水稻矮秆多分蘖突变体mz3的遗传分析和基因定位

通过EMS诱变粳稻品种中花11获得一个稳定遗传的矮秆多分蘖突变体mz3。遗传分析表明该突变性状受一对隐性基因控制,并利用mz3与籼稻品种南京11杂交建立的F2群体,将该基因定位在水稻第6染色体长臂上的SSR标记RM19353与RM510之间约747kb范围内。由于该区间包含控制水稻株高和分蘖的D3基因,结合表型分析,推测突变基因与D3可能为一对等位基因。设计7对引物分别对中花11与突变体mz3的基因进行测序,结果显示,与中花11相比,D3基因在mz3中第636位核苷酸由G突变为A,使得编码色氨酸的密码子TGG突变为终止密码子TGA,导致翻译提前终止。进一步对定位群体中10个隐性极端个体测序,结果显示所有极端个体都带有该突变位点。亚细胞定位结果表明,突变体编码的D3蛋白与野生型一样定位在细胞核中,荧光双分子互补试验结果表明,突变体D3蛋白不能与D14蛋白发生互作,推测突变体编码的D3截短蛋白缺少了与D14互作的氨基酸序列,从而阻碍了独脚金内酯信号传递。因此,mz3表型很可能由D3基因突变引起。     

粳稻种质资源稻瘟病抗性及抗性基因分析

为提高冀东稻区水稻抗稻瘟病育种水平,对157份粳稻资源通过田间诱发感病鉴定其稻瘟病抗性,并利用12个抗病基因标记进行基因型鉴定.结果表明,157份粳稻资源中表现为抗、中抗、中感、感及高感材料分别为2、70、64、9、12个,其中,材料ZY1和ZY2表现为抗.Piz和Pid3这两个抗病基因出现频率最高,而Pigm、Pia...     

多基因聚合育成优质高产杂交稻新组合中优161

通过文献检索和基因标记检测,判定水稻品种特青和抗白叶枯病基因聚合品系IRBB51所携带的有利基因,其中特青携带抗稻瘟病基因Pib和Pita、抗白叶枯病基因Xa4,IRBB51携带抗稻瘟病基因Pib、抗白叶枯病基因Xa4和xa13、优质基因wx。建立了特青/IRBB51重组自交系群体,育成在5个目标基因座位上均携带有利等位基因的恢复系中恢161,与不育系中9A配组育成优质、高产的杂交稻新组合中优161,于2009年通过国家农作物品种审定。研究表明,综合利用不同水稻材料携带的共有有利基因和互补有利基因,可快速有效地实现多性状有利基因的聚合。     

江苏近年育成粳稻新品种/系的稻瘟病抗性基因及穗颈瘟抗性分析

【目的】明确水稻品种携带的抗稻瘟病基育种应用价值,是利用抗病基因培育抗病品种控制病害流行的重要前期工作。【方法】利用功能标记分析了14个抗稻瘟病基因在江苏近年育成的195个粳稻新品种/系中的分布情况,并对其中158个品种和17份携带抗稻瘟病基因Pigm的高世代回交株系进行穗颈瘟接种鉴定。【结果】大多数品种携带2~5个抗病基因,但所有品种均不含有Pigm基因;Pib、Pita和Pikh基因在供试品种中的分布频率较高,均在45%以上,其余基因均在30%以内;Pid3、Pid2、Pia、Pb1在新育成品种中的出现频率明显高于审定品种。测试品种对穗颈瘟的抗性主要与3个基因显著相关,贡献率由高至低依次为Pia、Pi3/5/i和Pita;其中,Pia或Pi3/5/i与Pita间的聚合效应均显著高于各基因单独存在时的抗病效应,且以Pia和Pita间的聚合效应最强,携带该基因组合的所有品种对穗颈瘟均表现抗至高抗水平抗性。回交导入Pigm基因的所有17份株系对穗颈瘟的抗性均显著高于各自轮回亲本,且均达到了抗病以上水平。【结论】抗病基因Pigm及基因组合“Pia+Pita”在江苏粳稻抗穗颈瘟育种中具有重要的育种应用价值。     

