水稻籼粳亚种分化关联性状的QTL分析

亚洲栽培稻分为籼粳两个亚种,程氏形态指数法已经广泛应用于籼粳分类的研究和生产实践中,但籼粳分化相关性状的遗传基础还多不清楚.本研究以典型粳稻牡丹江8号和典型籼稻明恢63的杂交F2群体为材料,构建遗传连锁图,检测到了11个籼粳分化相关性状(稃毛长、粒长、粒宽、倒一节间长和抽穗期)的QTL.同时定位了13个与这些性状高度相关的株高、穗长和护颖长的QTL.结果表明,检测到5个控制稃毛长的QTL,最大贡献率为25.57%;4个控制穗长的QTL,总贡献率为47.13%;4个控制抽穗期的QTL,分别位于第3、第7染色体上;控制粒长和控制粒长的QTL各检测到1个,贡献率分别为38.03%、20.56%.本研究为相关性状基因的克隆打下了基础,并加深了人们对籼粳分化的认知.     

水稻籼粳交后代的籼粳分化与杂种F_1结实率的相关分析

以珍汕97B/秀水13的22个F_7代株系为材料,在采用程氏指数法和SSR分子标记进行籼粳属性鉴定分析的基础上,分别与4个光温敏两系不育系配制88个杂种一代,剖析供试材料的籼粳遗传背景与其配组的F_1结实率的相关性。结果表明:22个后代品系籼粳分化明显,大多为籼型或偏籼型;程氏指数法与SSR分子标记对供试材料的籼粳分类结果基本相符。F_1的结实率与双亲遗传背景呈极显著负相关,逐步回归分析结果表明光温敏不育系的籼粳分化和双亲的粳稻成分指数差值是决定F_1结实率高低的重要因素,携有广亲和基因的育种群体在籼粳交杂种优势利用上具有重要应用价值。     

水稻籼粳杂交育种研究进展

对水稻籼粳杂交研究的历史进行回顾,总结和分析籼粳稻杂交常规育种、籼粳交杂种优势利用、亚洲栽培稻分类和籼粳杂交遗传规律研究进展,针对籼粳稻杂交育种的现状和发展趋势提出建议。     

36个水稻骨干系的基因组分析及其遗传育种学意义——Ⅱ.利用不同方法对稻种分类的研究

本文选取３６个栽培稻、普遍野生稻骨干系进行了ＲＦＬＰ聚类，并对分子标记法、程氏指数法和杂交亲和力法进行了比较分类。研究结果表明，三种分类方法对水稻材料的分类是基本一致的．采用不同方法对水稻材料进行整理分类有利于对水稻材料的深刻理解与认识，通过ＲＦＬＰ聚类树状图、籼粳性倾向图及基因型的综合分析，明确了中国普通野生稻可分偏粳型与原始普野型，国外普通野生稻包括编籼型与原始普野型。而且中国原始普野型相对倾粳，国外原始普野型相对倾籼，中国普通野生稻与国外普通野生稻是遗传分化显著不同的两种类型。     

籼粳交后代的籼粳分类及育性稳定性分析

以珍汕97B/秀水13的系列F7代株系为材料,在程氏籼粳分类与SSR分子聚类分析的基础上,鉴定了籼粳交后代株系在两种不同温度下的花粉黑染率与结实率的稳定性。结果表明,F7代株系的籼粳属性发生明显分离,以偏籼型比例最大,占47.7%;SSR分子聚类在遗传相似系数为0.54处将籼粳交后代大致分成籼、粳两大类群;SSR分子聚类结果与程氏籼粳分类结果基本吻合,相符度达85.4%。籼粳交后代花粉黑染率与结实率易受低温影响,育性下降,且变异系数大。根据育性表型可筛选出育性稳定的株系作为籼粳交育种材料。     

水稻程氏指数相关性状QTL分析

以Sasanishiki(粳)/Habataki(籼)//Sasanishiki(粳)///Sasanishiki(粳)衍生的85个回交重组自交系群体为试验材料,利用程氏指数判定各株系的籼粳属性,并结合236个RFLP标记图谱分析,结果表明:该重组自交系中典籼2份,约占2.4%;偏籼22份,占25.9%;偏粳48份,占56.5%;典粳13份,占15.3%。利用完备区间作图(ICIM)法对程式指数性状进行数量性状位点(QTL)分析,共检测到10个与程氏指数相关QTL,分布在第1,2,3,4,6,12号染色体上,LOD值为2.61~19.17,单一位点贡献率为5.8%~46.8%,其中共有6个QTL的贡献率超过15.0%。     

