水稻体细胞无性系的建立及其遗传变异的研究

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水稻雄性不育突变体的细胞学研究及遗传分析的开题报告

水稻雄性不育突变体的细胞学研究及遗传分析的开题报告

水稻雄性不育突变体的细胞学研究及遗传分析的开题报告
1. 研究背景
水稻是全球最重要的粮食作物之一,其产量和品质的提高对于全球粮食安全尤为重要。

然而,在水稻生产中,雄性不育系的应用已经成为了一种常见的育种方法。


稻雄性不育系能够通过掩护杂交育种以及增加育种效率等方面发挥作用,因此,对水
稻雄性不育的研究具有重要的意义。

2. 研究目的
本研究的主要目的是研究水稻雄性不育突变体的细胞学特征,梳理其线粒体基因突变及配合因子变异情况,旨在为水稻雄性不育系的遗传机制提供有力的依据。

3. 研究内容与方法
3.1 细胞学特征分析
通过对水稻雄性不育突变体和野生型的花药和花粉进行观察和比较,以探究雄性不育系在花药和花粉发育中的特征表现。

3.2 线粒体基因突变及配合因子变异情况研究
通过PCR扩增和DNA测序等技术,对水稻雄性不育系的线粒体基因组进行测序
分析,发现线粒体基因突变及配合因子变异情况。

4. 预期结果
通过本研究的实验和分析,我们预期得到描述水稻雄性不育突变体的细胞学特征,并发现其线粒体基因突变及配合因子变异情况。

这些结果将为水稻雄性不育系的遗传
机制研究提供有力的依据,促进水稻育种工作的开展。

5. 研究意义
本研究对于水稻雄性不育系的遗传机制研究具有积极的意义。

一方面,通过深入地研究水稻雄性不育系,我们可以探索更好的育种方法,提高水稻产量和品质;另一
方面,对于研究水稻生殖生物学和遗传学的学术界来说,本研究提供了一个新的突破口,为未来的研究提供了新的思路和方向。

植物体细胞无性系变异技术的研究进展

植物体细胞无性系变异技术的研究进展
维普资讯
・23 ・ 8
广 西 农 业科 学
20 0 7年 第 3 8卷 第 3期
植 物 体 细 胞 无 性 系 变异 技 术 的研 究 进 展
陆柳英 莫 饶 李开绵卜 , ,
(. 1 中国 热 带 农 业 科 学 院 热 带 作 物 品 种 资源 研 究所 , 海 南儋 州 5 1 3 ; 2 华 南 热 带 农 业 大 学 农 学 院 , 7 7 7 .
ma l n a i t n c mb n n u a in b e dn e h o o y co e v ra i o i i g m t t r e i g t c n l g .Th s t c n l g s a p id i r e i g mo e a d mo e o o i e h o o y i p l n b e d n r n r e a d t e g e tp o r s e a e b e c e e .I sa h e e n s h v n i fu n e o e p e S l e a d c o r d c n h r a r g e s s h v e n a hiv d t c iv me t a e a n l e c n p o l ’ i n r p p o u — f
ton. I h p pe i n t e a r, t e c t ogy,f nda i f m o e u a ol y a i l nc a t r o a l e a ito n h y ol ou ton o l c l r bi og nd nfue e f c o s ofs m con v ra in i plnt e ebre l ntodu e a sw r ifyi r c d,a hede lpm e nd c r n t t s o e hn o orm ut to n u ag ne i nd t veo nta ur e ts a u ft c ol gy f a i n a d m t e ss

基因改造让水稻实现无性繁殖

基因改造让水稻实现无性繁殖

基因改造让水稻实现无性繁殖
作者:暂无
来源:《新农村》 2019年第2期
最近,美国科学家团队通过基因改造技术,借助种子成功实现了水稻的无性繁殖。

这一成果证明了作物无性繁殖的可行性,是农作物育种领域的一项重大研究成果。

美国加州大学戴维斯分校科学家文凯特森·桑德利森及其同事,首先鉴定出精子细胞携带的基因BABY BOOM1(BBM1) 正是胚胎发生的关键,即使在没有受精的情况下也是如此。

