序数据得到1.71Gb,包括21,328,316有效单端80bp的reads。
亲本测序深度分别为10×,子代混池测序深度为50×,Q20 值为78 %。
SLAF标签数为56,635,SLAF标签均匀分布每条染色体,实现了玉米基因组的简化效果。
两个水稻叶色突变体的鉴定和基因定位的开题报告
两个水稻叶色突变体的鉴定和基因定位的开题报告一、研究背景:水稻(Oryza sativa L.)是我国重要粮食作物之一,是我国主要的食品作物之一,也是世界上最重要的粮食作物之一。
随着人口的增加和生活水平的提高,对水稻的需求也在不断增加。
因此,提高水稻产量和品质,以满足人们需求,已成为目前水稻育种的主要研究方向之一。
水稻的叶色是水稻生长发育过程中的一个重要指标,也是水稻叶绿素合成和代谢的反应之一。
然而在育种过程中,有时会出现水稻叶色发生突变的情况,这可能对水稻的生长发育和产量产生负面影响。
因此,对水稻的叶色突变体进行鉴定和基因定位,对于深入了解水稻的叶色形成机理,提高水稻品质和产量具有重要意义。
二、研究目的:本研究旨在对两个水稻叶色突变体进行鉴定和基因定位,以研究其叶色形成机理和对水稻生长发育和产量的影响,为水稻育种提供理论依据和实践经验。
三、研究内容:1. 对两个水稻叶色突变体进行外观观察和鉴定,分析其叶绿素合成和代谢的差异;2. 利用基因组学、遗传学、生物化学等方法对这两个突变体的基因进行定位和功能鉴定,探究其叶色形成机理;3. 对比分析这两个突变体与野生型水稻在形态、植株生长和发育、生理生化特性、农艺性状等方面的异同;4. 在不同生态条件下对这两个突变体的生长发育和产量进行场试,验证其对水稻生长发育和产量的影响;5. 对这两个突变体的遗传育种利用进行探讨,为水稻育种提供理论依据和实践经验。
四、研究意义:1. 探究水稻叶色形成的机理,对水稻育种具有重要意义;2. 鉴定和基因定位水稻叶色突变体,可以为深入了解水稻叶色形成机理提供新的思路和方法;3. 研究水稻叶色突变体对水稻生长发育和产量的影响,可以为水稻育种提供理论基础和实践经验;4. 在育种过程中利用这两个突变体,可以加速水稻优异品种的选育和培育。
水稻叶色突变体及其基因定位、克隆的研究进展
本文综述了近年来水稻叶色突变体的发掘、 遗传研究 、 基
因定 位 与 克 隆 , 及 根据 对 克 隆 的 叶 色 突变 基 因的 功 能研 究 , 以
总结 了水稻 叶色突变的分子机制 。希望能对未来水稻新的叶 色突变体的研究提供帮助 。
李 育红 ,王 宝和 戴 正元 , ,李 爱宏 赵 步 洪 左 示敏 , , ,陈忠祥 ,张 洪熙 , 学彪 , 潘 一
(. 1 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室 , 江苏扬州 2 50 20 9; 2 江苏里下河地区农业科学研究所/ . 国家水稻改 良中心南 京分 中心 , 江苏扬 州 25 0 ) 2 0 7 一
1 水 稻 叶 色 突 变体 的分 类 与 来 源 1 1 水 稻 叶 色突 变体 的 表 型 与 分 类 .