杂草稻分类及起源研究进展

杂草稻已成为影响全球水稻生产的恶性杂草.关于分类及起源一直是杂草稻研究的热点问题,但至今尚无定论.杂草稻是指在人工栽培稻田中或稻田周边耕地里,通过种子落粒等对自然环境的极强适应能力而自然繁衍其群体,对稻田生态系统产生不利影响的稻属植株或群体.一般可根据形态特性、籼粳亚种属性、栽培型和野生型对杂草稻进行分类.杂草稻可能起源于栽培稻与野生稻的基因渐渗、籼粳亚中间杂交和栽培稻种间杂交,部分杂草稻可能是普通野生稻演化成原始栽培稻的过渡形态,栽培稻与杂草稻自然异交可产生更多的杂草稻类型.因此,提出了杂草稻分散起源的假说,认为杂草稻很可能是多次起源,而且杂草稻在不同地区可能是分散起源.对利用籼粳基因组分化和稻属驯化相关基因研究杂草稻起源的可行性及重要意义进行了分析.     

亚洲栽培稻的籼粳分化

籼粳分化是亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)遗传分化的主流。籼稻(Indica)与粳稻(Japonica)对生态环境的要求不同,在性状表型、生理生化以及基因组DNA分子水平上也存在明显的差异。这些差异使得籼粳杂种后代表现出强大的杂种优势,因而是水稻超高产育种的1种重要途径。亚洲栽培稻发生籼粳分化的可能机理主要有选择压力、渐渗杂交以及非连锁基因或性状之间的非随机组合等。     

栽培稻的籼粳分化与杂交育种研究进展

籼粳稻杂交后代易产生超亲变异和优势,蕴藏着巨大的遗传潜力.水稻产量的进一步提升寄希望于籼粳亚种间杂种优势的直接利用,但实现这一目标还面临着许多困难,解决途径有赖于对籼粳分化与杂种优势机理的深入研究.对亚洲栽培稻的起源与分化、籼粳稻分类的方法与评价、籼粳稻杂交育种的历史、存在的主要问题与解决途径、籼粳分化程度与杂种优势的关系、籼粳稻杂交后代中亚种特性与经济性状的关系及生态环境对籼粳交后代的影响等方面的研究进展进行了回顾与展望,为超级稻选育中籼粳亚种间杂种优势的直接利用提供科学依据与参考.     

两套水稻DH群体的形态指数和同工酶的籼粳分类研究

利用形态指数和同工酶标记对两套籼粳交双单倍体（doubled haploid, DH）群体进行分类,结果两套群体均表现为从籼到粳的连续分布,大多数为偏籼或偏粳的中间型。DH系的中间型表现主要是因为籼粳基因组交换重组增加了群体平均基因多样性及降低了群体的非随机组合R#+2值。6个形态性状与8个同工酶位点间的典型相关分析结果表明,这两种鉴别籼粳的分类方法之间有着非常密切的相关关系。两套群体的同工酶Pj值和形态指数总分均与基因组的亲本比例有着显著或极显著相关关系,这表明两种方法均能反映整个基因组的籼粳分化情况。     

甘蓝2号染色体的高分辨率5S rDNA荧光原位杂交

 【目的】羽衣甘蓝5S rDNA 的染色体定位和拷贝数分析,为进一步利用FISH进行2号染色体基因定位和细胞遗传图谱构建奠定基础。【方法】以羽衣甘蓝为材料,采用荧光原位杂交技术将DIG标记的5S rDNA探针定位于不同分辨率的绒毡层细胞中期染色体、粗线期染色体以及伸长DNA纤维上。【结果】在中期染色体和粗线期染色体上,都同时获得3个杂交信号位点（a、b、c）,且位于2号染色体的长臂近着丝粒区域,其信号强度为b＞a＞c;而在伸长DNA纤维上,出现了3种不同长度的念珠状长链（a、b、c）, 其物理大小分别为257、359和134 kb,这3种长链分别与3个信号位点形成一一对应关系。【结论】在羽衣甘蓝2号染色体上存在3个串联重复位点,粗略估算出3个5S rDNA位点的拷贝数分别为510、712和266。     