基于HRM技术开发水稻糊化温度基因ALK功能标记

【目的】糊化温度是影响稻米蒸煮食味品质的重要指标,ALK是控制水稻糊化温度的主效基因,开发可快速高通量鉴定ALK基因型的功能标记有助于提高水稻品质改良的效率。【方法】根据ALK基因4198位、4329位和4330位存在的单碱基差异,设计基于HRM技术检测的基因功能标记。【结果】通过PCR检测结合测序分析,筛选了ALK基因2个功能区域的功能标记ALKH4、ALKH5。利用ALKH4、ALKH5对81份籼稻品种、279份粳稻品种进行了ALK基因型检测,结果发现,16份粳稻和19份籼稻为G-GC基因型;51份粳稻为A-GC基因型;212份粳稻和62份籼稻为G-TT基因型。【结论】基于HRM技术开发的基因功能标记ALKH4、ALKH5可以快速高通量鉴定控制糊化温度ALK不同基因型,具有重要的应用价值。     

水稻多酚氧化酶基因功能标记的开发与应用

 水稻酚反应是水稻分类的重要依据。控制水稻酚反应的多酚氧化酶基因(PPO)已经克隆,根据其等位基因的DNA序列差异设计了InDel功能标记FMppo 18和FMppo 29。利用这两个标记对45份材料进行了标记基因型分析和酚反应鉴定。结果发现3份普通野生稻为非缺失带型;8份籼稻材料中6份为非缺失带型,而Dular为缺失29 bp带型,龙晴为缺失18 bp带型,表明Dular和龙晴分别携带29 bp和18 bp缺失的PPO等位基因;11份粳稻材料中9份携带18 bp缺失的PPO等位基因,2份携带29 bp缺失的PPO等位基因。对23份杂草稻鉴定的结果表明,7份早年发现的杂草稻,即3份江苏省连云港穞稻和4份安徽省怀远、来安、全椒、肥东的塘稻为非缺失带型;而16份近年来发现的杂草稻中14份不缺失,2份表现为18 bp缺失的PPO等位基因,与江苏省大面积推广的栽培粳稻品种携带相同的PPO基因。酚反应结果表明带29 bp或18 bp缺失的PPO等位基因的材料酚反应呈阴性,而不缺失的材料酚反应呈阳性。标记基因型与酚反应表现型完全对应。表明这两个功能标记可用于水稻种质资源鉴定、进化研究以及多酚氧化酶基因的分子标记辅助选择育种。     

Pigm特异性选择标记的开发及其在粳稻穗颈瘟抗性育种中的利用

【目的】Pigm是一个广谱的稻瘟病抗性基因,源自持久抗性品种谷梅4号,与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9和Pi40等互为复等位基因但抗谱存在差异。为了更好地在分子辅助选择育种中利用Pigm基因,开发与Pigm特异性标记具有重要意义。【方法】在已有文献报道定位结果的基础上,通过随机测序获得了一段谷梅4号基因组的特异序列,并据此开发了一组用于筛选Pigm基因的分子标记,进一步选取江淮稻区3个不同生态型代表性粳稻品种作为受体,利用分子标记辅助选择结合对抗性基因的背景检测将Pigm基因导入受体品种。【结果】Pigm-4标记位于Pigm基因簇内部,与抗病功能元件PigmR紧密连锁,对不同类型的品种检测发现该标记特异性强,且利用该标记可将Pigm与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9以及Pi40区分开来。对受体亲本稻瘟病抗性基因的检测和接种结果分析发现江淮稻区粳稻品种虽然携带了Pib、Pi54、Pita、Pb1中的2~3个基因,但是对强毒力的稻瘟病小种抗性普遍不强,而3种代表性粳稻背景下导入Pigm基因均可显著提高其对穗颈瘟的抗性水平。【结论】Pigm可以作为抗稻瘟病粳稻育种的有利基因资源加以利用,而Pigm-4是分子标记辅助筛选Pigm的优异标记。     

油菜开花期QTL定位和候选基因分析

为辅助选育早熟油菜品种、克隆油菜开花期基因及开发花期分子标记,以已测序的油菜品种中双11 (Z) 和重测序的油菜品系No.73290 (N)为亲本构建的含184个单株的BnaZNF2群体为材料,通过分析该群体的基因型数据和F2:3家系连续三年（2010-2012）在武汉的表型数据,对开花期QTL进行检测和整合,定位到分布在11个连锁群上的14个开花期QTL。其中只有5个QTL能在3年中重复检测到,分别是qDtF.A2-1、qDtF.A6-2、qDtF.C2-1、qDtF. C2-2 和qDtF.C3-1,贡献率在7.1%～21.1%之间。通过查阅文献和在拟南芥、水稻等作物网站上搜索,搜集到442 个与植物开花期有关的基因。基于油菜基因组物理图谱,通过生物信息学分析,在本研究定位的QTL区间上筛选到54个可能的候选基因,可以用于开花期基因的克隆。在5个主要QTL区间内分别定位到8、5、4、2和4个候选基因,其中有15个双亲中存在序列差异,可以开发开花期的功能标记用于分子标记辅助选择育种。     