径、 叶绿体的结构功能和遗传发育调控机理 、 作物标记性状等 研究的理想材料 。水稻( r asta 是世界上最重要的 Oy av ) z i 粮食作物之 一 , 是研究植 物功能基 因的模式作物 , 也 水稻 全
生, 研究方 向为水 稻遗 传育 种。Tl ( 54 89 2 3 ;E—m i e: O l ) 7 7 16 a: l
y l 0 5@ y h o c m. n。 hi 0 2 ao .o c
体较为直观、 简便 , 故一般根据 突变体苗期的叶色表型加以分
通信作者 : 学彪 , 潘 54 e: 0 1 )
研究 进 展 。
关键词 : 稻 ; 水 叶色突变体 ; 定位 ; 克隆 ;突变机理 中 图分 类 号 : S一1 文 献 标 志 码 : 文 章 编 号 :0 2—10 (0 10 0 3 0 A 10 32 2 1 )2— 0 4— 6
植物遗传学中的基因突变
植物遗传学中的基因突变植物遗传学是研究植物遗传现象及其变异规律的学科,而基因突变则是其中一个重要的研究内容。
基因突变是指基因序列发生改变,从而导致遗传信息的突变。
在植物遗传学中,基因突变的发生与植物的遗传性状、种质改良以及进化等方面密切相关。
一、基因突变的形成基因突变的形成可分为自发突变和诱变两种方式。
1. 自发突变自发突变是指基因序列的改变在自然环境下发生的现象。
自然界中存在着各种各样的突变原因,如自然辐射、化学物质的作用、病毒感染等。
这些因素对植物基因组的稳定性产生不利影响,进而导致基因序列的改变。
2. 诱变诱变是指通过人为手段诱导植物基因发生改变的过程,目的是为了产生新的遗传变异。
诱变剂可通过物理因素(如辐射)或化学因素(如化学物质)作用在植物基因组上,引发基因序列的改变。
二、基因突变的类型基因突变的类型多样,常见的有点突变、缺失突变、插入突变、倒位突变等。
1. 点突变点突变是指基因序列中个别碱基的改变,如碱基替换、插入或缺失等。
点突变可导致氨基酸序列发生改变,进而影响蛋白质的结构和功能。
2. 缺失突变缺失突变是指基因序列中有一个或多个碱基缺失的现象。
缺失的碱基可以导致染色体结构的改变,从而产生新的遗传变异。
3. 插入突变插入突变是指外源DNA片段被插入到基因序列中的现象。
插入突变会导致基因序列的改变,进而影响基因的表达和功能。
4. 倒位突变倒位突变是指基因序列的一部分发生逆向的改变,导致基因组结构的变化。
倒位突变可引发染色体的重组,进而导致新的遗传变异形成。
三、基因突变的影响基因突变对植物的遗传性状、种质改良以及进化等方面产生重要影响。
1. 遗传性状基因突变可导致植物遗传性状发生变化,从而影响植物的表型特征。
一些突变可能导致植物出现新的性状,为种质改良提供了有利的遗传变异。
2. 种质改良基因突变是植物育种中的重要资源,通过引入和利用基因突变可以创造新的品种。
突变体可作为遗传育种材料,通过选育和配合甚至转基因技术,可以培育出具有优质、抗病虫害等特点的新品种。
一份玉米显性矮杆突变体的遗传分析
25 0 ) 20 9
摘 要 : 玉米 自交 系 Mo7的 杂 交 后 代 中 , 现 了一 份 玉 米 矮 杆 突 变 材 料 , 突 变 材 料 表 现 为 节 间 缩 短 、 株 严 重 在 1 发 该 植 矮 化 、 生 、 器 官 发 育 异 常 。该 突 变 株 与 不 同 核 背 景 玉 米 自交 系 ( o7 B 3 B 7和 W2 ) 交 衍 生 的后 代 群 体 中 , 簇 花 M 1、7 、7 2杂 出现 了矮 杆 株 与 株 高 正 常 株 两 种 类 型 , 杆 株 数 与 株 高 正 常株 数 的 比 例 为 1 1 矮 : 。分 离 群 体 中株 高 正 常 的 植 株 自交 , 后 代 株 高 均 正 常 。鉴 于 突 变 表 型 是 在 F 出现 , 时 结合 多 年 多点 田 间 表 型 调 查 的 数 据 , 步 推 断 该 矮 杆 性 状 是 由显 性 . 同 初 单 基 因 控 制 。利 用 S R分 子 标基 因 的 克 隆 工 作 奠 定 了 基 础 。 S 将 为 关键词 : 玉米 ; 性 矮 杆 突 变 体 ; 传 显 遗
a dn r a p eo p ee d n f d T esgeai aoi 1 d a l t) 1 nr a pat) A d inl ,rg— n om l hn t e r ie ti . h rgt nrt ( w r pa s : ( o l l s . d io ay poe y w ie e o i s f n m n t l
a trsi fs ot n d i t r o e, b o ma n o e c n e, ea i g f we i g, t. n t e s g e ai g p p l t n wh c c eit o h re e n e n d a n r l if rs e c d l yn o rn ec I h e r g tn o u ai ih c l l o we e g n r td fo t e mu a tco s d wi i e e ie i b e ie o 7, 7 B 7 a 2 p a t t wa r e e ae m h tn r se t df rntmaz n r d l sM 1 B 3, 7 nd W 2, ln swi d r r h n h f
玉米矮化突变体gad39的遗传分析与分子鉴定
作物学报ACTA AGRONOMICA SINICA 2022, 48(4): 886-895 / ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9E-mail: zwxb301@DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.13026玉米矮化突变体gad39的遗传分析与分子鉴定刘磊**詹为民**丁武思刘通崔连花姜良良张艳培*杨建平*河南农业大学农学院, 河南郑州 450002摘要: 株高决定了玉米的种植密度和抗倒伏性, 进而影响产量和品质, 是玉米育种中重要的选择性状之一, 因此对控制玉米株高相关基因的遗传和分子机制的研究具有重要意义。