随后, 他们用CRISPR/Cas- 9 技术, 在表达BBM1 基因水稻品系的卵细胞中敲除了该基因,从而去除了卵细胞的减数分裂行为。

最终这些水稻品系能够实现无性繁殖,并且有的品系产生了具有预期遗传多样性的无性系杂种后代。

摘自《科技日报》
(本栏编辑:江平)。

三系不育系水稻遗传多样性的研究的开题报告

三系不育系水稻遗传多样性的研究的开题报告

三系不育系水稻遗传多样性的研究的开题报告
一、研究背景
水稻是全球最重要的粮食作物之一,为全球人口的生存提供了重要的保障。

然而,面临的人口增长、气候变化、环境污染等挑战,使得水稻的生产不但需要应对日益增长的需求,还需要适应复杂变化的环境。

因此,水稻育种至关重要。

随着人类生活水平的提高,对于高品质的稻米需求也越来越高,这就要求育种专家必须充分了解水稻遗传多样性,并在这些基础上提高水稻的生产产量和质量。

二、研究目的
本项目旨在通过对三系不育系水稻遗传多样性的调查研究,进一步认识遗传变异的机理,挖掘潜在的良好遗传资源,为水稻育种提供有力的支持。

三、研究内容
(1)水稻遗传多样性的调查
采用多种分子标记技术对三系不育系水稻的遗传多样性进行调查研究,探索其存在的差异和规律。

(2)不育系与育性系之间的基因表达水平差异的分析
通过RNA-seq等技术,分析和比较不育系和育性系之间基因表达水平的差异,寻找存在的基因表达变化。

(3)遗传多样性的保育
对于遗传多样性丰富的不育系水稻资源进行保育。

四、研究意义
通过对三系不育系水稻遗传多样性的研究,加深对遗传多样性变异机理的认识,为水稻微小基因组遗传学的研究提供数据支持。

同时,挖掘出新的遗传资源,为水稻育种提供新的途径,提高生产效益和稻米品质。

植物体细胞无性系变异研究进展

植物体细胞无性系变异研究进展

摘要
植 物体细 胞无性 系变异 是植物 组织 培养 中的普 遍现象 ,泛 指在植 物细胞 、组织 和器 官培养 过程 中. 培养 细胞 和再生
植株 中产 生的遗传 变异或表观遗传学变异 。植物体 细胞 无性 系变异的发生有其遗传学基础 . 可从形态学 、细胞学 、生物化学和 分子生物学等 多个方 面对其 进行综合检测和鉴定 。植物体 细胞无性系变异是植物育种 的有利 资源 。 但同时也是植物微繁 和遗传 转化工作 中需 要克服 的一大难题 ,一 直被 众多研究者所关 注 。本文分别 从细胞学 和分 子生物学两个层 次综 述了植物体细胞无 性 系变异 的遗 传学基础及其鉴定方法 的研 究进展 . 并就其在植物 品质 改 良中的应用现状 、存在 的问题和应用前景进行 了讨论 。
李晓玲 ’ 丛娟 2 于 晓明3 董英 山 ’ 一, , ,
’ 吉林 省农业 科学 院生物技 术研究 中心 。 长春 1 0 3 03 3 长春工 业大 学生物工 程学 院. 春 1 0 1 长 0 3 2 。东北师 范大学 细胞 与遗传研 究所 植物分 子表 观遗传 学实验 室 。 长春 1 0 2 04 3
杨体 细胞无性系变异研究 中, 也发现了类似的变化( 詹亚
收稿 日期: 0 6 1 -0 接受 日期: 0 7 0 - 7 2 0 . 23 ; 2 0 .42 基金 项 目: 国家 自然 科学基 金( o 3 3 0 6 . 0 9 2 0 、国家 8 3 划( o 2 0 A 0 1 0 和农业 部野 生资源 保护与 利用项 目 N . 0 7 7 8 34 0 5 ) 6 计 N . 0 6 A1 Z 2 ) ’ 通汛 作者 。E mal y d n @c a sc m — i s o g ja .o :