黄淮麦区部分小麦品种粒重基因TaGS5-A1的等位变异分布及其效应分析

为明确粒重基因 TaGS5-A1的育种应用价值,利用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记对119个不同遗传背景的黄淮麦区小麦品种进行 TaGS5-A1基因等位变异检测,并结合3年2点6个环境的农艺性状表型数据,比较携带等位基因 TaGS5-A1a和 TaGS5-A1b的品种千粒重、粒长、粒宽、株高、穗长和穗下节长等性状。结果表明,检测品种中有91个含 TaGS5-A1b等位基因,分布频率为76.5%,有28个含 TaGS5-A1a等位基因,分布频率为23.5%;在6个环境下含 TaGS5-A1b品种的千粒重(43.4 g)和粒宽(3.4 mm)均极显著高于含 TaGS5-A1a等位基因的品种,增幅分别为6.6%和3.0%,而含 TaGS5-A1b等位基因品种的株高显著低于含 TaGS5-A1a等位基因的品种,降幅为6.6%,含不同等位基因品种的粒长、穗长、穗下节长均无显著差异;安徽、河南、山东、陕西和河北5省检测材料中 TaGS5-A1b优异等位变异的分布频率分别为100%、88.1%、81.8%、66.7%和66.7%。本研究为黄淮麦区小麦粒重分子育种提供了材料和高通量的功能标记。     

分子标记PM19-A1对1015份小麦抗穗发芽基因型的筛选及其有效性验证

为了解与穗发芽抗性相关基因PM19-A1在我国小麦品种资源中的分布及其分子标记PM19-A1的有效性,并筛选抗穗发芽等位基因组合,利用标记PM19-A1对1 015份小麦品种资源(包括我国253份微核心种质、603份全国主要麦区品种资源以及153份国外引进材料)进行检测,于2015年测定其中540份材料的种子萌芽指数(GI)和田间自然降雨整穗发芽率(FS),验证该基因标记的有效性;结合TaVp-1B的基因型,筛选PM19-A1/TaVp-1B抗穗发芽等位基因组合;并以大白皮和六月黄(携带PM19-A1a等位基因类型)通过后熟的种子为材料,进行高温(38.5℃)、不同浓度ABA(50μmol·L-1和125μmol·L-1)以及GA(1mmol·L-1)处理,分析该基因的表达特性。结果表明,PM19-A1基因存在两种等位基因类型(PM19-A1a和PM19-A1b),等位基因类型为PM19-A1a的材料,其平均GI和FS均显著低于等位基因类型为PM19-A1b的材料,为抗穗发芽等位类型;PM19-A1a在我国微核心种质、全国主要麦区品种资源和国外引进材料中的分布频率分别是17.4%、7.7%和31.8%;筛选出抗穗发芽等位基因组合PM19-A1a/TaVp-1Bc;高温和ABA处理均能诱导PM19-A1基因表达上调,GA处理则抑制其表达上调;不同抗穗发芽品种中PM19-A1基因对ABA(P0.01)以及GA(P0.05)的敏感性反应存在显著差异。     

浙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的分子检测

稻瘟病是水稻的三大重要病害之一。利用稻瘟病抗病基因进行新品种培育是控制稻瘟病发生最经济有效的措施,对水稻安全生产具有重要意义。本研究在鉴定63个浙江省主栽水稻品种的叶瘟和穗颈瘟抗性水平的基础上,利用Pi1、Pi5、Pi2、Pi9、Pia、Pizt、Pigm、Pib、Pik和Pikh等10个已克隆抗稻瘟病基因的特异分子标记,对这63个品种的抗稻瘟病基因组成进行了鉴定,并进一步分析了抗病基因与稻瘟病抗性之间相关性。抗性鉴定结果显示,63个浙江省主栽水稻品种中,抗叶瘟品种占66.7%、抗穗瘟品种占50.8%。抗稻瘟病基因分析显示,有60个主栽品种聚合了多个抗病基因,含有Pizt和Pib基因的品种45个、含有Pi2和Pi5基因的品种43个,此外,抗病基因Pia、Pik、Pi1、Pi2、Pizt、Pikh、Pi5及Pib在浙江省主栽品种中分布频率整体较高,而Pigm和Pi9分布频率很低,仅3.2%。本研究揭示了浙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的组成及抗稻瘟病基因对稻瘟病抗性提高的贡献,为浙江省抗病新品种的培育提供参考。     