本文对源自玉米自交系Mo17的矮化自然突变体gad39进行了表型鉴定、细胞学观察、遗传分析、基因定位和赤霉素(GA3)处理等研究。
田间种植条件下, 整个生育期gad39的株高都明显矮于野生型Mo17, 吐丝期仅100.00 cm, 与野生型的192.60 cm相比, 下降了48.08%, 差异达到极显著水平; 进一步分析发现gad39的雄穗长度显著变短, 节间数目显著减少。
扫描电镜观察发现, 茎秆纵向细胞的宽度和长度显著变小。
雄穗变短、节间数目减少和纵向细胞变小是导致gad39植株矮化的主要原因。
除植株矮化外, gad39分蘖数增加, 穗位降低, 茎秆变细, 叶片变短和雌穗变短。
遗传分析表明, gad39的突变表型由1对隐性核基因控制, 将控制矮化性状的基因定位在3号染色体长臂td4和td6标记之间。
这2个标记之间的物理距离为15.34 kb,其间包含一个控制植株矮化的基因D1/ZmGA3ox2。
测序发现, gad39中的D1基因具有10个InDels和21个SNPs, 导致外显子中4个氨基酸的变异。
gad39的突变位点与已报道的dwarf1、d1-4、d1-6016和d1-3286突变体不同, 是D1基因一个新的等位突变体。
水稻短根白化突变体sra1生理生化分析及基因定位
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2019, 45(4): 556 567/ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9E-mail: zwxb301@本研究由国家自然科学基金项目(31771750)和重庆市基础研究与前沿探索项目(cstc2018jcyjAX0424)资助。
This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31771750) and the Basic Research and Frontier Exploration Projects of Chongqing City (cstc2018jcyjAX0424).*通信作者(Corresponding author): 王楠, E-mail: wangnan_xndx@第一作者联系方式: E-mail: 985959967@Received(收稿日期): 2018-07-29; Accepted(接受日期): 2018-12-24; Published online(网络出版日期): 2019-01-07. URL: /kcms/detail/11.1809.s.20190103.0929.007.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.82041水稻短根白化突变体sra1生理生化分析及基因定位张莉莎 米胜南 王 玲 委 刚 郑尧杰 周 恺 尚丽娜 朱美丹 王 楠*西南大学水稻研究所 / 西南大学农业科学研究院, 重庆 400715摘 要: 叶色突变体是研究光合作用及叶绿素合成与降解途径的理想材料, 有助于了解高等植物叶绿体发育和光合作用的调控机制。
利用甲基磺酸乙酯(EMS)处理西农1B, 获得一个短根白化突变体sra1 (short radicle and albino 1), 从出芽至第三叶期叶片始终为白色, 胚根较同时期野生型明显变短。
谷子黄绿叶突变体ygl7的精细定位及候选基因分析
谷子黄绿叶突变体ygl7的精细定位及候选基因分析连世超;韩康妮;杜晓芬;王智兰;李禹欣;李颜方;成锴;张林义;王军【期刊名称】《华北农学报》【年(卷),期】2024(39)2【摘要】叶色突变体是研究C4光合途径及叶绿素代谢机制的理想材料。
为了研究谷子黄绿叶突变的分子机制,为黄绿叶基因的功能研究及叶绿素代谢的分子机制解析奠定基础,在长农35号甲基磺酸乙酯(EMS)突变体库中鉴定到1份可稳定遗传的谷子黄绿叶突变体ygl7,并对突变体及野生型进行农艺性状调查、光合色素含量及光合参数测定、叶绿体超微结构观察;同时对突变体叶色进行遗传分析,采用BSA 法进行基因初定位,利用F_(2)群体进行精细定位,并根据功能注释结合RNA-Seq预测候选基因。
采用qRT-PCR进行表达模式分析,采用酵母双杂交试验进行蛋白互作验证。
结果表明,与野生型相比,ygl7苗期、拔节期叶片呈明显黄绿色,抽穗期逐步转为浅绿色,ygl7整个生育期叶绿素含量及光合速率都显著低于野生型,且叶绿体结构出现异常。
遗传分析表明,ygl7黄绿叶表型由1对隐性单基因控制,基因精细定位将黄绿叶基因定位于第Ⅶ染色体434.9 kb区间内,候选基因分析预测编码原卟啉Ⅸ镁鳌合酶Ⅰ亚基的Seita.7G290300为调控黄绿叶的候选基因。
qRT-PCR结果显示,Seita.7G290300在叶片中高表达,且在突变体中的表达量低于野生型;叶绿素合成途径(CHLD、CHLI)和光系统(LHCB1、LHCB6)相关基因在突变体中均下调表达。
酵母双杂交试验表明,SiYGL7与MORF_(2)存在互作。
【总页数】12页(P27-38)【作者】连世超;韩康妮;杜晓芬;王智兰;李禹欣;李颜方;成锴;张林义;王军【作者单位】山西农业大学谷子研究所;山西省后稷实验室【正文语种】中文【中图分类】S515.03;Q78【相关文献】1.一个新的水稻黄绿叶突变体的遗传分析及突变基因的精细定位2.水稻黄绿叶突变体ygl209的遗传分析与目标基因精细定位3.水稻ygl80黄绿叶突变体的遗传分析与目标基因精细定位4.水稻黄绿叶突变体yellow-green leaf 4的表型鉴定及候选基因定位和功能分析5.水稻黄绿叶突变体w08(YGL)基因精细定位与功能分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
