两种筛选水稻badh2-E2类型香味基因分子标记的建立

本研究根据香味基因(badh2-E2)与非香基因(Badh2)在第2外显子7个脱氧核苷酸序列缺失差异,建立了一个新的STS分子标记和检测方法;并根据badh2-E2与Badh2+310 bp位点脱氧核苷酸的差异性,建立一个新的CAPS(EheⅠ)分子标记和检测方法。结果显示:建立的STS分子标记与前人的报道相比扩增的条带更小,只有100 bp左右,能够更加清晰地鉴别出香与非香基因型之间的差异;而建立的CAPS(EheⅠ)分子标记,纯合非香稻可获得长度为292 bp和375 bp两条带,纯合香稻可获得长度为667 bp一条带,杂合F1植株可获得长度为292 bp、375 bp和667 bp3条带,对于不同基因型检测结果的判断效果更明显。采用本研究建立的方法能够提高水稻badh2-E2类型香味基因选择效率。     

等位基因特异扩增在水稻香味遗传改良中的应用价值

常规育种方法培育香型水稻除了育种年限长,且在后代材料选择过程中,香味基因往往容易丢失。而通过回交转育手段将香味性状导入优良的非香型水稻品种中,则要寻找出一种高效的分子检测手段加以辅助鉴定。本研究以稻花香2号、金禾香稻、南韩长粒香、黑香米,以及8个非香稻品种(品系)为试验材料,利用等位基因特异扩增方法对水稻香味基因进行鉴定。结果表明,南韩长粒香、黑香米及非香稻获得长度为585bp和355bp的两条带,而稻花香2号、金禾香稻仅获得长度为577bp的一条带,供试材料的分子检测结果与香味基因型不完全一致,这在一定程度上限制了等位基因特异扩增法在水稻香味遗传改良中的应用。     

不同来源水稻品种badh2基因的同源性分析

香味基因是香稻育种的关键。本研究采用香味基因Xiang7F/7R对来源于辽宁省农科院和牡丹江市场的9个水稻品种进行序列分析。结果表明:(1)9个水稻品种在近400 bp处均出现一条带。(2)序列同源性分析发现,稼禾1号和龙粳香1号出现8 bp的片段缺失和3 bp的碱基突变。(3)日本晴与NCBI上发布的日本晴在该基因位点上存在5个碱基的插入/缺失,同源相似性达到99%。(4)遗传距离和系统发育树均表明,稼禾1号和龙粳香1号的遗传距离为0,聚为同一分支。以上结果表明,香味基因对不同水稻品种具有较高的灵敏度,可用于香稻品种的筛选,进而为后续的香稻品种选育奠定基础。     

香稻种质资源筛选及香味基因遗传研究

本试验采用KOH浸泡法和香味功能标记对144份水稻品种进行香稻种质资源的筛选,同时以2个杂交组合平粳11/黑香稻、吉林日落/黑香稻的F:群体为试验材料,对黑香稻香味基因进行遗传分析。结果表明,用KOH浸泡法筛选时,有20个水稻品种产生香味;用香味基因功能标记GRFM04筛选时,仅有17个含有香味基因。黑香稻,SY-香-7、清香糯用KOH法筛选产生香味,但用功能标记GRFM04检测为不含有香味基因。黑香稻的香味受1对隐性基因控制,在纯合基因型中水稻叶片的香味与米粒的香味呈高度一致性,但在杂合的基因型中,叶片无香的单株,其米粒有无香与有香的分离。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑Badh2基因改良粳稻香味

CRISPR/Cas9基因编辑技术已经成为水稻育种新型手段,香稻育种一直是水稻育种行业的研究热点,水稻香味主要由8号染色体上的甜菜碱脱氢酶基因Badh2控制。为了改良原有品种的香味性状,促进香稻育种的发展,以非香型粳稻品种东农425为试验材料,构建了2个CRISPR/Cas9敲除载体对Badh2基因进行定点编辑,第1个载体(p YLCRISPR/Cas9-B1-gRNA)的2个靶点分别位于第2和第3外显子上,第2个载体(p YLCRISPR/Cas9-B2-gRNA)的2个靶点均在第2外显子上。采用农杆菌介导法对东农425进行遗传转化,成功获得了T0纯合植株,并对其衍生出的T1植株进行T-DNA元件检测,共获得8个突变类型不同且不含有转基因成分的纯合突变株系。同时采用咀嚼法和氢氧化钾浸泡法对这8个纯合突变株系的水稻籽粒进行香味检测,结果表明,8个Badh2株系均具有不同程度的香味,总体上载体p YLCRISPR/Cas9-B1-gRNA编辑的3个株系的香味更为浓郁。对这8个纯合突变株系的主要农艺性状进行考察,发现突变株系的穗数、穗粒数、结实率及千粒质量与野生型相比均没有明显差异。综上,本研究对东农425的Badh2基因成功地进行了编辑,并获得了香味显著提高且无转基因成分的纯合突变体材料,为加快香型粳稻品种的培育提供了技术支持。     