水稻线粒体基因组与细胞质雄性不育研究进展

水稻线粒体基因组与细胞质雄性不育研究进展

遗传HEREDITAS(Beijing)19(5):45~481997水稻线粒体基因组与细胞质雄性不育研究进展涂 朱英国(武汉大学生命科学院,武汉430072)Development of Rice Mitochondrial G enome andCytoplasm Male SterilityTu J un Zhu Y ingguo(College of Life Science,Wuhan University,Wuhan430072)高等植物细胞质雄性不育是一种普遍的生物学现象。

表现雄性不育的植株一般不能产生或释放正常花粉。

细胞质雄性不育性状是通过细胞质遗传的,所以,人们认为细胞质雄性不育性是由线粒体或叶绿体的遗传物质所决定的。

进一步的研究表明,线粒体更有可能是决定细胞质雄性不育的重要因素。

近十多年来,飞速发展的分子生物学为植物细胞质遗传研究提供了许多新方法,如核酸限制性片段长度多态性(以下简称RFL P技术)、克隆和序列分析等方法。

下面我们以水稻为材料,谈谈近年来对水稻线粒体基因组及细胞质雄性不育机理的研究进展状况。

1 线粒体基因组高等植物线粒体基因组的结构相当复杂。

线粒体基因组的大小因植物种类的不同,大约为200kb到2000kb,基本为单一顺序碱基。

水稻线粒体基因组至少在300kb以上。

通过电镜显示,植物线粒体DNA为一个不同大小环状和线状分子的复杂集合体,而且限制性内切酶酶切片段量低于化学计量法所得总量,所以,推测线粒体DNA 是异质结构。

王斌等研究发现,电镜下水稻线粒体DNA为1至156kb的复杂集合体,主要为线状,少数为环状,部分表现为超螺旋形态。

他们通过酶切消化与电镜观察相结合,估算了水稻线粒体DNA的大小,与K ottaram的结果类似,为300kb左右〔1〕。

也有人认为,并不存在同样大小的单一主环结构,线粒体基因组以多个亚基因组环状分子及线状分子存在,利用稀有切点限制酶构建了一个117kb的环状染色体图谱,并对Cox I和atp A进行了精确定位,粗略定位了rm26,Cob2,atp6,rm18基因〔2〕。

植物体细胞无性系变异及其育种上的应用

植物体细胞无性系变异及其育种上的应用

植物体细胞无性系变异及其育种上的应用在Schleiden和Schwann的细胞学基础上,1902年德国Haberlandt提出植物细胞具有全能性(totipotent)的理论,直到二十世纪四十年代,组织培养得以建立。

经众多科学家和学者的不断努力,植物组织培养技术得以完善,被应用于植物生产的众多领域。

植物组织培养(plant tissue culture)是指植物的一个细胞、器官或组织,在无菌条件下,经人工培养,使其最终形成完整的新植株的过程。

虽然植物细胞、器官或组织具有分化成完整的植株的能力已广为人知,但是在未来的几十年里,这仍然被视为科学界的重大问题之一[1]。

1980年,Shepard等[2]发现利用可无性繁殖的植物——马铃薯(Solanumtuberosum)栽培品种“Russet Burbank”的叶肉原生质体培养,可获得突变频率较高的突变体。

随后,Larkin和Scowcroft[3]将这种现象命名为体细胞无性系变异(somaclonal variation)来描述植物细胞组织培养过程中的再生细胞存在的大量变异现象,为体细胞无性系的筛选和新变异来源做了铺垫。

目前,对于体细胞无性系变异的研究已有很多,但仍有许多没有研究清楚的地方,有待后人在这一方面做出更多贡献,并大规模推广应用。

1.体细胞无性系变异的遗传基础体细胞无性系变异是具有遗传基础的,具体表现在染色体变异、基因突变以及转座子激活等方面[4]。

在水稻[5]、小麦[6]和大蒜[7]等植物愈伤组织培养过程中,均发现了染色体数目倍性变异的现象;组培大蒜愈伤组织[8],再生黑麦根尖细胞[9],均发现其中发生了不同类型的染色体结构变异。