水稻不育系的广亲和基因检测及籼粳型分析

为鉴定部分水稻不育系的广亲和性和籼粳型,根据籼粳亚种间广亲和基因S5-n在第6染色体存在136 bp片段缺失的特征,设计InDel标记S5136,对培矮64S、广占63S等不育系进行广亲和基因鉴定。利用与栽培稻籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel标记,对这些不育系PCR产物的电泳结果进行判读和分析,计算其籼型或粳型基因频率(InDel分子指数法)。结果表明:①三系不育系粤泰A具有广亲和基因S5-n。②两系不育系培矮64S、N111S、C815S等11个不育系具有广亲和基因S5-n。③目前广泛应用于生产的不育系培矮64S、广占63S、Y58S等的籼型基因频率均为0.76～0.91,据此认为具有10%～25%左右粳稻血缘的籼型不育系可能更有利于亚种间杂种优势利用。     

Genome Polymorphisms Between Indica and Japonica Revealed by RFLP

Revealing the genome polymorphisms between indica and japonica subspecies; RFLP markers, which are located across 12 chromosomes of rice, were used to analyze indica-japonica differentiation in different rice varieties. At the same time, genome sequence variations of screened loci were analyzed by bioinformatics method. Twenty-eight RFLP probes, which can classify indica-japonica rice, were confirmed. Subspecies genome polymorphisms of screened loci were found by analyzing the publication of the genome sequences data of rice. The study indicated that these screened markers can be used for classifying indica-japonica subspecies. With the publication of the genome sequences of rice, marker polymorphisms between indica and japonica subspecies can be revealed by genome differentiation.     

基于基因组原位杂交快速构建黄瓜变种间核型

【目的】利用基因组荧光原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）技术,对黄瓜（Cucumis sativus L.,2n=2x=14）种内两个变种（栽培黄瓜C. sativus var. sativus和野生黄瓜C. sativus var hardwickii）进行中期染色体分析,建立黄瓜变种染色体核型的快速分析方法,为黄瓜细胞分子遗传学研究提供基础。【方法】以栽培黄瓜‘9930’和野生黄瓜C. sativus var. hardwickii为材料,利用CTAB法提取栽培黄瓜‘9930’的基因组总DNA,采用缺刻平移法,将栽培黄瓜‘9930’基因组DNA和45S rDNA分别利用地高辛和生物素标记为探针,与栽培黄瓜‘9930’和野生变种C.sativus var. hardwickii的中期染色体进行荧光原位杂交,根据杂交结果显示的栽培黄瓜与野生变种每条染色体GISH荧光带型的不同,结合45S rDNA位点信号特征,区分栽培黄瓜与野生变种的每条染色体,并进行核型分析。【结果】荧光原位杂交结果显示,GISH信号并非平均分布于所有染色体上,而是在不同染色体的特定部位产生独特的信号,且两个变种间中期染色体的GISH信号模式差异显著。在栽培黄瓜‘9930’有丝分裂中期染色体上,除了6号染色体仅在短臂末端和近着丝粒处产生GISH信号外,其他染色体上的GISH信号集中分布于染色体的两端和近着丝粒的一侧或两侧,且每条染色体的信号特征差异明显;45S rDNA信号主要分布于‘9930’的第1、2、3、4和7号染色体的近着丝粒处,有3对强信号和2对弱信号。在野生黄瓜C. sativus var. hardwickii有丝分裂中期染色体上,杂交信号的位置及强弱与栽培黄瓜‘9930’表现明显不同,近着丝粒处均有GISH信号,但仅在第1、2、4和5号染色体的一端产生GISH信号,45S rDNA信号仅出现在第1、2和3号染色体上,表现为第1号染色体上信号极强,第2和3号染色体上信号极微弱。这些结果显示,以栽培黄瓜基因组DNA为探针的荧光原位杂交能反应出两个变种中期染色体独特的信号分布模式,通过信号的分布模式和强弱,结合45S rDNA位点信号的特异分布,可对每条染色体进行清晰地鉴别,并据此建立了两个变种的核型模式。比较前人发表的黄瓜已有重复序列的分布图,发现GISH揭示的信号分布主要位于黄瓜染色体串联重复序列区域。【结论】黄瓜基因组原位杂交能一次性快速显示基因组串联重复序列的分布图,能有效地用于不同黄瓜变种的快速核型分析;同时发现染色体上串联重复序列的分布及强弱在黄瓜变种间表现出明显的分化。     

