利用分子标记技术降低协优57的直链淀粉含量

 为克服产量高、适应性广的中籼组合协优57的直链淀粉含量较高、蒸煮食味品质较差的缺点,对其父母本较高的直链淀粉含量特性进行了改良。先前利用PCR AccⅠ分子标记辅助选择对其父本057进行改良,育成了直链淀粉含量改良型057, 简称057(TT)。本研究以ND42为优质基因的供体,利用PCR AccⅠ分子标记对协青早B\[母本协青早A的保持系,简称协青早B(GG)\]进行改良,得到直链淀粉含量改良型协青早B,简称协青早B(TT)。然后用改良前、后的各亲本分别配组,分析各组合的基因型(GG、GT、TT)和食味品质。结果表明,改良单亲的GT型组合协青早B(GG)/057(TT)、协青早B(TT)/057(GG)杂交稻米的直链淀粉含量由原组合协青早B(GG)/057(GG)的26.1%分别降到19.3%和19.2%,但均一性较差。改良双亲的TT纯合型组合协青早B(TT)/057(TT)的杂交稻米,不仅直链淀粉含量降到中等偏低水平(12.5%)、胶稠度变得更软,而且直链淀粉含量的均一性也有了很大的提高。     

利用分子育种技术定向改良杂交稻协优57

协优57是一个产量高、适应性强的杂交稻组合,但由于其父母本直链淀粉含量高,导致杂交稻米的直链淀粉含量较高、蒸煮食味品质较差。利用PCR-AccⅠ分子标记辅助选择对协优57的亲本057和协青早A的Wx基因进行改良,研究改良前、后各亲本及其杂交组合的蒸煮食味品质等性状的变化。结果表明:单亲改良的GT型杂交组合的直链淀粉含量由原组合的26%分别降到19.3%和19.2%,但均一性较差。双亲改良的TT纯合型杂交水稻新组合协A(TT)/057(TT),不仅直链淀粉含量降到中等偏低水平(12.5%),而且均一性也有了很大的提高,蒸煮食味品质明显改善。在成功利用分子标记对直链淀粉含量进行辅助选择改良的基础上,结合田间选育的手段,同时改良了不育系穗小粒少的缺陷,既保持了原组合的优良特性,又提升了米质和产量潜力。     

Lowering Grain Amylose Content in Backcross Offsprings of indica Rice Variety 057 by Molecular Marker-Assisted Selection

To lower the amylose content （AC） of the indica rice restorer line 057 with high AC, backcrosses were made respectively by using four indica varieties （R367, 91499, Yanhui 559, Hui 527） as low AC donor parents and 057 as the recurrent parent. A molecular marker （PCR-Acc Ⅰ） was used to identify the genotypes （GG, TT and GT） of the waxy （Wx） gene. Plants with GT genotype were selected and used as female parent and crossed with 057 to advance generation. The ACs of rice grains harvested from plants with different Wx genotypes were measured and compared to analyze the efficiency of marker-assisted selection. The ACs of the rice grain, harvested from the plants of Wx genotypes GG, GT and TT, were higher than 20%, in the range of 17.7-28.5%, and less than 18%, respectively. The PCR-Acc Ⅰ marker could be used for efficiently lowering the AC of 057 through backcrossing, and there were some influence of parental genetic background on the AC of rice grains with the same Wx genotype.     

同源四倍体和二倍体水稻Wx基因与淀粉品质的遗传关系

用Wx 基因的(CT)n微卫星标记和切割的扩增产物多态性序列(cleaved amplified polymorphic sequence, CAPS)分子标记PCR Acc Ⅰ 对40份同源四倍体和14份二倍体水稻Wx基因型进行研究。利用484/485引物检测,Wx基因呈 Wx1、Wx2和Wx3 3种多态性;而用PCR Acc Ⅰ检测,Wx基因表现为G 型和T 型。同时,在测定稻米直链淀粉含量（AC）、胶稠度（GC）和糊化温度（GT）的基础上探讨它们与Wx基因的关系,结果表明AC、GC与Wx基因密切相关,GT与Wx基因相关不显著。综合分析表明,同源四倍体水稻中,92.0%的Wx1基因型材料为G 型,而Wx2基因型村料和800%的Wx3基因型材料为T 型。统计分析表明,Wx基因(CT)n微卫星标记检测与PCR Acc Ⅰ 分子标记检测的相关系数为0842,呈极显著正相关。     