一个新的水稻温敏感叶色突变体基因定位分析
一个新的水稻温敏感叶色突变体基因定位分析祁鲁;刘晓;陈佳颖;林冬枝;董彦君;徐建龙【期刊名称】《核农学报》【年(卷),期】2010()2【摘要】粳稻品种嘉花1号种子经60Coγ射线辐照后,筛选得到一个温敏感叶色突变体MR20。
该突变体的幼苗叶色在较低温度(20℃)下呈黄白色,并随着温度升高叶色由黄白逐渐转绿,其临界温度约为22.5℃,在低温(20℃)和高温(32℃)条件下叶绿素含量也存在显著差异,表明该突变体为低温导致叶绿素合成受阻的温敏感叶色突变体。
遗传分析表明该突变体性状受一对隐性核基因控制,暂命名为tsc(t)。
以该突变体与籼稻9311杂交的F2群体作为定位群体,利用SSR分子标记将tsc(t)基因初步定位在水稻第3染色体短臂上的分子标记RM231和RM14407之间,其遗传距离分别为1.5cM和0.5cM。
随后,进一步扩大F2群体将该tsc(t)基因定位在分子标记MM0541和RM14407之间的约440kb内。
【总页数】5页(P220-224)【关键词】水稻;基因定位;温敏感;叶绿素缺失突变体【作者】祁鲁;刘晓;陈佳颖;林冬枝;董彦君;徐建龙【作者单位】上海师范大学生命与环境科学学院植物遗传与功能基因研究室;中国农业科学院作物科学研究所【正文语种】中文【中图分类】S888.2【相关文献】1.一个新水稻低温敏感叶色突变体tcm11的鉴定及基因定位 [J], 王文娟;吴兰兰;雷晓庆;赵怀玉;林冬枝;董彦君2.一个新水稻温敏感叶色突变体的遗传分析及其基因分子定位 [J], 陈佳颖;赵剑;刘晓;李超;林冬枝;董彦君;叶胜海;张小明3.水稻温敏感叶色突变体研究进展 [J], 刘艳霞;林冬枝;董彦君4.一个水稻苗期温敏感白色条斑叶突变体的遗传分析及基因定位 [J], 李超;林冬枝;董彦君;叶胜海;张小明5.一个新的水稻窄叶突变体的遗传分析和基因定位 [J], 李娟;李东宣;甘树仙;冯德党;朱骞;熊海波;张小玲;陈丽娟因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
植物遗传资源学报2018,19(6):1205⁃1209Journal of Plant Genetic ResourcesDOI:10.13430/ki.jpgr.20180326001玉米叶色突变体遗传分析及基因定位王 飞,段世名,李 彤,王荣纳,陶勇生(河北农业大学农学院/国家玉米改良中心河北分中心/华北作物种质资源教育部重点实验室,保定071001)收稿日期:2016⁃03⁃26 修回日期:2018⁃04⁃09 网络出版日期:2018⁃09⁃20URL :http :// /kcms /detail /11.4996.S.20180920.1435.001.html 基金项目:河北农业大学创新创业项目(2017096);国家粮食丰收增收科技创新专项(2017YFD0300901⁃04)第一作者研究方向为玉米遗传育种㊂E⁃mail :462188997@通信作者:陶勇生,研究方向为玉米遗传育种㊂E⁃mail :yshtao2016@ 摘要:玉米叶色与叶绿体及结构相关,调控光合产量,因而对调控叶色基因的遗传研究或克隆将有助于玉米光合产量的遗传改良和植物光合作用理论机制的解析㊂本研究以玉米W22::Mu 介导的综31为遗传背景的导入系群体为材料,获得了细胞核单隐性基因控制㊁叶绿体结构和数目异常㊁色素缺失和PSII 显著降低的叶色突变体㊂使用覆盖B73基因组的SSR 标记将突变位点定位于约2.95Mb 区间(bnlg1863~umc2075)㊂基于区段标记开发和1200单株分离群体将突变位点精细定位于约900kb 区间(B73RefGen_V4;S1~S7区间),经区段内基因表达和功能分析获得了候选基因Zm00001d010000,该基因编码硫氧还蛋白,与突变体表型形成相关㊂该研究将为光合产量的遗传改良和植物光合作用理论机制解析提供重要的基因或标记资源㊂关键词:玉米;叶色;突变体;基因定位Fine Mapping and Candidate Gene Analysis ofLeaf Color Mutant in MaizeWANG Fei,DUAN Shi⁃ming,LI Tong,WANG Rong⁃na,TAO Yong⁃sheng(College of Agronomy ,Hebei Agricultural University /Hebei Sub⁃center of National Maize Improvement Center /North China Key Laboratory for Crop Germplasm Resources of Education Ministry ,Baoding 071001)Abstract :The leaf color of maize is associated to the content and structure of chloroplast,which is the com⁃partment and of importance in photosynthesis.Genetic analysis and isolation of genes that control the leaf color will provide insights in the genetic improvement for photosynthetic yield and exploration of the theoretical