一种用于香稻筛选的简单显性标记研究(英文)

本文介绍了一种简单的显性标记,可辅助香稻选育。该方法根据大部分香稻的 BADH2 第 7 外显子的8 碱基差异,分别设计香稻特异引物 Frg-Y,和非香稻特异引物的 Frg-N,再设计一条公用引物 Frg-share。利用Frg-Y 和 Frg-share 即可筛选含有香味基因的材料;利用 Frg-N 和 Frg-share 可辅助鉴定香味基因是否纯合。扩增结果可以在琼脂胶上显示,并且由于带型简单,可以多次点样,非常适于育种过程中的大量样品筛选。     

水稻香米基因标记的开发与应用

稻米的香味是稻米食味品质的重要指标,而香味是受隐性核基因控制,杂合基因型不表现出香味,因此在香米育种中需要寻找一种快速、简便、准确的香味基因检测方法。本实验分别设计了水稻香米基因fgr的2个等位基因的基因标记（InDel-E2、InDel-E7）,利用这两个标记对20个香米和2个非香稻品种（品系）,以及2个香米／非香米组合的F1进行快速检测。结果显示,InDel—E2能检测到11个香米品种（品系）,InDel-E7可检测其余9个香米品种（品系）,且2个标记都能检测杂合基因型,说明本研究中的20个香米品种（品系）受2个香米基因控制。供试材料的分子检测结果与香米的基因型完全相符,因此本研究开发的2对标记可应用于香米育种的基因标记辅助选择和新香米基因的筛选。     

7份贵州禾香味鉴定及OsBADH2基因CDS差异分析

水稻OsBADH2基因功能丧失是稻米产生香味的内因。本研究对7份贵州禾和2份对照品种的香味性状进行物化鉴定,发现榕禾与2个对照品种为香稻,其余6份贵州禾都为非香稻。为解析贵州禾产生香味与OsBADH2基因的内在关系,通过TA克隆、测序分析和序列拼接,本研究获得9份材料OsBADH2基因CDS的序列信息,采用Megalign软件对其进行序列比对分析。结果表明:4份贵州禾(白香禾2号、半坡禾、黎平禾1号和黎平禾2号)的OsBADH2基因CDS无突变;榕禾和2个对照品种的CDS差异都为第7外显子的8 bp缺失和3 SNP;还发现2种新的CDS差异(白香禾1号为1 bp缺失和1 SNP,便禾为2 bp缺失和2 SNP)。这些结果为贵州禾香味品种保护及育种改良提供理论基础。     

花香A香味基因的鉴定和表达分析

选择和培育综合性状优良、配合力好的香稻亲本,对提高杂交水稻香稻育种至关重要。花香A是四川省农业科学院生物技术核技术研究所通过航天育种技术培育而成的优良香稻不育系,其配制的组合米质优、香味浓。为了探究花香A香味产生的原因,本研究鉴定了花香A香味基因的类型,研究了遗传规律和表达模式等,发现其香味基因类型为Badh2-E7,香味基因Badh2在花香A中表达量较低,在花香A/川恢907的F2代不同纯合单株中表达水平存在明显差异;实验还证明了标记FMbadh2-E7可高效鉴别出不同基因型。本研究为通过分子标记辅助育种技术,应用花香A香味基因培育优质杂交香稻奠定了坚实的基础。花香A在杂交水稻育种中展现出更广阔的应用前景。     

不同香味等位基因粳稻的分子和香味特性研究

利用水稻甜菜碱醛脱氢酶Badh2基因的两个外显子缺失标记引物从60份优质常规粳稻中筛选到11份香稻材料,对其分子基础和香味特性进行分析。追踪香稻系谱,发现外显子7缺失的材料其香味可能与籼稻种质有关。进一步利用第8染色体上37对SSR引物分析11份材料遗传基础,结果有20对呈现多态且检测到64个等位基因变异,平均等位基因数目为3.2个。聚类分析发现苏香粳1号和苏香粳2号归为一类且与其他材料遗传距离较远;对两品种感官评价发现幼苗植株和米饭香味特性均表现突出。利用半定量RT-PCR检测幼苗植株香味基因的表达量,发现不同品种幼苗地上部表达各异,且根部有香味基因不同程度的表达。研究结果为了解粳稻品种的香味特性和香稻育种提供了一定依据。     