Development of Hybrid Rice Variety FY7206 with Blast Resistance Gene Pid3 and Cold Tolerance Gene Ctb1

Hybrid rice Fanyou 7206(FY7206), derived from the cross between a sterile line Fanyuan A and a restorer line Fuhui 7206, was bred by the Rice Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, China. FY7206 was characterized by moderate blast resistance, cold tolerance, as well as wide adaptability, and high yields. The blast resistance results indicated that the frequencies of blast races in race B, race C and the total resistance frequency for FY7206 were 95.5%, 100.0% and 97.2%, respectively. The disease resistance results showed that the leaf blast grade for FY7206 was level 1 and panicle blast was level 5. The indoor spray results indicated that FY7206 was resistant to 11 isolates of Magnorpathe oryzae. The blast resistance of FY7206 might be derived from the high expression of blast resistance gene Pid3. The results for simulated cold resistance in an artificial climate chamber indicated that the cold tolerance for FY7206 was moderate at the booting and flowering stages. The cold tolerance results also indicated that FY7206 could be tolerant to temperatures as low as 10 °C at the seedling stage. The q RT-PCR results showed that the expression of cold tolerance gene Ctb1 in FY7206 was relatively high. These results suggested that FY7206 is a hybrid indica rice variety with good comprehensive characteristics, including blast resistance and cold tolerance.     

籼型水稻中稻瘟病抗性基因分布及抗性研究

稻瘟病严重威胁着水稻的安全生产。目前,培育抗性品种是控制稻瘟病危害最经济有效的途径之一。本研究利用11个主效稻瘟病抗性(R)基因(Pi2、Piz-t、Pi9、Pi54、Pik-m、Pid3、Pib、Pit、Pi5、Ptr和Pita)的分子标记对48个常规稻、15个不育系和129个杂交稻进行了检测。结果表明,在常规稻中,Ptr和Pi5的分布频率均为35.42%,Pib、Pi2、Piz-t、Pit的分布频率介于20.0%~30.0%之间,其余均在15%以下;在不育系中,Pita的分布频率为40.0%,其余均在20%以下;杂交稻中,Pita、Pib、Pi54、Ptr和Pi5的分布频率在40.31%~55.04%之间,其余均在20%以下;Pita在各个品系中均广泛存在,频率介于35.42%~51.16%。田间抗性评价表明,R基因较多的品种具有较高的抗性。综上所述,在参试的水稻材料中,不育系中存在抗性基因较少,所有类型材料中广谱抗性基因分布较少,抗性基因聚合可以有效提高稻瘟病田间抗性。     

Analysis of Blast Resistance Genes and Neck Blast Resistance of japonica Rice Varieties/Lines Recently Developed in Jiangsu Province

【Objective】Evaluating the breeding potential of the known blast resistance (R) genes harbored in rice varieties is one of prerequisites for developing rice blast resistant varieties and R genes-based control of the disease epidemic.【Method】A total of 195 new japonica varieties/lines from Jiangsu Province were genotyped using functional markers corresponding to 14 rice blast R gene loci. In order to identify gene or gene combination with breeding potential against neck-blast, 158 japonica rice varieties were then artificially inoculated with blast strains as well as 17 advanced backcrossing lines containing Pigm gene in two different genetic backgrounds at booting stage. 【Result】Most varieties carried 2 to 5 R genes, and none of new varieties contained Pigm; the distribution frequencies of Pib, Pita and Pikh were relatively high and all exceeded 45%, the rest 10 genes were under 30%; Pid3, Pid2, Pia and Pb1 had apparently higher frequency in lines from regional tests than that in authorized and released varieties. Three genes with effects ordered as Pia > Pi3/5/i > Pita significantly contributed to neck-blast resistance, and significantly positive interaction effects were found between Pia and Pita, and between Pi3/5/i and Pita. Combination effect of Pia+Pita was significantly higher than that of Pi3/5/i+Pita, and the varieties harboring Pia+Pita reached resistant or highly resistant levels. The resistance of 17 advanced backcrossing lines carrying Pigm was all significantly improved as compared with corresponding controls, and all reached resistant level or even higher. 【Conclusion】 The results suggested that Pigm and the combination of Pia+Pita have critically important breeding potential in japonica rice breeding against neck blast in Jiangsu Province.     