袁云香等[10]用含Ac/Ds转座元件的愈伤组织组培,结果6%的再生植株仅含Ac,而Ds因切离而丢失,表明组织培养可获得突变体。

此外,组织培养还会造成植物DNA甲基化的变异,经组织培养的香蕉[11]和豌豆[12]等,研究表明其DNA甲基化水平上升;而在大豆[13]、大麦[14]和草莓[15]上发现,DNA甲基化水平降低。

水稻体细胞无性系雄性不育突变

水稻体细胞无性系雄性不育突变
关键词 水稻; 体细胞无性系; 幼穗培养; 核质互作雄性不育突变体; 恢保关系
M a le Ster ile M utan ts from R ice Somaclones
FAN Shu2Guo L IAN G Cheng2Ye L IU Hong2X ian
(S ou th Ch ina Institu te of B otany , Ch inese A cad em y of S ciences, Guang zhou, 510650)
2 结果与分析
2. 1 颖花直接出芽植株 R1代育性表现 通过颖花直接出芽得到的植株, 按照其小孢子败育主要类型而言, 珍汕97A、农垦58s 和
W 6154s 属典败型, 典败率为97. 68±2. 53%~ 98. 34±3. 57% , 对照为: 97. 82±8. 41%~ 99.
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4期 范树国等: 水稻体细胞无性系雄性不育突变 48 3
the o ther w as coded S1421, TA T ) and B aoyuan A (one w as coded 2825, SpA T; the o ther w as coded 28219, TA T ) , kep t sterile con tinuou sly fo r five generation s w hen they w ere backcro ssed w ith the ten paren ts stated above.
T he o ther five m ale2sterile varian ts, w h ich derived from Hongyuan A ( coded 2425 ) , B aoyuan A (coded 28235) and W 6154s(coded W P21, W P22 and W S) tu rned in to fertility w ith a lo t of fertile po llen s and very h igh self seed set rate (m o re than 80% ) w hen they w ere cro ssed w ith the ten paren ts stated above. Key words O ry za sativa L. ; Som aclone; Young pan icle cu ltu re; CM S m u tan ts; R esto ring and m ain tain ing relation sh ip
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种金早 4号、 金早 5号、 金早 6号、 金早 8号、 金
一次重复, 单本栽插, 规格为 1 X c 2群体 8 1 m , 8
般栽培管理, 全生育期正常, 每小区随机调查非
18-1 8 年 以 N二、 1L [ 和 M 1 大小为 6- 10 95 98 , 玛5 S1 , , 0 , S [1 1 0 0 株。大田土壤肥力一致,按一
外植体接种后 3 天统计愈伤组织 发 生 情 0 况, 愈伤组织诱导率( 务)二 发生愈伤组织的外
学中十分活跃的研究领域之一。一方面利用外 植体的遗传保守性,可建立种质库及无性系快
速繁殖和生产有用化合物等方 面 的 研 究 与 应
用;另一方面利用其遗传变异性,进行遗传操 作, 包括体细胞无性系变异、体细胞杂交、 外源 D A 转化等方面的研究与利用[3 N 71 ,0 1 水稻体细胞无性系的建立及其遗传特性的
2 .土10 1 .士35 09 . 46 . 2.士01 1.士37 02 . 34 .
2 . + 1 4 26 .
