水稻过氧化物酶基因OsPOX1遗传变异分析

本研究对来自世界不同稻区的29份亚洲栽培稻和7份野生稻过氧化物酶基因Os POX1编码区序列进行了分析。结果表明Os POX1编码区序列中存在6个变异位点,Tajima's D检验表明符合中性进化规律,所有供试材料可归为六种单倍型。籼稻和粳稻均有优势单倍型,粳稻优势单倍型是H1,籼稻优势单倍型是H3,两个亚种在此位点上已发生明显的遗传分化;所有热带粳稻与温带粳稻共同享有单倍型H1,不存在明显的分化,Os POX1位点的变异与温度并不存在明显的关联;多数香稻(ARO)和AUS型品种具有H1单倍型,偏粳稻;4份O.nivara共享籼稻的优势单倍型H3,而3份O.rufipogon分别独享3个H4、H5、H6单倍型,与栽培稻不同,表明O.nivara与栽培稻亲缘关系更近,而与O.rufipogon较远。进化树分析表明H2单倍型与其他单倍型存在显著的差异。各单倍型编码蛋白并不存在差异,表明该基因功能在水稻进化中比较保守,与各水稻类型的分化形成无关。     

水稻少分蘖高秆突变体的遗传分析和基因定位

研究水稻少分蘖高秆突变体的分子机理,鉴定出新的水稻少分蘖高秆基因。本研究利用γ射线辐射诱变籼稻品种泸恢H103,获得一个少分蘖高秆突变体,命名为ltn1(low-tiller number)。研究了该突变的主要农艺性状与遗传方式,并对突变体基因LTN1进行了分子定位。结果显示突变体的株高,有效穗,结实率,千粒重,单株产量均与野生型存在显著差异。遗传分析表明突变体ltn1受一对隐性基因控制,将突变体和沈农265的F2代中的突变型个体作为定位群体,利用SSR和Indel分子标记将突变体定位在水稻第8染色体标记RM3840和RM23611之间,物理距离为135 kb的区间。在这个区间内有个预测注释基因LOC_Os08g44510。     

海拔及细胞质背景对水稻分离群体Rf-1位点基因型频率的影响

水稻的演化及水稻细胞质雄性不育育性恢复基因的种质分布与地理分布关系密切。Rf-1是水稻克隆唯一的育性恢复基因。为研究海拔和籼粳细胞质因素对水稻分离群体的Rf-1位点基因型频率的效应,本研究用两个云南高海拔地方粳稻品种与具籼稻细胞质和恢复基因的偏粳品系南34正反交,在4个海拔点种植F1与育性稳定的不育系测交获得测交群体,并自交产生F2群体;同时在室内将经17℃和14℃温度处理正处于开花期的F1稻穗与不育系授粉获得测交群体。然后对分离群体用位于Rf-1位点的PCR标记M45461进行基因型频率分析。结果显示:在总的25分离群体中,有11个具有由南34提供籼稻细胞质,14具有由云南高海拔粳稻提供的粳稻细胞质;在所有分离群体中,14个发生遗传偏分离。在14个以粳稻细胞质为背景分离群体中仅有4个发生遗传偏分离,但在11个具有由南34提供的籼稻细胞质背景的分离群体中有10个发生遗传偏离,而且都偏向南34,偏向南34基因型的频率基本是随海拔的升高而增加。结果说明海拔、温度和细胞质背景均对分离群体Rf-1位点的基因型频率具有影响,而且达到显著或极显著水平;细胞质背景对雄配子在Rf-1位点的基因型具极大的选择效应。本研究可为探讨水稻恢复基因与水稻生态适应性的关系及恢复基因与水稻的分化关系提供理论参考。     