利用分子标记辅助选择改良水稻恢复系的稻瘿蚊抗性

以含有华南4种稻瘿蚊生物型显性抗性基因Gm6的籼稻材料KG18为供体,三系优质恢复系广恢998为受体,通过杂交、多次回交和自交结合分子标记辅助选择技术,将Gm6基因导入广恢998中。综合目标基因的分子检测、田间农艺性状表现以及遗传背景的回复率,筛选获得6个株系。采用稻瘿蚊生物型1和生物型4对这些改良株系进行人工接虫鉴定,6个改良株系的标葱率为0,表现免疫,而对照标葱率均在98%以上,表现高感;由改良株系组配的杂种F1标葱率在10%～20%,表现中抗。农艺性状分析表明,除1个株系在千粒重方面与对照广恢998有显著差异外,其余改良株系性状与对照无显著差异。     

云南地方稻种Wx基因第一内含子供体+1位碱基变异与直链淀粉含量的关系

应用PCR一步法对来自云南省14个地州、55个市/县的220个籼、粳地方稻种Wx基因第一内含子供体+1位碱基G/T进行了检测,同时用PCR Acc I酶切法对其中的101份进行验证,结果表明两种方法检测结果一致。根据G/T碱基将220个供试材料分为GG、TT两种基因型。云南地方稻种以GG型占优势,有164个,占74.5%;TT型有56个,占255%;籼稻中80.5%属GG型,粳稻中67.0%属GG型。GG型直链淀粉含量较高,平均18.97%,TT型较低,均低于16%, GG、TT基因型之间的平均直链淀粉含量差异极显著。G/T与直链淀粉含量存在密切的联系,其相关系数为0733**。GG型品种中有33个直链淀粉含量较低（3.91%～15.93%）,多数为来源于云南西南部傣族地区的品种。籼稻中的GG型或TT型品种与粳稻中的GG型或TT型品种间平均直链淀粉含量无显著差异,表明GG/TT基因型在籼粳不同遗传背景下直链淀粉表达无显著差异。     

稻米淀粉理化特性相关的水稻淀粉分支酶基因标记开发

 基于籼稻93 11和粳稻日本晴基因组间的序列差异,成功发展了水稻淀粉分支酶基因(Sbe)9个分子标记。利用这些标记对102份非糯材料进行了基因型检测,并分析了Sbe1、Sbe3基因标记基因型多态性对稻米淀粉理化特性的影响。Sbe1、Sbe3基因标记多态性位点对揭示非糯材料间稻米淀粉理化特性的差异不显著,说明淀粉分支酶基因这些等位性变异位点对非糯稻米的蒸煮食味品质影响不显著;在鉴定籼稻品种时,有6个标记的鉴定准确率达80%以上。还对标记开发的意义和分子标记辅助选择育种进行了探讨。     

水稻广谱抗瘟基因Pigm紧密连锁分子标记开发及其育种应用

根据广谱抗瘟基因Pigm精细定位结果,筛选获得共显性InDel标记DG-3在Pigm基因供体亲本谷梅4号与9个籼稻受体亲本之间存在明显且稳定的多态性。在T98B×谷梅4号和R640×谷梅4号2个组合的BC1F1群体中随机取单株进行稻瘟病抗性表型及基因型分析,结果表明,无论是田间病圃鉴定,还是室内接种鉴定,分子标记DG-3对这2个组合回交群体的抗稻瘟病表型选择效率达95%以上,说明DG-3与Pigm基因紧密连锁。在此基础上,采用分子标记辅助选择与回交育种相结合的方法,利用DG-3在9个组合的回交群体中选择含有目的基因的单株分别与相应轮回亲本逐代回交,分别获得了9个组合的BC3F1群体,为进一步连续回交定向改良轮回亲本的稻瘟病抗性奠定了基础。     