番茄黄化卷叶病毒病抗病基因Ty-1的CAPS标记建立

本研究旨在筛选获得与番茄黄化卷叶病毒抗病基因Ty-1紧密连锁的分子标记,为番茄抗病育种提供技术支撑。根据与抗病基因Ty-1紧密连锁的RFLP标记序列设计特异引物,以抗病杂合体（Ty-1/ty-1）、抗病纯合体（Ty-1/Ty-1）和感病纯合体（ty-1/ty-1）材料提取的DNA为模板,进行PCR扩增,而后经不同的核酸内切酶酶切处理,筛选获得与Ty-1基因紧密连锁的CAPS标记。结果显示从4个标记中筛选获得了2个稳定可靠的CAPS标记,即TG97和Mi23。TG97标记在抗病杂合体产生398 bp、303 bp和95 bp 3个特异片段,抗病纯合体产生303 bp和95 bp 2个特异片段,感病纯合体产生398 bp一个特异片段。Mi23标记在抗病杂合体产生402 bp和354 bp 2个特异片段,抗病纯合体产生402 bp一个特异片段,感病纯合体产生354 bp一个特异片段。研究结果表明TG97和Mi23这2个CAPS标记均为共显性标记,可用于番茄抗病育种的辅助选择中。     

新型香稻渝恢2103香味分子遗传特性分析

香味是优良稻米品质的重要衡量标准之一,2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)是最主要的香味物质,然而2AP生物合成机理至今仍未确凿。本研究筛选了与2AP生物合成密切相关的甜菜碱脱氢酶2基因(Badh2)在30份水稻材料中的3种突变类型,从中发现1份新的香稻材料渝恢2103,该材料Badh2基因序列编码区无突变,遗传分析显示渝恢2103与badh2-E7突变型香稻宜香1B香味基因不等位,与非香稻杂交F2香与非香分离比接近9∶7,与香稻杂交F2香与非香分离比接近7∶9,表明渝恢2103的香味受多基因控制。进一步利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)比较了与2AP生物合成相关基因在日本晴、渝恢2103和宜香1B的表达情况,结果显示,Badh2基因在日本晴和渝恢2103中表达差异不大,但在宜香1B中表达量异常高;多数脯氨酸与谷氨酸代谢途径相关基因在宜香1B中的表达水平显著高于日本晴和渝恢2103;推测宜香1B的2AP合成同时受Badh2基因以及脯氨酸与谷氨酸代谢途径相关基因的影响;渝恢2103香味形成可能与这些基因无必然联系。渝恢2103特殊的遗传特性可能为水稻香味形成机理研究提供新的突破点。     

Development of advanced fragrant rice lines from MR269 × Basmati 370 through marker-assisted backcrossing

Fragrance in rice is an appealing attribute to consumers. The increasing demand for fragrant rice highlights the need to develop fragrant rice variety that suit the preference of local consumers in addition to reduce fragrant rice imports. Marker-assisted backcrossing (MABC) was employed to develop advanced fragrant rice lines from the cross between MR269 and Basmati 370. MR269 is a Malaysian high-yielding rice variety but non-fragrant and was used as recurrent parent whereas Basmati 370 is a well-known fragrant traditional rice variety and was used as donor parent for the fragrance gene. Two generations of backcrosses and a generation of selfing were conducted to introgress the fragrance gene and restore the recurrent parent genome in the backcross progenies. As a result, 14 advanced fragrant rice lines were developed. These advanced fragrant rice lines carried homozygous alleles for the fragrance gene, similar to Basmati 370. The average recovery of recurrent parent genome was 88.4%. Besides being fragrant, the advanced fragrant rice lines also had most of the morphological and agronomical traits similar to MR269. Grain quality of the advanced fragrant rice lines in terms of gelatinization temperature, amylose content and gel consistency are also similar to both parents. Besides, the advanced fragrant rice lines had 2-acetyl-1-pyrroline content similar to Basmati 370. MABC approach applied in this study has successfully introgressed the fragrance gene and accelerated the recovery of recurrent parent genome in advanced fragrant rice lines, therefore these lines can be delivered to the farmers and consumers for use in due time.     