基于CRISPR/Cas9技术创制宜直播香型水稻

水稻香味可显著改善稻米品质,香稻相较于普通稻米更易获得消费者青睐。为快速创制宜直播香型水稻新种质,探索提高豫南地区籼稻稻米品质新途径。本研究以宜直播籼稻品系‘直优151’和粳稻模式品种‘日本晴’为试验材料,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在水稻香味基因Badh2第2和7外显子处分别设计靶序列,构建pC1300-Cas9-E2单敲除表达载体和pC1300-Cas9-E2-E7双敲除表达载体,并分别转化‘直优151’和‘日本晴’。经筛选鉴定共获得21株‘直优151’突变株系和32株‘日本晴’突变株系,包括纯合突变、双等位突变和杂合突变类型。与野生型相比,突变体株系的株高、有效穗数、每穗总粒数、结实率和千粒重均未发生显著变化。使用气相色谱质谱法测定突变株系稻米中香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量,结果表明,与野生型相比各突变株系2-AP含量均极显著提高。本研究基于CRISPR/Cas9技术成功对水稻香味基因Badh2进行靶向编辑,快速创制了宜直播种植的香型‘直优151’突变株系,为豫南稻区直播籼稻提供了优质香型新种质。     

水稻种质资源香味基因Badh2的分子鉴定及香稻筛选

稻米香味性状是稻米品质的重要评价指标,香稻的培育是提高稻米附加值进而提高农民种粮积极性的有效手段,而香稻育种面临遗传背景来源单一的瓶颈大大制约了香稻的育种进程。发掘和利用香稻种质资源,扩大香稻遗传多样性是解决这一问题的主要途径。本研究利用已知水稻香味基因Badh2的分子标记,分析了来自世界各地的817份水稻种质资源及25份野生稻祖先的Badh2基因型。通过品尝法对具有突变型Badh2的稻米进行了香味性状鉴定,研究结果表明,83份水稻种质资源材料具有突变型Badh2基因,其中包括籼稻52份、粳稻30份、中间型1份;而普通野生稻和尼瓦拉野生稻均为野生型Badh2,表明香味性状是在栽培稻驯化过程中由香味基因Badh2自然突变产生。通过人工咀嚼法对83份具有突变型Badh2的稻米进行了香味性状鉴定,结果表明有28份稻米具有明显的香味,其中籼稻为20份,粳稻7份,中间型1份,并且籼稻香味浓郁程度普遍高于粳稻,推测Badh2受遗传背景影响而导致2-乙酰-1-吡咯啉在籽粒中积累量不同。本研究鉴定的香稻种质资源将为开展稻米香味性状遗传改良提供重要材料支撑。     

中国西双版纳水稻老品种在育性恢复基因Rf-1位点的遗传多样性

云南西双版纳素有"物种基因库"的美称,是稻种资源的多样性中心区和优异种质富集区之一.本研究利用8个位于Rf-1位点的PCR分子标记对53份西双版纳地方籼稻、粳稻和光壳稻种质资源的遗传多样性和遗传分化进行了分析,共检测到15种多态性扩增片段.Shannon's信息指数和Nei'S遗传多样性指数分析表明西双版纳水稻地方品种在Rf-1位点具有较高的遗传多样性,这些遗传变异主要来自于不同品种之间的遗传差异.分析表明西双版纳籼稻的遗传多样性要显著高于粳稻和光壳稻.结果还表明籼稻与粳稻和光壳稻之间的分化要显著大于粳稻与光壳稻之间的分化,光壳稻与粳稻的亲缘关系更近.这一结果可能表明水稻Rf-1位点的遗传分化与水稻的籼粳分化紧密相关,还暗示水稻Rf-1位点遗传分化可能是与籼粳分化同时进行的.     

水稻ygl98黄绿叶突变基因的精细定位与遗传分析

通过EMS诱变获得一份遗传稳定的水稻黄绿叶突变体ygl98,该突变体整个生育期呈黄绿色。与野生型相比,突变体的叶绿素和类胡萝卜素含量分别下降45.3%和45.6%,有效穗数和结实率分别减少14.4%和10.7%,株高降低7.4%。透射电镜观察表明,ygl98突变体的叶绿体形状不规则,叶绿体中有许多空的囊泡状结构,类囊体数目减少,每个基粒仅由少数几个类囊体垛叠而成。遗传分析表明,ygl98的突变性状由1对隐性核基因控制。利用(ygl98/浙辐802) F₂作为定位群体,将突变基因定位在第3染色体长臂InDel标记I3和I4之间,遗传距离分别为0.07 cM和0.19 cM,两标记之间的物理距离约为44.2 kb,此区间内包含8个预测基因。基因组序列分析发现,ygl98突变体在编码镁离子螯合酶ChlD亚基的OsChlD基因编码区第1 522碱基处(位于第10外显子),碱基G突变为碱基A,从而造成编码蛋白序列第508位的丙氨酸(Ala)突变成苏氨酸(Thr)。该基因是已报道的水稻黄绿叶基因Chlorina-1的等位基因,但突变体表型有明显区别,Chlorina-1突变体在2~3周龄幼苗时开始出现黄绿叶,且该黄绿叶性状仅在苗期表现,而ygl98突变体整个生育期都表现为黄绿叶,这可能是OsChlD基因组序列的突变位点不同造成的。     

