抗条纹叶枯病优良食味粳稻新品种选育研究

介绍了近十年来我们在抗条纹叶枯病优良食味粳稻新品种选育方面的研究成果。利用具有Stv-bi基因的粳稻抗源进行杂交育种,在充分发病的自然条件下对条纹叶枯病抗性进行一定选择压的定向选择,很容易获得抗性好的株系。垩白粒率、垩白度和透明度等外观品质在上下世代间的表现有明显的相关关系,在低世代进行选择的效果较好。利用暗胚乳突变基因Wx-mq的功能标记和与Stv-bi紧密连锁的分子标记进行辅助选择,可大大提高选择效率,加快两个基因的聚合速度。     

聚合Stv-b~i和Wx-mq基因改良武育粳3号条纹叶枯病抗性和食味品质

以日本优质粳稻关东194为条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和低直链淀粉含量基因Wx-mq的供体,采用回交育种的策略,改良武育粳3号的抗性和食味品质。在连续回交和自交的过程中,利用与Stv-bi和Wx-mq基因相关的分子标记进行跟踪检测,并结合条纹叶枯病的田间抗性鉴定以及农艺性状的系统选择,在BC3F4世代中筛选到10个具有Stv-bi Stv-bi WxmqWx-mq纯合基因型的改良系。性状分析表明,这些品系保留了受体亲本武育粳3号农艺性状,条纹叶枯病抗性得到明显改良,同时,食味、外观品质也大幅提升。综合分析,最终筛选出K01和K04两个优异品系。     

粳稻恢复系条纹叶病抗性的定向改良

在对20个粳稻恢复系进行条纹叶枯病抗性鉴定的基础上,选择感水稻条纹叶枯病的优良粳稻恢复系宁恢8号为母本,与抗条纹叶枯病的日本粳稻品种关东194杂交,以宁恢8号为轮回亲本进行回交,利用与条纹叶枯病抗性基因Stv-bi共分离的SCAR标记对回交后代进行辅助选择,将Stv-bi转育到优良恢复系宁恢8号中,培育抗条纹叶枯病的粳稻新恢复系。     

优质高产中熟晚粳稻新品种南粳50的选育及栽培技术

南粳50是以含低直链淀粉含量基因Wx-mq和条纹叶枯病抗性基因Stv-bi的日本优质粳稻关东194与江苏高产粳稻武粳13杂交,通过混合系谱法和分子标记辅助选择相结合的技术手段培育而成的优良食味、高产、多抗粳稻新品种。该品种株高适中,株型紧凑,长势较旺,分蘖力较强,穗型较大。650 kg/667 m2的产量结构为:有效穗数20万/667 m2,每穗总粒数140~150粒,结实率90%~95%,千粒重25 g左右。南粳50不仅抗稻瘟病、条纹叶枯病、纹枯病和白叶枯病,而且直链淀粉含量低,稻米食味品质优,适合于高档优质米开发。于2013年通过江苏省品种审定,适宜在江苏苏南地区种植。     

分子标记辅助选择改良宁恢8号的条纹叶枯病抗性

为改良宁恢8号的条纹叶枯病抗性,以含条纹叶枯病抗性基因Stv-bi的品种关东194为供体,通过杂交、回交,利用与条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和恢复基因Rf1a共分离的分子标记进行辅助选择,将条纹叶枯病抗性基因Stv-bi导入宁恢8号,结合田间抗性和性状鉴定,至BC3F3育成10个条纹叶枯病抗性显著提高、农艺性状优良的改良系。选择其中4个综合性状较优的株系分别与不育系A25、A19和A70进行配组鉴定。结果表明,改良系-2所配组合的综合性状明显优于对照宁恢8号的相应组合。     

通过分子标记辅助选择培育优良食味水稻新品种

 为了培育食味品质优良、综合丰产性好的粳稻新品种,以高产粳稻品种武香粳14作母本,具有暗胚乳突变基因的优质粳稻品种关东194作父本配制杂交组合。利用与暗胚乳突变基因Wx mq直接相关的单核苷酸差异,设计合成了CAPS标记,该标记能区分含或不含Wx mq基因的纯合基因型和杂合基因型。利用该标记对武香粳14/关东194衍生的F5、F6株系进行辅助选择,筛选到含Wx mq基因的纯合基因型,成熟后对胚乳淀粉性质的调查结果与分子检测结果完全一致,分子标记辅助选择效果达100%。最终将关东194的暗胚乳突变基因Wx mq与高产基因聚合于一体,育成含有暗胚乳突变基因Wx mq的优良食味粳稻新品种南粳46。     