mechanism.In this study,by screening for maize mutants generated by W22::Mu in introgression lines with genetic back⁃ground of Z31,we obtained a leaf color mutant with the abnormal chloroplast,lack of pigment and the reduction of PSII,which was controlled by a single recessive locus.By the low⁃resolution genetic mapping using the SSR mark⁃ers,this mutation locus was mapped to a 2.95Mb interval(B73RefGen_V4;bnlg1863⁃umc2075).Furthermore,this locus was finely mapped to a ~900kb interval(B73RefGen_V4;S1⁃S7)by 1200individuals plants fromBC 6F 2and developed SSR.Taking advantage of gene annotation and expression analysis,we identified a strong candidate gene Zm00001d010000that encodes for thioredoxin.Thus,the study could provide genetic materialand the selection markers that become valuable in theoretical and applied research for increasing photosyntheticyield.Key words :maize;leaf color;mutant;fine mapping 玉米是重要的粮食和饲料作物,也是遗传学和育种学理论与实践应用的模式作物,因而对玉米叶色突变体进行遗传研究或基因克隆将为禾谷类作物光合产量的提高和遗传改良提供有益信息㊂叶色变植 物 遗 传 资 源 学 报19卷异决定于色素(主要包括:叶绿素和胡萝卜素)含量及比率[1],而叶绿素决定植物功能叶片对光的吸收㊁传递和能量转换[2],因而叶色变异调控光合效率㊂类胡萝卜素是一种辅助色素,能促进叶片光形态建成,调控PSII系统效率[3]㊂叶绿体是植物光合作用器官,其数目和结构变异将直接影响光合作用效率㊂因而对叶肉细胞的叶绿体数目及结构㊁色素含量和PSII效率的检测和评价,将为本研究叶色突变体遗传和突变位点候选基因预测提供帮助㊂叶色突变是植物发生频率较高的变异,是由细胞核基因或叶绿体基因或者二者互作共同控制的遗传[4]㊂研究表明,叶色变异受原质体分化㊁编码光系统蛋白的基因㊁叶绿体基因㊁蛋白质转运转录因子和多亚基复合物装配调控因子等相关基因调控[5],预示了植物叶色遗传研究的复杂性和艰巨性㊂叶绿素途径和类胡萝卜素途径的基因全部被克隆[6⁃11],而且已分离和克隆了至少210个与玉米叶色相关基因或QTL位点,其中18个与本研究突变体表型类似的叶色突变位点/基因被克隆(https:///)㊂尽管这些为玉米叶色变异遗传研究提供指导,但可能还不完全,或许本研究将作为叶色变异遗传和生物学研究的一个重要补充㊂本研究基于本课题组前期创制的叶色突变体[12],属于细胞核单隐性基因控制,以及叶绿体结构异常㊁色素缺失和PSII显著降低的性状变异类型,与报道相似突变体存在差异,开展了该叶色突变体位点的精细定位,旨在为玉米叶色变异研究和作物光合作用理论机制提供有益信息㊂1 材料与方法1.1 植物材料以玉米自交系综31(Z31)与W22::Mu杂交经M2表型鉴定获得叶色突变体(2008年,保定),突变体家系野生型与Z31连续回交到BC6F1,将其自交获得BC6F2用于突变体的遗传分析(2011⁃2015年,保定),以及生理生化指标㊁叶片亚细胞结构鉴定和观察㊂使用BC6F2及其自交果穗后代用于突变位点定位(2015⁃2016年,保定)㊂1.2 叶肉细胞叶绿体数目和亚细胞结构观察及叶片色素含量鉴定将BC6F2室内种植取3叶期叶片,将清洗干净的叶片置于载玻片上,使用解剖刀片切割叶横切面,切割叶片于光学显微镜下观察叶肉细胞的叶绿体数目;取3叶期叶片切成1mm×2mm,叶片使用戊二醛处理㊁1%锇酸/Pipes缓冲液固定㊁5梯度乙醇脱水和Epon812包埋剂处理,全部流程和试剂配制按Zavaleta⁃Mancera[13]的方法进行㊂LKB⁃V型切片机(莱卡公司,德国)进行包埋叶片超薄切片,铀铅染色后置于日立H⁃600型电子显微镜(日立公司,日本)观察和成像㊂取3叶期叶片使用Biochemicals叶绿素荧光仪(英国汉莎科学仪器公司,英国)测定光合系统II (PSⅡ)原初光能转化效率比值(Fv/Fm)㊂每个基因型测定20株,而且测定叶片位置保持处于相同或相近部位㊂测定前叶片暗处理20~40min㊂取3叶期叶片各3株,分别为0.1g/株㊂叶片处理和提取液定容参照Arnon[14]的流程㊂将提取液置于比色杯,以95%乙醇为参比液,使用Beekman DU800型分光光度计(Beckman公司,美国)分别读取665nm㊁649nm和470nm的OD值㊂按Arnon[14]的Lichtenihaler法计算叶绿素a含量[A=(13.95×OD665-6.88×OD649)×v/(1000×w)]㊁叶绿素b含量[B=(24.96×OD649-7.32×OD665)×v/(1000×w)]和类胡萝卜素含量[(1000×OD470-2.05×A-114×B)/245],其中,OD㊁v和w分别为光密度值㊁提取液总体积和鲜重㊂以上野生型和突变型株叶片均来自同一BC6F2,而且每个单株取样部位均位于第2叶相同部位㊂1.3 