2 . 士 0 8 20 .
21。9士 1.1
8.土1 . 41 25
8 0 1 2 4. + 3.
79. 4+ 22. 5
1 . 土 3 7 69 .
1. 5 5土 2 7 .
是重要因素。以 L + 2 mg 1 4 D 培养基 , . / 2 - O ,
总之,至今我们尚未找到适合于建立各种
水稻基因型体细胞无性系的培养基。 ( 二)水稻体细胞无性系的遗传变异
为例, 品种间差异显著, 愈伤组织诱导率最高的
达 7.多 ( 3 3 金早 6号) ,最低的为 0( 密阳 2 ) 3;
2.5+ 0.3
1.士13 6 .士86 11 . 56 . 1.土17 6.士96 14 . 42 .
93 19 .+ .
9. 土 1 3 1 .
10. + 1. 3- 9
6 .士86 69 . 8 .土6 4 00 .
7 . 士9 3 27 .
7 1 7 2 2. 士 .
69.1土 1 6.6
边行个体 1 株,每株考察 1 个农艺性状。所 0 5
有实验数均经过必要的统计分析 ,并参照文献
早9 金早 1 号、 号、 2 金晚 1 金晚 3 号、 号、金晚 [l 8确定变异个体, 计算变异频率。 5 金晚6 金粳 1 号、 号、 号、中花 9 红 40 号、 1;
圭辐3 密阳2,90, 3,0, 0 和 号、 3716 2388 7-7 , 3
2 外植体成熟度 . 种胚成熟度对体细胞
14 5 13 8 2 5 1
89
12 5 16 7 2 7 0
8 3
愈伤组织诱导和分化的影响很大,以未成熟胚 培养效果优于成熟种胚培养,如金晚 3 号未成 熟胚与成熟胚的愈伤组织诱导率分别为 4.外 2 2
和 1 多, . 0 绿苗分化率分别为 5.多 和 1.多。 3 7 70
植体数/ 接种外植体数 x 0 1 。转分化后 4 夭 0 0
统计绿苗分化频 率,分化频率只统计绿苗而不 考虑仅分化芽或根的情况 ;绿苗分化率( 二 务)
研究, 国内外都有过一些报道[,,1 但系统 1417 ,,1 , 16, 3
分化绿苗的愈伤组织数/ 转分化培养的愈 伤组 报道并不多, 在体细胞无性系建立的影响因素、 织数 X 0 4 1 0 年来先后建立了 2 个品种的 0 0 变异情况与应用前景等方面均存在一些问题有 19 丛的体细胞无性系。 11
7 9士 5. 7. 5
2 . 士0 9 21 . 2 . 土0 9 91 . 2 . 士0 5 83 .
2 9士 0. 0. 9
1 . 十3 0 57 . 1 . 士 2 6 41 . 2 . 土 3 0 07 . 1 . 土 3 2 52 .
1 2 1. 4. 士 5
8 6 0 4 .土 . 94 02 .士 . 9 2 0 2 .士 . 90 05 .土 .
1 、 0 黑暗条件下诱导产生愈伤组织,并及时转 C
移到 MS+ 4 八 IA+ 2 / K mg A mg 1 T,3 蔗 %
V ari i at on
1 培养基 .
研究表明,培养基是水稻组
衰 1 水摺体细胞无性系 s c,植株的*fmw tF .
品种 总丛数 丛数 金 早 4号 金 早 5号 金 早 6号
9. 十 0. 1 5
2 9 0 3 .十 . 31 . 士0 32 . 士0 2 41 . . -0 4 -
2. 土 0 5 7 .
1 .士 2 1 7 . + 1 . 03 . 4 8 8 7
6 .士1. 4 4 1 5 2 . 土0 8 09 .
1 V : ) R 与亲本差异达 5 显著水平的 S =株系 ; % C NVR 与亲本差异未达 5 显著水平的 S 株 系。 : % , C
1 峪
1. 5 7
金早 5 号 金早 6 号
8 8 0 R5 9
13 8 25 1
8 9 2 4 1
11 4 10 3
3 6 1 6 5
NVR VR
N V R V R N V R V R N V R V R N V R
7 5 2 4
1 7 2 2 5 1 5 0 3 3 3 2 2 1 4 3
8.土04 00 . 8.土51 50 .
8 . 士 3 0 39 . 8 3土 7 7 0. . 8 3+ 5 9 3. . 7 0土 2. 7. 6 7 5士 8. 9. 0 7 3 6 3 9. 十 . 7 . 十 4. 80 2
品种
单株 有 效 穗
每穗实粒数
结实率
千粒重