利用分子标记辅助选育抗条纹叶枯病粳稻新品系

本研究主要通过回交转育法,用含抗水稻条纹叶枯病基因的盐稻8号为供体亲本,以高产、优质不抗水稻条纹叶枯病的盐稻9号为轮回亲本,2005年夏开始,经一次杂交、三次回交、两次自交,并在各世代常规选择的同时,用扬州大学梁国华教授设计的与抗水稻条纹叶枯病基因Stv-b i紧密连锁的STS标记,进行分子标记辅助选择选育。于2008年夏,初步育成近似于盐稻9号的抗水稻条纹叶枯病粳稻新品系21个,世代为BC3F3。其中有5个品系田间抗性、产量及综合农艺性状比较理想,基本达到集高产、优质、抗病于一体的选育目标,但各品系间的差别和品系内的分离表明用传统回交转育法,要想加快轮回亲本性状回复和纯合的速度,必须加大与轮回亲本相似性的选择力度,并且可能需要经历更多世代才能实现。     

分子标记辅助选择改良武育粳3号的条纹叶枯病抗性

 在对抗水稻条纹叶枯病品种Dular进行抗性基因定位的基础上,以它为抗性供体亲本,武育粳3号为抗性受体亲本,通过杂交和回交,从BC1F1开始利用与条纹叶枯病抗性QTL qSTV 11b和 qSTV 11c 紧密连锁的4个分子标记进行辅助选择,改良武育粳3号的条纹叶枯病抗性和选育抗病新品种。对检测到抗病基因的回交后代进行主要性状的聚类分析,分别有9个抗病基因纯合的BC3F2单株和31个抗病基因杂合的BC4F1单株与武育粳3号聚为一类。经进一步纯合稳定,有望筛选到抗性得到改良、性状回复到武育粳3号的株系。对18个抗病基因纯合的BC2F3株系进行鉴定,其条纹叶枯病的抗性均达到抗的水平,有5个株系丰产性较武育粳3号有明显提高,其中2个株系外观品质也较武育粳3号有了明显改进,达到国家优质稻谷标准。     

全国优良食味粳稻品评获奖品种展示——宁5055

品种来源：宁5055是江苏省农科院粮食作物研究所以日本优质粳稻关东194为父本，与江苏优质高产粳稻武粳13杂交，经数代外观与食味品质筛选和条纹叶枯病抗性及半糯性分子标记辅助选择培育而成的优质粳稻。     

聚合Stv-bi和Wx-mq基因改良武育粳3号条纹叶枯病抗性和食味品质

以日本优质粳稻关东194为条纹叶枯病抗性基因Stv-bⁱ和低直链淀粉含量基因Wx-mq的供体, 采用回交育种的策略, 改良武育粳3号的抗性和食味品质。在连续回交和自交的过程中, 利用与Stv-bⁱ和Wx-mq基因相关的分子标记进行跟踪检测, 并结合条纹叶枯病的田间抗性鉴定以及农艺性状的系统选择, 在BC₃F₄世代中筛选到10个具有Stv-bⁱStv-bⁱWx-mqWx-mq纯合基因型的改良系。性状分析表明, 这些品系保留了受体亲本武育粳3号农艺性状, 条纹叶枯病抗性得到明显改良, 同时,食味、外观品质也大幅提升。综合分析, 最终筛选出K01和K04两个优异品系。     

Transferring Translucent Endosperm Mutant Gene Wx-mq and Rice Stripe Disease Resistance Gene Stv-bi by Marker-Assisted Selection in Rice (Oryza sativa)

A high-yielding japonica rice variety, Wuyunjing 7, bred in Jiangsu Province, China as a female parent was crossed with a Japanese rice variety Kantou 194, which carries a rice stripe disease resistance gene Stv-bi and a translucent endosperm mutant gene Wx-mq. From F2 generations, a sequence characterized amplified region (SCAR) marker tightly linked with Stv-bi and a cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) marker for Wx-mq were used for marker-assisted selection. Finally, a new japonica rice line, N...     

A Cleaved Amplified Polymorphic Sequence Marker to Detect Variation in Wx Locus Conditioning Translucent Endosperm in Rice

The translucent endosperm trait in a japonica rice variety‘Kantou 194’is controlled by a Wx-mq gene which is allelic to Wx locus by genetic analysis and allelic test.The amylose content analysis showed that an intermediate amylose content between those of glutinous and non-glutinous rice existed in endosperm of homozygous Wx-mq genotype.The slight changes of amylose content in different varieties and F1 grains with an identical Wx-mq genotype might be influenced by dissimilar genetic background.To identify ...     