水稻淡黄叶矮化突变体yld的遗传分析及基因定位

水稻叶色突变体是研究植物光合作用、叶绿素代谢和叶绿体发育的重要材料。本研究从籼稻品种蜀恢527经EMS(甲基磺酸乙酯)诱变处理后代中筛选出一个淡黄叶矮化突变体Yellow leaf and dwarf(yld)。与野生型蜀恢527相比,该突变体全生育期都表现出淡黄叶矮化性状,其剑叶的淡黄色表型最为明显,倒二叶次之,倒三叶最弱,其中剑叶的叶绿素及类胡萝卜素含量降低最为明显;并且伴随着穗粒数、千粒重、结实率、株高等主要农艺性状的显著降低,但有效穗显著增多。透射电镜观察结果显示,与野生型相比,该突变体多数叶绿体结构基本完整,但基粒模糊,基质片层大量减少且排列疏松。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。在yld突变体与粳稻武运粳7号杂交的F2群体中分离出323个突变单株,最终将YLD基因定位在第11染色体的L5和L7两标记之间,物理距离为115.7 kb。本研究为YLD基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

水稻类树状突变体s2-21的遗传分析与精细定位

叶序和出叶间隔期是叶片生长发育的基本生物学特性和水稻的重要农艺性状之一。对叶序或出叶间隔期突变体的研究,可以帮助我们了解叶片的形成机制。本研究以甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种日本晴,获得一个稳定遗传的类树状突变体s2-21。该突变体出叶间隔期变短、节间缩短、植株矮化、分蘖数减少、叶片数增加、不能正常进行生殖生长。将该突变体与籼稻品种Dular杂交,遗传分析表明该突变体性状受1对隐性基因控制。通过InDel分子标记对s2-21/Dular F₂群体进行遗传定位,将该基因初步定位在第1染色体InDel标记C1-15和S1-17之间。利用本实验已测序的籼稻品种Dular全基因组序列与NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)上提供的粳稻品种日本晴基因组序列比对,发展了6个新的InDel标记,最终将该基因定位在W25和W26之间约88 kb的区间内。测序结果表明该突变体中PLA2基因的第4个内含子的第5位碱基由G突变为A。     

水稻AGPase小亚基基因的克隆测序及种质间遗传分化的研究

淀粉是构成和影响水稻产量和品质的最主要因素;ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)基因是影响淀粉合成的关键酶基因之一。本研究用编码AGPase小亚基基因(AGPsma)序列的特异引物(序列为F:5’-TACGCTATGCTCTTGAAAC-3’;R:5’-TATCTTCCCAGTAACCATCA-3’)对普通野生稻(元江)、粳稻(榆密15)、籼稻(93-11)及籼粳交品系(南34)进行PCR扩增、克隆、测序和序列对比。又用该引物对来源于13个国家的15份AA基因组和5份CCDD基因组的共20份野生稻及205份包括40份籼稻和165份粳稻的云南地方品种和改良品种(系)进行PCR检测。在以上4个不同类型水稻材料该引物上扩增出184bp和215bp的2个片段均为AGPase小亚基基因的序列。在该序列的109bp处,元江普通野生稻和榆密15为T,而93-11和南34为C;籼粳交品系南34在121~151bp区间缺失31个碱基。所有的225份供试材料可分为3类。第一类具有215bp大小的条带,包括了全部的野生稻材料和196份籼粳材料。其中籼稻数占籼稻样本总数的95%,籼稻地方品种占籼稻地方品种总数的75%;粳稻数占粳稻样本总数的83.6%,粳稻地方品种占粳稻地方品种总数的60%。第二类具有184bp的条带,包括28个籼粳材料。第三类同时具有215bp和184bp的片段,此类只有1个父母本具不同片段的滇型杂交粳稻品种。结果表明AGPsma序列在野生稻中可能尚未出现分化,但在籼稻、粳稻和地方老品种及改良品种中都出现了遗传分化。     