叶色突变位点定位及候选基因预测采用CTAB法[15]提取BC6F2单株DNA㊂利用均匀覆盖B73基因组的963对SSR(SSR,simple sequence repeat)标记筛选突变型与Z31间差异标记,以BC6F2野生型为对照,使用6.00%聚丙烯酰胺凝胶电泳和0.33%硝酸银染检测PCR产物[16]㊂基于突变型与Z31间差异标记,参照基因组B73Ref⁃Gen_V4开发新的SSR标记获得突变位点的标记区间㊂SSR位点寻找使用SSR Hunter软件[17],引物设计使用Primer Premier5.0(http://www.premierbio⁃/),使用这些SSR标记检测目标区段染色体交换系用于突变位点的精细定位㊂基于精细定位区间B73RefGen_V4的基因注释㊁突变体光合作用参数评价和它们在叶片表达数据确认候选基因㊂基因表达数据来源maizeGDB(http://www.maizegdb. org/)㊂区间具有编码基因和叶片中表达基因被视为候选基因㊂使用BLAST(https://blast.ncbi.nlm. /)分析候选基因功能㊂6021 6期王 飞等:玉米叶色突变体遗传分析及基因定位2 结果与分析2.1 突变体遗传分析㊁叶绿体及结构观察㊁叶片色素含量及PSII 值利用分离群体苗期叶片表型遗传分析说明突变性状属于细胞核隐性单基因控制(表1和图1A)㊂叶肉细胞切片显微镜检测显示:突变型相对野生型具有较少数量的叶绿体(图1B㊁C)㊂叶肉细胞亚细胞结构观察表明:突变型相对于野生型的叶绿体较小且数量少,类囊体片层排列紊乱㊁基粒较少(图1D㊁G),因而该突变体属于叶绿体结构变异类型㊂叶片色素含量检测表明:突变型与野生型叶片中叶绿素a㊁叶绿素b㊁类胡萝卜素㊁总叶绿素含量存在极显著差异(P <0.01,图1H),说明该突变体属色素合成缺陷类型;叶绿素荧光仪检测突变型的PSII 值相对野生型较低(P <0.01,图1I),说明突变型叶片PSⅡ系统光能转换和捕光效率较低㊂表1 分离群体的遗传分析Table 1 The genetic analysis in segregation population群体Population 年份Years 野生型/突变型Wild /mutant 卡方值χ2⁃value BC 3F 22012180/550.32BC 6F 22015246/800.04χ21,0.05阈值=3.84A:自左到右分别为W22::Mu ,Z31,以及同一个BC 6F 2的野生型和突变型;B㊁C:分别为野生型和突变型的叶肉细胞(500μm);D㊁E:野生型叶片亚细胞结构(1μm 和200μm);F㊁G:突变型叶片亚细胞结构(1μm 和200μm);H㊁I:**极显著差异A:from left to right⁃W22::Mu ,Z31,wild and mutant type from a same BC 6F 2,respectively,B and C:mesophyll cells for wild and mutant type(500μm),D and E:the leaf subcellular structure for wild type(1μm and 200μm),F and G:the subcellular structure for mutant type(1μm and 200μm),H and I:**significant difference图1 突变体表型㊁叶绿体及结构和色素含量检测Fig.1 The phenotypic variation of chloroplast⁃abnormal mutant2.2 叶色突变位点定位利用覆盖B73基因组的963对SSR 标记检测突变型(BC 6F 2)与Z31间差异,获得了它们基因组间差异位于bnlg1863~umc2075区间,物理距离为2.95Mb(B73RefGen_V4)(图2A)㊂基于B73基因组序列设计SSR 引物筛选获得了4个多态性标记(表2)㊂与此同时,使用6个多态性标记检测约1200单株BC 6F 2群体,获得了6个染色体交换事件,将突变位点定位于S1~S7间,物理距离为900kb(B73RefGen_V4)(图2A),含有9个编码基因㊂其中4个基因是在苗期叶片中表达(图2B ),Zm00001d010000在苗期的叶片中高表达,其他3个基因在苗期叶片中的表达量均较低(图2C),因此将Zm00001d010000作为玉米叶色突变位点的候选基因,具有硫氧还蛋白超家族功能(图2B),与突变体表型形成密切相关㊂表2 用于精细定位开发的SSR 标记Table 2 Thenewly⁃generated SSR primers for fine map⁃ping名称Names 正向/反向Forward /ReverseS1CCAGTGTATTTGTCGTGCG /AAGGCAGGGAGAGTAGGAGA S7AGGGCTATTTGTATTCCGC /ATTGTTGGCTAACCGAGGS9GCAGTTTCTCACAGCCTTACA /GATTCTTCGCATCCACACAT S31AAATCAGTAGCCCGTATCTCC /GGTCGCAAGTAAGTGACGA7021植 物 遗 传 资 源 学 报19卷A:L1~L6分别表示6个染色体重组事件㊂黑框和白框分别表示来自突变型和Z31的基因型㊂No.