Transferring Translucent Endosperm Mutant Gene Wx-mq and Rice Stripe Disease Resistance Gene Stv-b by Marker-Assisted Selection in Rice (Oryza sativa)

A high-yielding japonica rice variety, Wuyunjing 7, bred in Jiangsu Province, China as a female parent was crossed with a Japanese rice variety Kantou 194, which carries a rice stripe disease resistance gene Stv-bⁱ and a translucent endosperm mutant gene Wx-mq. From F₂ generations, a sequence characterized amplified region (SCAR) marker tightly linked with Stv-bⁱ and a cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) marker for Wx-mq were used for marker-assisted selection. Finally, a new japonica rice line, Ning 9108, with excellent agronomic traits was obtained by multi-generational selection on stripe disease resistance and endosperm appearance. The utilization of the markers from genes related to rice quality and disease resistance was helpful not only for establishing a marker-assisted selection system of high-quality and disease resistance for rice but also for providing important intermediate materials and rapid selection method for good quality, disease resistance and high yield in rice breeding.     

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。     

高原粳稻子预44抗稻瘟病基因遗传分析和定位

 以高感稻瘟病的低海拔粳稻江南香糯与高抗稻瘟病的高原粳稻子预44作亲本进行杂交,获得F1、F2、BC1F1和以F2单粒传构建的、由276个株系组成的F7重组自交系群体。分别用稻瘟病菌生理小种ZB13和ZE1对两亲本江南香糯和子预44及其杂交后代群体F1、F2和BC1F1进行抗性接种鉴定和遗传分析。结果表明,子预44对稻瘟病菌生理小种ZB13和ZE1的抗性都表现为单基因控制的显性遗传。进一步利用重组自交系F7群体的266个有效株系作为定位群体,将抗稻瘟病菌生理小种ZE1的基因定位在水稻第11染色体上与SSR标记RM206间遗传距离为0 cM的位置,暂定名为Pi zy（t）。这些结果为进一步将子预44中的抗性基因用于水稻抗病育种及该抗稻瘟病基因的克隆奠定了重要基础。     

一种水稻香味基因功能标记的开发

为了提高水稻香味基因的分子标记辅助选择的准确性,根据水稻隐性香型品种与非香型品种的BAD2基因（即香味基因）序列之间存在8 bp碱基缺失,设计出香味基因fgr的InDel功能标记GRFM04。利用该标记对粤丰B（香型）/振丰B（非香型）的F2分离群体和其他16份香稻品种和6份非香稻品种进行检测验证。依据其PCR扩增产物电泳带型,可以准确地区分出香型纯合基因型、非香型纯合基因型和杂合基因型3种带型,且3种带型与其植株或品种相应的香味性状表现完全呈一一对应关系。     

水稻OsWRKY89基因启动子的表达特性

利用PCR技术从粳稻品种秀水11中扩增了转录因子WRKY89编码区5′上游大小为1470 bp的调控序列,命名为OsW89p,将它与GUS基因融合,构建植物表达载体。用农杆菌介导法将载体转化水稻,GUS组织化学分析结果表明,OsW89p驱动的GUS基因在转基因植株各个时期的叶、茎和叶鞘中均有表达;在花器的外稃和花药中有活性而在花粉和成熟种子中均无活性;种子萌发时在胚中有活性;2.5叶期时在种子根、不定根和侧根中均有活性但根尖中无活性,5叶期时根部只有侧根中有活性。分析了GUS在T1代苗期时的诱导表达特性,GUS荧光测定结果表明：1) GUS的表达被茉莉酸甲酯增强,诱导倍数是4.0,被2,4 D抑制,水杨酸对OsW89p的表达几乎没有影响;2) 用NaCl和PEG这2种非生物因子处理转基因苗根部,根中GUS的表达被抑制,但叶片中可被诱导增强;3) GUS的表达可被紫外线照射、高温(42℃)、低温(5℃)和伤处理这4种非生物逆境因子增强,其中以紫外线照射处理的诱导倍数最高。     

抗条纹叶枯病基因STV11的功能性分子标记建立及粳型抗源筛选

条纹叶枯病是水稻(Oryza sativa L.)上最严重的病害之一。STV11是从籼稻Kasalath中鉴定的条纹叶枯病抗性基因,根据Kasalath型条纹叶枯病基因STV11 KAS6个碱基缺失的功能性多态性序列差异,设计基于PCR的功能性分子标记qstv11。利用此标记对299份试验材料[5份抗病品种、5份感病品种、41份辽宁省育种材料、17份日本粳型材料、142份秋光/七山占重组自交系(群体A)、85份笹锦/Habataki//笹锦回交重组自交系(群体B)、群体亲本4份]进行基因型分析并进行抗病性鉴定。结果表明,qstv11能够较好区分抗感基因型,而且在测试材料中与条纹叶枯抗性整体呈现共分离。41份辽宁材料中鉴定出含有STV11-R(抗)材料1份;日本粳型材料该位点均为STV11-S(感);群体A和B中分别筛选出粳稻背景STV11-R型材料24份和6份。