小眼畸形相关转录因子(MITF)与黑色素细胞的形成关系密切。casper突变体斑马鱼是一种nacre与roy orbison杂交选育得到的双基因突变斑马鱼品系(mitfaw2/w2; roya9/a9)。通过对casper斑马鱼的鱼鳍和鳞片以及早期体色发育过程的观察, 证实了casper斑马鱼的臀鳍、背鳍与背部鳞片均无黑色素细胞, 并且在早期体色发育的过程中, 也未有黑色素细胞生成。构建mitfa过表达重组质粒, 并将其显微注射至casper斑马鱼受精卵中, 在其发育过程中观察到黑色素细胞的产生。结果进一步证实mitfa在鱼类体色形成尤其是在黑色素细胞发生方面发挥着重要作用。同时, mitfa过表达casper斑马鱼的制备, 也为深入开展鱼类体色分子调控机制研究提供了材料平台。

以野生型拟南芥(Col-0)与脂质转运蛋白(LTP2)突变体ltp2为试验材料, 初步研究了LTP2对乙烯信号转导的影响。采用乙烯前体1- 氨基环丙烷羧酸(ACC)处理野生型与突变体材料, 结果表明, LTP2基因的表达受乙烯诱导, “三重反应”的表型显示突变体ltp2对乙烯的敏感性弱于野生型。采用荧光定量PCR(Real-time PCR)进一步分析了LTP2基因的功能缺失突变对乙烯信号转导相关基因(RTE1、ETR1、CTR1、EIN2和EIN3)、乙烯响应因子基因(ERF1、ERF2和ERF9)以及乙烯相关蜡质合成酶基因(CER3和CER6)表达的影响。无ACC处理时, ltp2突变体中ETR1、EIN2、ERF1、ERF2、ERF9和CER6等基因表达量均高于野生型, 而EIN3和CER3基因的表达量则略低于其野生型。在ACC处理后, ltp2突变体中RTE1表达量仅为野生型的一半左右, CTR1与CER3的表达量高于野生型, 3种乙烯响应因子基因(ERF1、ERF2和 ERF9)的表达量均低于野生型。以上结果表明, LTP2参与了乙烯信号转导的调控。

辐射诱变技术广泛应用于水稻种质资源创新。为了明确辐射诱导突变的分子机制, 采用二代高通量测序技术对水稻品种黄华占经辐射诱导获得的一个突变体湘辐1821进行全基因组变异分析。与参考序列蜀恢R498相比, 在黄华占和湘辐1821中分别检测到758 215和799 434个单核苷酸多态性位点(SNPs), 142?313和147?686个插入缺失(InDels), 16?775和18?382个结构变异(SVs)以及16?614和17?658个拷贝数变异(CNVs)。黄华占和湘辐1821的SNPs转换与颠换的比率约为2.5, 这两种基因型SNPs以转换为主要类型。在黄华占和湘辐1821 的InDels中短序列InDels远多于长序列, 说明点突变为主要突变方式。拷贝数减少是黄华占和湘辐1821的主要拷贝数变异方式。同时对黄华占和湘辐1821重测序数据整合差异比较分析, 两种基因型的差异SNPs 有86?163个, InDels 有88?777个。对差异SNPs位点所在基因进行基因本体(GO)分析, 3 092个候选基因中70%位于生物学过程中, 该研究结果将对湘辐1821表型分析具有重要参考意义, 同时为辐射诱导突变机制提供新的见解。

为了开发精细可靠且易用的拟南芥(Arabidopsis thaliana)分子标记，通过比较基因组学，分析拟南芥哥伦比亚(Columbia)和兰兹伯格(Landsberg erecta)2个生态型的全基因组序列，从 10 449个不小于 6个碱基的插入 /缺失(INDEL)DNA片段中筛选得到 2 321个新的 INDEL标记。针对每个标记位点，设计一对或多对引物序列(共计 4 764对)。在此基础上选择相对均匀分布在拟南芥 5条染色体的 20个初定位分子标记，它们能够在统一的反应体系和扩增条件下获得稳定的聚合酶链式反应(PCR)和琼脂糖凝胶电泳结果。该研究能够方便研究者找到合适的分子标记，在常规的仪器条件和较低的试验成本下，快速进行突变体基因定位，提高基因图位克隆效率。

本文利用大豆滞绿突变体Z-94320经60Co-γ射线诱变的突变体后代M5、M6代为材料，进行两年的田间性状观察记录统计，用相关性分析、主成分分析、聚类分析对其17个主要表型性状统计分析。结果表明：诱变后代产生了丰富的变异，出现了多种种皮色和子叶色，产生了非滞绿性状，形成了各种生育周期，且分离出晚熟性状。通过相关性分析发现，单株粒重与株重、茎粗、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪粒荚数、虫食数呈极显著正相关，这些性状可以对产量进行预测；主成分分析在M5代提取出“产量因子”、“株型因子”、“粒荚因子”、“茎荚因子”四个主成分，对农艺性状累计贡献率达到70.50%，M6代提取出“产量因子”、“虫害因子”、“株型因子”、“茎杆因子”四个主成分，对农艺性状累计贡献率达到71.54%；聚类分析将M5、M6代材料分别划分为6类，发现同代中各类群农艺性状情况大致相似，但是各农艺性状在两代之间的变化明显，在株重、结荚高度、单株粒重等方面M6代显著高于M5代，并筛选出两株高产品系和一株特色滞绿品系。本研究逐步完善了对滞绿大豆突变体库的构建，为滞绿大豆诱变后代的遗传多样性研究提供了基础的数据分析。