表示群体数量;B:黑框表示精细定位区段内的编码基因,白框表示候选基因;C:精细定位区段编码基因在叶片中的表达A:L1~L6represent the genotype of recombination events,black and white boxes represent from mutant type and Z31,respectively.No .represent numbers of population,B:black and white boxes represent the genes inside fine mapping interval and structureof candidate gene,C:expression of all encoding genes inside fine mapping interval in leaves at the seedling stage 图2 叶色突变体位点的精细定位及候选基因结构和表达Fig.2 Fine mapping and cloning of the chloroplast⁃abnormal mutant3 讨论3.1 叶色突变位点定位的科学性本研究获得细胞核单隐性基因控制的叶色突变,表型变异与野生型差异显著,而且课题组又使用Z31作为轮回亲本构建了含突变位点的W22::Mu介导导入系BC 6,为突变表型准确鉴定和群体单株遗传背景 噪音”降低奠定了基础,因而可显著提高突变位点定位的准确性和灵敏度[18]㊂导入系与Z31间的基因组差异评价使用了来源于共享B73数据库( /)的SSR 标记,而且广泛应用于QTL 位点定位[19]㊂与此同时,我们用于精细定位区间的SSR 标记开发㊁表型鉴定和精细定位区段内跨叠系构建方法也是被广泛应用的,而且是科学的和有效的方法[20⁃21]㊂所以,本研究结果具有准确性和科学性㊂3.2 候选基因Zm00001d010000与突变体叶色变异的关联经连锁分析我们获得了控制叶色突变体的候选基因Zm00001d010000,编码硫氧还蛋白㊂硫氧还蛋白属于约220个氨基酸的小分子蛋白㊂植物叶绿体含有包括硫氧还蛋白的多种硫氧还蛋白酶系统[22]㊂硫氧还蛋白能与Mg 2+螯合酶CHLI 亚基互作,而Mg 2+螯合酶调控Mg 2+与叶绿素合成前体原卟啉IX 的螯合[23⁃24],因而Zm00001d010000变异影响了叶绿素合成,进而出现突变体色素含量降低的表型;硫氧还蛋白经PLN1蛋白调控叶绿体基因转录和叶绿体发育[25],因而Zm00001d010000变异可能出现突变体PSII 值降低和叶绿体结构异常㊂我们推测Zm00001d010000是调控光合作用的多功能复合体,更精确功能机制需要进一步验证㊂参考文献[1] Mochizuki N,Tanaka R,Grimm B,Masuda T,Moulin M,Smith A G,Tanaka A,Terry M J.The cell biology of tetrapyrroles:a life and death struggle.Trends in Plant Science,2010,15(9):488⁃498[2] 刘贞琦,刘振业,马达鹏,曾淑芬.水稻叶绿素含量及其与光合速率关系的研究.作物学报,1984,10(1):57⁃64[3] Franco A C,Matsubara S,Orthen B.Photoinhibition,carotenoidcomposition and the co⁃regulation of photochemical and non⁃pho⁃tochemical quenching in neotropical savanna trees.Tree Physiology,2007,27(5):717⁃725[4] 吴军,陈佳颖,赵剑,林冬枝,董彦君.2个水稻温敏感叶色突变体的光合特性研究.中国农学通报,2012,28(21):16⁃21[5] 徐培洲,李云,袁澍,张红宇,彭海,林宏辉,汪旭东,吴先军.叶绿素缺乏水稻突变体中光系统蛋白和叶绿素合成特性的研究.中国农业科学,2006,39(7):1299⁃1305[6] 史典义,刘忠香,金危危.植物叶绿素合成㊁分解代谢及信号调控.遗传,2009,31(7):698⁃704[7] 杨伟峰.Mutator 转座子介导的玉米叶色突变体侧翼序列的克隆及遗传分析.保定:河北农业大学,2012[8] Xing S,Miao J,Li S,Qin G,Tang S,Li H,Gu H,Qu L J.Disrup⁃tion of the 1⁃deoxy⁃D⁃xylulose⁃5⁃phosphate reductoisomerase (DXR )gene results in albino,dwarf and defects in trichome initi⁃ation and stomata closure in Arabidopsis .Cell Research,2010,20(6):688⁃700[9] Tripathy B C Pattanayak G K Chlorophyll biosynthesis in higherplants.Advances in Photosynthesis and Respiration,2012,34:63⁃94[10] Bollivar D W.Recent advances in chlorophyll biosynthesis.Photo⁃synthesis Research,2006,90(2):173⁃194[11] 王平荣,张帆涛,高家旭,孙小秋,邓晓建.高等植物叶绿素生物合成的研究进展.