利用SSR分子标记辅助选择构建QPM近等基因系

利用分子标记辅助选择构建QPM近等基因系,以phi057为特异性引物,对90个回交群体各世代进行选择,构建出一批来自不同遗传背景的QPM近等基因系。结果表明,引物phi057在QPM与普通玉米自交系间表现多态性,能准确区分O2O2、O2o2和o2o2这3种基因型。因此,利用微卫星标记引物phi057在QPM与普通自交系杂交、回交世代中进行o2基因的选择是可行的。实验中的大部分材料在回交5～6代后与轮回亲本的农艺性状极为相似并稳定下来。经卡方检验,OO和Oo的分离比例为1∶1,符合孟德尔遗传分离比例。     

MAS育种改良籼稻恢复系R599及其杂交种的稻瘟病抗性

根据已克隆的广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的启动子序列设计了特异显性DNA标记MS-1,通过分子标记辅助选择(MAS)技术,开展连续回交育种,定向改良籼稻恢复系R599及其杂交种的稻瘟病抗性。结果表明,Pi9基因供体亲本75-1-127与受体亲本R599对23份供试稻瘟菌菌株的抗性表现及抗菌谱差异显著,两亲本的抗性频率分别为91.3%和30.4%。分子标记MS-1在75-1-127与R599之间呈现明显且稳定的多态性,标记基因型对抗病性表型的辅助选择效率达100%。从BC6F3株系中选育出一个与R599遗传背景相似但高抗苗瘟和穗瘟的改良恢复系R599-Pi9,并用它配制出抗稻瘟病的两系杂交种Y两优599-Pi9。     

几个籼粳交组合稻米品质性状遗传表达的鉴别

 用2个籼稻品种和3个粳稻品种配成籼粳交组合,研究了4个稻米品质（粒长、粒宽、糊化温度和直链淀粉含量）的遗传表达。粒长和粒宽遗传表达完全受二倍体母体基因型决定,而糊化温度和直链淀粉含量的遗传表达同时受二倍体母体基因型和三倍体胚乳基因型控制,胚乳基因型起主要作用。     

优质食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究

 对全国各地选送的78个优质米样品进行了食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究。其中理化指标包括：粒长、长宽比、垩白率、垩白度、透明度、糊化温度、胶稠度、直链淀粉、蛋白质等9项指标。结果表明：（1）籼稻的粒长因子、垩白因子对食味有极显著正线性效应，粒形因子对食味有极显著负线性效应，对食味的重要性顺序为：粒长因子>粒形因子>垩白因子；（2）粳稻的透明度（级）与食味呈显著负相关系。并对农业部部颁“NY122-86”优质食用稻米标准中，籼、粳稻的直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度的Ⅰ、Ⅱ级米的划分标准作了讨论。     

Relationship Between the First Base of the Donor Splice Site of Waxy Gene Intron 1 and Amylose Content in Yunnan Indigenous Rice Varieties

There exists a single nucleotide polymorphism, G or T, at the first base of the donor splice site of waxy gene intron 1 in rice. In order to study the relationship between the first base of the donor splice site of waxy gene intron 1 and amylose content in rice, the one-step PCR method was used to determine whether it is G or T in 220 Yunnan indigenous rice varieties from 14 districts, 55 towns/counties of Yunnan Province, and 101 varieties of which were validated by the PCR-Acc I method. According to the G/T polymorphism, 164 rice varieties showed GG-genotype, while the other 56 fell into TT-genotype, accounting for 74.5% and 25.5% of all the test varieties, respectively. When all the rice varieties were divided into indica and japonica subspecies, it was found that 80.5% of indica rice and 67.0% of japonica rice belonged to GG-genotype. The rice varieties with GG-genotype had significantly higher amylose content (18.95% on average) than those with TT-genotype (all below 16%), but 33 rice varieties with GG-genotype still had low amylose content ranging from 3.91% to 15.93%, and most of them came from the Dai minority area in the Southwest of Yunnan Province. However, there was no significant difference in the mean amylose content of the same GG or TT genotypes between indica and japonica rice, suggesting that different genetic backgrounds, indica or japonica, had no effect on amylose content. The coefficient of correlation between the genotype and amylose content was 0.733 (P<0.01).     