为提高水稻诱变育种的突变频率及效果, 本研究采用新型诱变源高能电子束(EB)辐照2种不同基因型水稻品种产生突变效应, 并与传统60Co-γ射线处理相比较, 探索了高能电子束应用于水稻诱变育种的最适辐照剂量, 分析了其M1代的生物损伤特点并统计了M2代部分可见农艺性状表型突变频率, 探讨了高能电子束处理不同基因型水稻品种的损伤效应和诱变效应。本研究为水稻的高能电子束诱变育种工作提供了参考。

小麦遗传基础日趋狭窄成为小麦遗传改良的瓶颈。甲基磺酸乙酯(EMS)是一种高效稳定的烷化类诱变剂, 能诱发产生高密度系列等位基因点突变, 可在创造作物新品种、新种质、遗传材料以及解决育种工作中某些特殊问题等方面取得突破。本文从EMS诱变的原理和特点着手, 简述了小麦EMS诱变及突变体鉴选方法, 绘制了EMS诱变研究备选方案图, 为小麦科研工作者提供研究思路和参考依据。同时对EMS诱变技术在抗病基因克隆、品质性状改良、叶片持绿机制研究、农艺性状解析、突变体库构建等方面的研究进展进行了前沿报道, 分析了EMS诱变在小麦研究中存在的问题及应对方法, 并在此基础上对EMS诱变技术在小麦上的发展前景进行展望。这对于丰富小麦遗传资源、加快育种进程和开展基因功能研究具有重要意义。

辐射诱变是农作物种质创新的重要手段。本研究以杂交稻骨干亲本T98B为研究对象, 以300 Gy剂量的60Co-γ射线对其成熟种子进行处理, 从辐射后代中鉴定出农艺性状变异材料, 划分了变异类群, 分析了各类型突变频率, 为遗传改良奠定了材料基础。结果显示, 经γ射线处理后的M1和M2种子的发芽率受到了显著抑制, 分别比对照T98B降低了22.35%和14.67%; 从M2群体中初步筛选出了207个变异单株; 经M3～M5的遗传稳定性测试后最终获得了168份可稳定遗传的突变体, 总突变频率达到了0.673%。按照变异部位将突变体划分成叶变异、茎/蘖变异和穗粒/花变异等3种类群, 各类群分别含有34份、37份和97份突变体, 占比20.24%、20.02%和57.74%; 育性、叶色和株高等性状的突变频率较高, 分别达到了0.212%,0.092%和0.088%。此外, 本文简要描述了各类群的表型变异特点。结果表明, 利用γ射线诱变能产生丰富的农艺性状突变体, 本研究为水稻遗传改良提供新的种质资源奠定了基础。

辐射诱变处理是进行农作物种质资源创新及新品种选育的有效途径。本文简要介绍了农作物辐射诱变育种工作中常用的诱变因素、诱变处理对象及对诱变后代材料进行鉴定筛选的主要技术方法, 总结了农作物辐射诱变的主要育种成就及国内外在辐射诱变机理方面的研究现状, 同时对今后诱变育种工作中亟待解决的问题展开了讨论, 以期为提高农作物诱变育种的效率提供参考。

PAiRFP1是一种以根癌农杆菌中细菌光敏色素Agp2为基础, 经过蛋白工程手段改造后获得的近红外荧光蛋白。 与其他近红外荧光蛋白不同, PAiRFP1具有光活化行为。 这一特性可以有效改善近红外荧光蛋白在体内的成像信噪比。 然而, 关于光活化行为的影响因素却研究甚少。 主要采用荧光光谱学手段研究了PAiRFP1蛋白浓度、 pH、 金属离子、 氧化还原环境对于PAiRFP1光活化行为的影响, 结果发现: (1) PAiRFP1的最大光活化效率与该近红外荧光蛋白的浓度不呈线性关系; (2) 随着pH从6.5升高至7.8和9.0, PAiRFP1的最大光活化效率从36.8%提高至52.0%和60.8%; (3) 金属离子K+, Na+, Ca2+的加入对于PAiRFP1的最大光活化效率没有显著影响; 类似现象在H2O2和DTT的处理的情况下也被观察到。 除了上述影响因素外, 还发现当PAiRFP1中276位的缬氨酸被突变为甘氨酸产生V276G突变体后, 蛋白的最大光活化效率从~50.0%下降至19.4%。 DTT处理后导致V276G突变体最大光活化效率从19.4%提高到了27.1%。 此外, 比较研究了各种影响因素对于光活化速率的影响。 以上结果为今后更好地将此类光激活的近红外蛋白应用于活体成像中提供了更好地理论指导和优化解决方案。