两个水稻DH群体茎蘖消长的发育QTL分析

利用分别来源于窄叶青8号(ZYQ8)和京系17(JX17)及春江06(CJ06)和台中本地1号(TNI)2个组合的DH群体(分别称为DH-1和DH-2群体),采用非条件及发育QTL分析方法研究水稻茎蘖消长的遗传控制.其中,DH-1群体定位到条件与非条件QTL共44个,分布于第3、12染色体以外的其他10条染色体上;DH-2群体定位到条件和非条件QTL共70个,分布于第7染色体外其他11条染色体上.通过全基因组比较QTL定位,在2个群体间共确定了10对26个处于相似物理位置的QTL位点,其中有6对14个位点均在相同时期内被检测到,很可能包含有控制茎蘖数的主效数量基因,这些QTL位点在显著性、效应值和贡献率均存在较大差异,对其基因本质仍需进一步深入研究.     

Analysis of Indica-Japonica Differentiation in Rice Parents and Derived Lines Using ILP Markers

Revealing the indica-japonica differentiation in parents of hybridization between indica and japonica rice and their derived lines can provide theoretical and practical bases for the breeding of practical inter-subspecific hybrid rice. Using subspeciesspecific molecular markers ILP （intron length polymorphism） and Cheng＇s index, the indica-japonica differentiation was analyzed with special materials including 18 indica-japonica hybrid parents and 39 derived lines, which accumulated different wide compatibility and restoring genes by convergent cross method in 21 years spanning four breeding phases. The indica-japonica differentiation was detected on all tested loci in 57 materials. Among the 18 parental lines, 4 were japonica type, 5 japonicaclinous type, 8 indicaclinous type and one indica type. The japonica proportion indexes in indica restorer lines Minghui 63 and 9308 were 12.50 and 33.33 %, respectively, while that in japonica restorer line C418 was only 31.25%. Among the 39 derived lines from indica-japonica hybridization, one was japonica type, 11 japonicaclinous type, 20 indicaclinous type and 7 indica type. The japonica proportion index in Minghui 502 was only 10.42%. The results of indica and japonica classification by ILP molecular markers and Cheng＇s index were relatively consistent. The correlation coefficient between the japonica proportion index and morphology index was 0.794＊＊, while that between the indica proportion index and morphology index was -0.7662＊＊. ILP markers could be used to accurately detect the proportion of indica/japonica content in the genome of a rice variety. The results of indica-japonica differentiation analysis could make reasonable explanation for that the hybrids obtained from indica-japonica type restorer lines had obvious heterosis. This conclusion would provide important guidance in efficient use of beneficial genes of inter-subspecific hybrid rice.     

利用ILP标记分析水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化

 【目的】揭示水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化度,为培育实用型籼粳亚种间杂交稻提供理论和实践依据。【方法】以通过不断聚合和累加不同广亲和基因与恢复基因的方法,历时21年,4个育种阶段,涉及18个籼粳杂交亲本和39个衍生系为研究材料,采用籼粳特异ILP分子标记（水稻内含子长度多态性分子标记）和程氏形态指数法进行籼粳分化度检测。【结果】57个供试材料基因组DNA在所检测位点上均存在籼粳分化。18个亲本共检测出4个粳稻、5个偏粳、8个偏籼和1个籼稻类型。在18个亲本中, 明恢63和9308的粳稻成分分别为12.50%和33.33%;粳型恢复系C418的粳稻成分仅有31.25%。39个籼粳杂交衍生系共检测出1个粳稻、11个偏粳、20个偏籼和7个籼稻类型。其中,粳型衍生系明恢502的粳稻成分仅占10.42%。ILP标记法与形态指数法判定籼粳分类结果的吻合度较好,粳稻成分指数、籼稻成分指数与程氏指数综合值的相关系数分别为r=0.794**和r=-0.7662**。【结论】ILP标记具有准确检测籼（粳）成分比例的功能;研究籼粳分化可以合理解释籼粳型恢复系配组的杂交稻表现明显杂种优势的原因,对有效利用籼粳亚种间优良基因具有重要作用。     