粳型杂种稻米品质性状的遗传表达

应用莫惠栋等新近提出的P十ｑ＋2Ｐｑ交配设计及其分析方法,分析了模型杂种９个品质性状的遗传表达,试验材料P＝４,ｑ＝７。结果表明：（１）糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽和垩白率６个性状的遗传受母株基因型控制,它们在Ｆ２米粒间（着生在Ｆ１植株上）没有发生遗传分离,而糊化温度、直链淀粉含量和胶稠度３个性状在民米粒间有显著的遗传分离,因此主要受胚乳基因型控制。（２）除直链淀粉含量外,其余８个性状的遗传变异均以加性方差为主。在直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度３个性状中,种子性状分离方差都占有较高比例,进一步证明了Ｆ２种子的这３个性状的遗传主要是由胚乳自身的基因型决定的。（３）正反交测验的结果表明,９个品质性状均存在显著的细胞质效应,但细胞质遗传方差仅占遗传总方差的２．４９％（糊化温度）～２９．３％（精米率）,多数性状集中在２％与５％之间,所以品质性状的细胞质遗传效应在总体上是不大的,但在性状间存在差异。     

籼稻杂种一代品质性状与其亲本关系的研究

以5个籼稻优质品种(七桂早25、新丝苗1号、新锦占1号、早选2、早优占30)和4个籼稻非优质品种(光明、金占、特青、三二矮,其中特青、三二矮为高产品种)为材料配制杂交组合进行品质性状的研究。结果表明,以硬胶稠度作亲本的组合,其杂种一代都为硬胶稠度。F1植株籽粒品质性状的表达较复杂,如亲本为高直链淀粉含量的不同组合,可以出现高、中、低含量的杂种一代,因此不能单独根据某一性状来确定亲本的选配。粒形和脂肪含量可以作为衡量米质等级的指标。选用优/优、优/非优组合,可以育出长粒形、高脂肪含量的杂种一代。选用优/优或优/非优组合,更可能获得既优质又高产的杂种一代。七桂早/早选2是优质的最佳组合。七桂早/新丝苗、七桂早/金占、七桂早/早优占是优质高产的最佳组合。     

粳型杂种稻米品质性状的遗传表达

 应用莫惠栋等新近提出的p+q+2pq交配设计及其分析方法,分析了粳型杂种9个品质性状的遗传表达,试验材料p=4, q=7。结果表明：(1)糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽和垩白率6个性状的遗传受母株基因型控制,它们在F2米粒间(着生在F1植株上)没有发生遗传分离,而糊化温度、直链淀粉含量和胶稠度3个性状在F2米粒间有显著的遗传分离,因此主要受胚乳基因型控制。(2)除直链淀粉含量外,其余8个性状的遗传变异均以加性方差为主。在直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度3个性状中,种子性状分离方差都占有较高比例,进一步证明了F2种子的这3个性状的遗传主要是由胚乳自身的基因型决定的。(3)正反交测验的结果表明,9个品质性状均存在显著的细胞质效应,但细胞质遗传方差仅占遗传总方差的2.49%(糊化温度)～29.3%(精米率),多数性状集中在2%与5%之间,所以品质性状的细胞质遗传效应在总体上是不大的,但在性状间存在差异。     

水稻亚种间优质米组合的选育初报

对籼粳交组合及其亲本的稻米品质进行了分析，结果表明：在选育水稻亚种间优质米组合时，亲本中必须有１个优质米亲本，另一个为高产中等米质亲本；配制偏粳组合时，最好选用粳型不育系作母本；反之，配制偏籼组合时，应选用籼型不育系作母本；双亲垩白度都高的亲本不宜选用；另外，在选配偏粳组合时，不宜选用直链淀粉含量高（２４％以上）的籼稻作父本，最好直链淀粉含量在２０％以下。