栽培稻种内核糖体基因的ITS序列比较研究

以普通野生稻(O. rufipogon)为外类群,对栽培稻(O. sativa)籼亚种(O. sativa ssp. indica)和粳亚种(O. sativa ssp. japonica)18个材料的核糖体基因(rDNA)内转录间隔区（internal transcribed spacers, ITS）全序列进行比较分析。供试材料中有籼亚种品种(系)9个,粳亚种品种(系)6个,爪哇稻2个和陆稻1个。结果发现,栽培稻种内总变异位点23个,占总碱基数的5.41%;8个信息位点,占总碱基数的1.82%。籼亚种ITS全序列的长度为425~430 bp,G+C含量为74.25%~75.59%;粳亚种ITS序列总长度为425 bp,G+C含量为74.25%~75.59%。以ITS全序列构建的系统树能将栽培稻区分为籼、粳2个亚种群,爪哇稻与籼稻有较近的亲缘关系,这对研究栽培稻的演化有一定的指导意义。     

水稻茎秆相关性状遗传分析

本研究以典型的籼粳交(春江 06/台中本地1号)F1经花药培养产生的双单倍体(DH)群体为材料,考察了该群体及其双亲的株高、穗颈长、倒三节节间长及节粗.结果表明,株高与穗颈长和各节间长,以及各节间长之间均呈显著的正相关,而各节间长与节间粗不存在显著的相关性:所考察的性状在DH群体中均表现为连续的分布,且有一定数量的超亲...     

水稻叶鞘相关性状的遗传分析

本研究以典型釉粳交(春江06/台中本地1号)的F1代花药加倍的DH群体为材料,系统考察了DH群体及其双亲在抽穗期的叶鞘长、叶鞘重、叶鞘厚等性状上的分布情况.结果表明,叶鞘长度的遗传力较高,受环境的影响相对较小,叶鞘长与叶鞘厚及叶鞘干重间大多呈极显著的正相关.QTL分析共检测到31个与叶鞘有关的QTL,分布于水稻第1、第...     

水稻抗性淀粉相关SSR标记的初步研究

将高抗性淀粉（resistantstarch,RS）突变体RS111与中等和低直链淀粉含量水稻品种II-32B和宜香B杂交,构建F2群体,发现位于第8染色体上的RM72和RM547和位于第6染色体上的RM217和RM225与RS相关。在杂交组合II-32/RS111的F2群体中,RM72和RM547与抗性淀粉和直链淀粉含量关系密切,出现了低亲本、杂合及高亲本3种基因型,且不同基因型间RS和AAC达1%显差异;在杂交组合宜香B/RS111的F2群体中,按标记RM217和RM225基因型可区分低与中高RS含量,其中RM225杂合型和高亲本类型间RS含量达5%差异水平。     

开花期低温胁迫对四川攀西稻区水稻开花结实的影响

以3种籼稻品种和3种粳稻品种为试验材料, 利用人工气候室在开花期进行低温胁迫处理, 研究了低温胁迫对攀西稻区籼、粳稻开花和结实及两者间关系的影响。结果表明, 开花期低温胁迫下籼稻和粳稻的开花习性、花药和花粉特性和结实表现不同。常规粳稻开花对低温有较高的耐冷性。低温胁迫下籼稻品种(组合)花药体积、花药开裂率、可育花粉率、柱头着花粉数和柱头花粉萌发率较对照降低幅度均比粳稻品种(组合)大; 籼稻品种(组合)各产量构成因素较对照降低幅度比粳稻品种(组合)大。相关分析表明, 结实与水稻花药和花粉主要性状有密切关系。开花期低温胁迫影响花药和花粉发育成熟, 使花药不能正常开裂、散粉不足, 可育花粉率和柱头花粉萌发率降低, 直接影响受精结实, 成为结实率降低的主要原因之一。     