西北植物学报,2009,29(3):629⁃636[12] Yang W F,Tian Y H,Wang T T,Wang R N,Tao Y S.Isolating8021 6期王 飞等:玉米叶色突变体遗传分析及基因定位and confirming the MuDR⁃inserted flanking sequences of maize.Cytology&Genetics,2017,51(2):142⁃148[13] Zavaleta⁃Mancera H A,Ortega⁃Ramíreza L G,Jiménez⁃Garcíaa LF,Sánchez⁃Viverosa G,Alarcóna A.Effect of arsenic on chloro⁃plast ultrastructure in Azolla filliculoides Lam.Microscopy andMicroanalysis,2016,22(S3):1206⁃1207[14] Arnon D I.Copper enzymes in isolated chloroplasts.polyphenolox⁃idase in beta vulgaris.Plant Physiology,1949,24(1):1⁃15 [15] Murray M G,Thompson W F.Rapid isolation of high molecularweight plant DNA.Nucleic Acids Research,1980,8(19):4321⁃4325[16] Santos F R,Pena S D,Epplen J T.Genetic and population studyof a Y⁃linked tetranucleotide repeat DNA polymorphism with asimple non⁃isotopic technique.Human Genetics,1993,90(6):655⁃656[17] Kanto T,Takehara T,Katayama K,Ito A,Mochizuki K,KuzushitaN,Tatsumi T,Sasaki Y,Kasahara A,Hayashi putationaland experimental analysis of microsatellites in rice(Oryza sativaL.):Frequency,length variation,transposon associations,andgenetic marker potential.Genome Research,2001,11(8):1441⁃1452[18] Wang L,Zhang Z,Wei L,Zhang D F,Teng F,Tao Y S,Zheng YL.The residual background genome from a donor within animproved line selected by marker⁃assisted selection:impact onphenotype and combining ability.Plant Breeding,2009,128(5):429⁃435[19] Lander E S,Botslein D.Mapping mendelian factors underlyingquantitative traits using RFLP linkage maps.Genetics,1989,121(1):185⁃199[20] 詹晶晶,邢文慧,田玉焕,范子洋,陶勇生.基于掖478导入系的玉米百粒重QTL鉴定.植物遗传资源学报,2015,16(5):955⁃960[21] Zhan J J,Wang F,Xing W,Liu J,Fan Z,Tao Y S.Fine mappingand candidate gene prediction of a major QTL for kernel numberper ear in maize.Molecular Breeding,2018,38(3):27.doi:org/10.1007/s11032⁃018⁃0787⁃0[22] Schürmann P,Buchanan B B.The ferredoxin/thioredoxin systemof oxygenic photosynthesis.Antioxidants&Redox Signaling,2008,10(7):1235⁃1274[23] Balmer Y,Koller A,Del V G,Manieri W,Schürmann P,BuchananB B.Proteomics gives insight into the regulatory function of chloro⁃plast thioredoxins.PNAS,2003,100(1):370⁃375 [24] Luo T,Fan T,Liu Y,Rothbart M,Yu J,Zhou S,Grimm B,LuoM.Thioredoxin redox regulates ATPase activity of magnesiumchelatase CHLI subunit and modulates redox⁃mediated signalingin tetrapyrrole biosynthesis and homeostasis of reactive oxygenspecies in pea plants.Plant Physiology,2012,159(1):118⁃130[25] Arsova B,Hoja U,Wimmelbacher M,Greiner E,Ustün S,MelzerM,Petersen K,Lein W,Börnke F.Plastidial thioredoxin z inter⁃acts with two fructokinase⁃like proteins in a thiol⁃dependent man⁃ner:evidence for an essential role in chloroplast development inArabidopsis and Nicotiana benthamiana.Plant Cell,2010,22(5):1498⁃15159021。