三种米香基因型鉴定方法比较研究

本文以11份香稻材料,1份对照材料以及13份回交材料为试验材料,建立了三种方法对米香基因BADH2进行基因分型研究,比较了每种方法的优势与不足,尝试建立一套快速、高效的米香基因型鉴定方法。结果表明,熔解曲线法较其它方法具有灵敏、高效、简单等特性,开发了包含目的基因在内的79个碱基为目标扩增区域的引物,建立了鉴定方法,能够达到快速分型的目的,为高通量定向培育米香水稻材料提供了技术手段。     

Development of a SNLP marker from the Pi-ta blast resistance gene by tri-primer PCR

The Pi-ta gene from indica introgressed into japonica rice has been used to control the blast disease caused by the fungal pathogen Magnaporthe grisea (Herbert) Barr. (anamorph Pyricularia oryzae Cav.) worldwide. A single nucleotide length polymorphism (SNLP) was identified at the intron region of the Pi-ta gene to develop a codominant Pi-ta gene marker suitable for genotyping with an automated machine. The DNA primer specific to the resistant Pi-taallele was labeled with blue dye (FAM, 6-carboxyfluorescein) as a forward primer, the DNA primer specific to the susceptible pi-ta allele was labeled with green dye (HEX, 4,7,2′,4′,5′,7′-hexachloro-6-carboxyfluorescein) as another forward primer and the DNA primer identical to both Pi-ta/pi-ta alleles was unlabeled as the reverse primer for polymerase chain reaction (PCR). Using these three primers, a 181-bp blue peak in homozygous resistant and a green peak of 182–183 bp in homozygous susceptible, and both peaks in heterozygous plants were produced by PCR. The utility of marker was verified using a segregating F₂ population, inbred cultivated lines, dominant markers and pathogenicity testing. A codominant Pi-ta marker was thus developed for effective Pi-ta assisted selection for crop improvement. Using highly homologous competitive primers for allele detection by PCR can benefit the study of genome organization of the complex locus. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

N基因标记基因PCR检测方法的建立及其在遗传育种中的应用

烟草的N基因是一个较为有效的抗烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)基因,在抗病育种中发挥着重要的作用。为建立其标记基因PCR检测体系,评估已知目的基因cDNA序列作为分子标记的目的基因辅助育种的可行性,本文依据N基因cDNA序列设计4对扩增范围在150～950bp的不同片段长度引物,并对含有N基因的coker176基因组DNA进行PCR扩增。扩增结果表明,有3对可扩增出特异产物。测序结果表明,有2对引物的扩增产物含有内含子。根据所获得的DNA序列设计出2对用于分子标记辅助育种的引物,并分别对C151、NC89、coker176等11个品种的基因组DNA进行扩增,结果表明在coker176、龙江912、吉烟9号和龙江911品种中有扩增产物,除龙江911外,这一结果与已知的N基因在11个品种的分布相一致,成功建立了N基因PCR检测体系,并证明以cDNA序列设计引物扩增DNA序列的目的基因辅助育种技术完全可行。并对实验中出现的问题进行了研究。     

水稻(Oryza sativa L.)捕光叶绿素a/b结合蛋白基因全长cDNA的克隆和特性分析

根据捕光叶绿素a/b结合蛋白基因（cab）家族中的保守序列设计PCR引物,扩增出的约310 bp cDNA小片段为分子杂交探针,对构建的水稻cDNA文库进行杂交筛选,并结合PCR分析确定阳性克隆中cDNA片段的大小。通过对插入的cDNA片段最长的阳性克隆进行测序分析验证,克隆了水稻中1个cab基因全长cDNA,命名为cab-n8（GenBank登记号：AY     

水稻苗期耐低温基因COLD1新功能标记的设计与验证

籼稻和粳稻在苗期耐低温基因COLD1的第4外显子存在1个功能性单碱基变异SNP2,粳型COLD1 ^Jap等位基因低温耐受性表现更强,具有重要的育种利用价值。通过籼粳杂交,可将粳型COLD1 ^Jap等位基因导入籼稻品种,提高其低温耐受力。为提高COLD1基因的选择效率,根据粳型COLD1 ^Jap与籼型COLD1 ^Ind基因存在的单核苷酸差异,结合扩增受阻突变体系PCR的技术原理设计功能标记。应用5个籼稻品种、5个粳稻品种、1个籼粳杂交F₁个体以及1个籼粳杂交F₂群体对功能标记进行检测验证。结果表明,所设计的功能标记可准确区分纯合粳型COLD1 ^Jap、纯合籼型COLD1 ^Ind和杂合基因型,其扩增带型与基因型完全一致,是一种鉴定COLD1基因的有效方法。该标记弥补了前人设计的衍生型酶切扩增多态性序列功能标记费用昂贵、操作复杂及费工费时等不足,可广泛应用于水稻COLD1基因的资源鉴定和分子标记辅助选择育种。