栽培稻与普通野稻杂交杂种优势和农艺性状的遗传分析

按不完全双列杂交方式组配了12个栽培稻与普通野稻种间杂交组合,定量分析其杂种优势和利用加性-显性模型对11项农艺性状进行遗传分析。结果表明：12个栽野交组合的平均杂种优势为-0.608~3.031,穗数和籽粒长宽比表现强优势是其主要特征。栽野交的穗数、籽粒长宽比、结实率和抽穗期的优势显著高于籼粳交。各性状具有较高的广义遗传力(0.50~0.92);狭义遗传力为0.24~0.84,籽粒长宽比和抽穗期的狭义遗传力较高,其它性状中等偏低。各项农艺性状间具有显著或极显著水平的表型相关和遗传相关,可作为育种间接选择时的有效参考指标。     

栽培稻种内rDNA基因IGS序列分析及系统学意义

以普通野生稻为对照, 将rDNA基因间区(IGS)序列用于栽培稻种内不同亚种以及亚种内不同品种的亲缘关系分析。结果表明, 栽培稻种内IGS序列长度为2 130~2 145 bp, G+C含量为74.59%~75.29%, 变异位点229个, 占10.70%, 信息位点76个, 占3.51%。IGS序列中籼亚种和粳亚种之间有38个亚种标志性碱基差异, 主要分布在IGS 5′ 端近400 bp的序列中。用IGS序列构建的系统树能将栽培稻的籼亚种和粳亚种分为两大类, 亚种内不同亲缘关系的品种也能区分开。本研究结果支持爪哇稻为栽培稻中一个独立亚种的观点。     

籼粳稻区重组近交系孕穗期耐冷性研究

以昆明小白谷和大理早籼杂交培育的孕穗期耐冷性重组近交系（RIL）为材料进行籼粳稻区水稻耐冷性研究。结果表明：(1)籼粳稻区株高、穗下节长、穗长和总粒数均呈数量性状的分布特征.(2)籼粳稻区一些性状间的相关性存在一定的差异,冷凉粳稻区株高与结实率等性状密切关性;相反高温粳稻区穗颈长与穗部4个性状达极显著或显著相关。（3）遗传研究表明对低温和高温均敏感的穗颈长和结实率受主效基因控制,多数弱耐冷单株的耐热性相对较强。     

用Rim2超级家族分子指纹鉴别杂交水稻及预测杂种优势

选用5对Rim2引物对21份籼稻和20份粳稻材料进行了DNA指纹扩增,共扩增出38条谱带,其中多态性谱带26条,多态性水平为69.64%;粳稻平均多态性水平为56.67%,明显高于籼稻。根据Nei’s遗传距离计算获得的聚类树状图表明,参试21份籼稻材料聚为6组,20份粳稻材料聚为7组。亲缘关系分析表明,Rim2分子指纹可以区分多数的籼稻或粳稻材料,且显示出材料的遗传特征。考察部分籼稻和粳稻杂交组合的产量对照优势与双亲间遗传距离的关系,发现杂交粳稻的遗传距离与杂交优势表现出相关性,而杂交籼稻无此相关性。     

利用SNP标记进行水稻品种籼粳鉴定

亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)分为籼、粳2个亚种,随着杂交水稻的发展、种间杂种优势的利用,籼粳之间的界限变得越来越模糊。本研究利用3000份水稻种质资源信息,通过计算约2000万个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点的SNP-index值,进行籼粳特异SNP位点筛选,最终得到4084个籼粳特异SNP位点(4k-SNP);同时确定以籼粳指数作为水稻品种籼粳鉴定的指标。研究进一步采用大规模简单随机取样等统计分析方法对籼粳特异位点进行数据降维处理,将4k-SNP精简至40个SNP位点(40-SNP),用于水稻籼粳鉴定。为了验证40-SNP的籼粳鉴定效果,本研究一方面利用水稻生产上推广的82份选育品种,对40-SNP籼粳鉴定结果与4k-SNP鉴定结果进行比较,结果发现40-SNP与4k-SNP得出的粳型指数非常接近,相关系数为0.99;另一方面利用全球6类型(indica、aus、rayada、aromatic、tropicaljaponica、temperatejaponica)水稻品种共49份材料,对40-SNP籼粳鉴定...