滇型杂交稻亲本籼粳分化与杂种优势关系的初步研究

 以滇型杂交稻不育系 10个、相应的保持系 10个和恢复系 38个 ,以及由上述不育系和恢复系组配的 4 0个杂交种为试材 ,研究了亲本材料的RAPD籼粳分化程度与杂种优势的关系。结果表明 ,亲本籼粳差异与产量杂种优势存在抛物线的关系。利用籼粳分化存在一定差异的亲本杂交 ,易得到正向优势组合 ,平均杂种优势较强 ;但并非双亲籼粳分化差异越大越好 ,双亲差异过大则不易获得正向优势组合 ,使杂种优势减弱 ,甚至为负。双亲籼稻成分差值以 12 %～ 16 %为宜     

Chromosomal Localization of the 5S and 45S rDNA Sites and 5S rDNA Sequence Analysis in Nelumbo Species

The physical location of 45S and 5S rDNA sites by double-target fluorescence in situ hybridization (FISH) and 5S rDNA non-transcribed spacer (NTS) sequences was studied in five accessions of Nelumbo nucifera Gaertn. and one accession of N. nucifera subsp. lutea (Willd.). The chromosome number of all tested materials was 2n=16. The loci ofSS rDNA were close to the centromere regions of chromosome 3, and the loci of 45S rDNA were found on chromosomes 7 and 8 in all the six tested accessions, respectively. Similarly, 45S rDNAs were also located on chromosome 4 in four tested aocessions.The 5S rRNA gene sequences were conserved and the NTS sequences were variable among the samples. N. nucifera subsp. Iutea was the longest branch in the phylogenetic tree and clustered with N. nucifera cv. Liangzihu. N. nucifera cv.Heilongjiang and N. nucifera cv. Weishanhu showed a close relationship with each other. N. nucifera cv. Dahe Lian was closer to N. nucifera cv. Nihelu Lian than to other tested accessions. Analysis of the molecular karyotype and the 5S rRNA gene spacer sequence suggested the genetic diversity was limited within Nelumbo species and it seems suitable that American lotus was considered as the subspecies of N. nucifera.     

Development of a Highly Informative Microsatellite （SSR） Marker Framework for Rice （Oryza sativa L.） Genotyping

To select highly informative microsatellite markers （SSRs） and establish a useful genetic SSR framework for rice genotyping, 15 rice （Oryza sativa L.） cultivars including six indica varieties and nine japonica varieties were used to analyze the polymorphism information content （PIC） value of 489 SSR markers. A total of 1 296 alleles were detected by 405 polymorphic markers with an average of 3.2 per locus. The PIC value of each chromosome was ranged from 0.4039 （chromosome 2） to 0.5840 （chromosome 11）. Among the two rice subspecies, indica （0.3685-0.4952） gave a higher PIC value than japonica （0.1326-0.3164） and displayed a higher genetic diversity. Genetic diversity of indica was high on chromosome 12 （0.4952） and low on chromosome 8 （0.3685）, while that for japonica was high on chromosome 11 （0.3164） and low on chromosome 2 （0.1326）. A SSR framework including 141 highly informative markers for genotyping was selected from 199 SSR markers （PIC〉0.50）. Ninety-three SSR markers distributed on 12 chromosomes were found to be related to indica-japonica differentiation. Of these 93 pairs of SSR primers, 17 pairs were considered as core primers （all the japonica varieties have the same specific alleles, while the indica varieties have another specific alleles）, 48 pairs as the second classic primers （all the japonica or indica varieties have the same specific alleles, while the indica or japanica varieties have two or more other specific alleles ） and 28 pairs as the third classic primers （all the japonica and indica varieties have two or more alleles, but the specific alleles are different between japonica and indica）. Thirty-two SSR markers were selected to be highly informative and useful for genetic diversity analysis of japonica varieties. This work provides a lot of useful information of SSR markers for rice breeding programs, especially for genotyping, diversity analysis and genetic mapping.