株谷重
7 . 土 7 2 18 .
2 .+03 1.+20 88 . 02 . 76 . .士02
1 . +0 5 1 . +4 2 8 7 0 1 金 早 5号 株系间 株系内 金 早 6号
855 3 74 一
5 5 8 5 9 1 76一 3 0 850一 7 1‘ 1 6 9
表 3 C 各株系 间和株系内几个性状的变异情况 S,
种类 株系数( ) 号 生 育期 ( ) 天 株 高 ( m) c 单 株 有效 穗 每穗 实 粒 数 结实率( ) % 千粒重() 9 株谷重( ) 粒长( 9 mm)
株系间 株系 内
金 早 4号
3 8 85 51 7 1-
4 1
132 . 1.士29 7 .土79 59 . 190 . 1.土04 7 .土19 28 .
品种 s c, 株数 金 早 4号 1 4 5 S C, 株系数 8 9 VR' > 种类
N o.
1S: . 植株的育性表现 C
大多数体细
胸于性系 S ,代植株的育性正常 , C 仅少数植株
株 系数

衰 2 C 变异 株系的主要农艺性 状比较裹 S,
生育期( ) 天 株高 ( m) c 1 4 5 2 5 1 .士 . 7 . + 9 9 91 .
8. 43 1. 70
8 0 3. 1 2 9. 8 8 0. 8. 3 91 7 . 1 1 4. 8 9 5.
107 . 1.土15 111 . 2.士44
1 8 5 2 0 1.士 . 1 . 22 0士 5 1 . 1 . 士 2 2 20 6 . 1 6 3士 2 3 1. . 1 0. 2 3土 2. 1 1 。 十 4. 21 1 3 1 0. 土 1. 2 2 5
中 花 9号
R5 9
7 6
21 4
7 4
2 1 0
9. 74
9 9 3.

1 3
2 6 .
6 1 .
平均值
9. 59
40 .
绿苗分化率最高达 6.外(30) 7 6 7-7,最 低 为。
( 密阳 2 ,0 、 38 8金早 1 2号) 。
不同基因型、不同培养基之间存在明显差异。 3外植体基因型 . 不论以成熟还是未成 熟种胚为外植体建立体细胞无性系,基因型都
系的主要性状劣于供体品 种, 向于迟 熟、 倾 多莫 、 每穗实粒数少 、 株谷重 降低 , 但株系之间差异很大 。 关键词 :水稻, 细胞 无性系 体
植物器官、组织和细胞培养是目前生物科
糖,p 5 - H 6 . . 8 0的分化培养基上诱 导绿苗再 生。 植株分化培养条件为光照强度 20 勒克 00 斯、 光照时间 1-1小时/ 0 2 天、温度2 11 0 6 9 0
1 00 17 1.+ . 8 .上 3 4 05 .
1.士13 12 . 1.+0 9 32 .
1 . 士0 7 73 .
6 .-84 5 1-. 1 7 .士33 45 .
5 . 土1 . 87 02
7.+1. 15 0 2 2 .土09 1.士34 95 . 07 . 42 . .十09 8.土4 1 17 .
R 9 2 个水稻品种( 的成熟或未成熟( 5等 0 系) 胚
龄为 1-2 4- 6天) 种胚,每瓶 5 在恒温 2 士 个, 6
结 果 与 分 析
( 一)影响水稻体细胞无性系建立的因素
Z u tyn e a. Su is E t l h n ad h X u :g l: de o s bi me t t t n i s n o S maln i Orx ttv L f o co e n y a ia a . 本文于 18 年 7月 4H收到。 99
遗传
H R DT S eig 1 () E E IA ( in) 6 Bj 2
1 4 99 - 1 0
水稻体细胞无性系的 建立及其遗传变 研究 异的
朱 英 陈璋 卢 勤 秀
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