稻瘟病抗性基因的克隆及应用研究进展

稻瘟病是水稻三大病害之一,每年都给水稻生产造成巨大损失,挖掘并合理利用品种自身抗性是解决稻瘟病危害的最有效途径。本文综述了水稻稻瘟病抗性基因克隆、功能标记开发以及稻瘟病抗性分子标记辅助选择育种研究进展,为进一步克隆、研究、应用稻瘟病抗性基因提供理论指导。     

抗稻瘟病恢复系黔恢101选育及安优101的应用

稻瘟病是危害水稻生产的主要病害,分子标记辅助选择（MAS）已经成为选育抗病品种的重要方法。本研究以含有广谱抗性基因pi9的DW808为供体亲本,导入区域适应性好的受体亲本R894;经过分子标记检测、田间自然鉴定、人工接种鉴定,选育出中抗稻瘟病的恢复系黔恢101;其组合安优101于2017年参加贵州省水稻区域试验,2019年通过贵州省审定。     

Strategy for Use of Rice Blast Resistance Genes in Rice Molecular Breeding

Rice blast is one of the most destructive diseases affecting rice production worldwide. The development and rational use of resistant varieties has been the most effective and economical measure to control blast. In this review, we summarized the cloning and utilization of rice blast resistance genes, such as Pi1, Pi2, Pi9, Pi54, Pigm and Piz-t. We concluded that three main problems in the current breeding of rice blast resistance are: availability of few R(resistance) genes that confer resistance to both seedling and panicle blast, the resistance effect of pyramided lines is not the result of a simple accumulation of resistance spectrum, and only a few R genes have been successfully used for molecular breeding. Therefore, novel utilization strategies for rice blast R genes in molecular breeding were proposed, such as accurately understanding the utilization of R genes in main modern rice varieties, creating a core resistant germplasm with excellent comprehensive traits, screening and utilizing broadspectrum and durable resistance gene combinations. Lastly, the trends and possible development direction of blast resistance improvement were also discussed, including new genes regulating resistance identified via GWAS(genome-wide association study) and improving rice blast resistance using genetic editing.     

水稻稻瘟病抗性基因及稻瘟病菌无毒基因研究进展

稻瘟病是水稻生产上最为重要的病害之一,可引起大幅度减产。水稻—稻瘟病菌互作机制是目前研究植物与病原物互作的模式系统。关于稻瘟病抗性基因、稻瘟病菌无毒基因的研究取得显著进展,为水稻抗稻瘟病分子标记辅助育种、基因工程育种及稻瘟病绿色防治提供了广阔的前景。对稻瘟病菌侵染机制、稻瘟病抗性基因定位与克隆、抗病基因和无毒基因的互作模式等方面进行了综述,并对有待开展进一步研究的方向进行了展望。     

黄淮海稻区水稻品种的穗颈瘟抗性

[目的]为明确黄淮海稻区育成水稻品种的稻瘟病抗性及其基因型,[方法]收集了来自本稻区5个不同地区的水稻品种,连续两年通过稻瘟病菌接种鉴定和田间病圃自然诱发对供试品种进行了稻瘟病抗性鉴定,并利用4个抗病基因Pita, Pib, Pi54和Pikm的分子标记,对水稻品种基因型进行了统计分析,并以抗性等级为表型值对品种资源进行聚类分析。[结果]黄淮海稻区水稻品种发病率较高,分别达 85.2%和 65.9%。Pi54和Pib检出率分别达 84%、65%。同时抗性聚类分析表明Pi54和Pib在本稻区的抗性贡献率却很低。[结论]黄淮海稻区水稻品种稻瘟病抗性弱,携带的抗瘟基因的抗性在不断减弱或丧失,需加强稻瘟病主效抗性的发掘、开发与利用。     

黄淮海稻区水稻品种的穗颈瘟抗性

【目的】为明确黄淮海稻区育成水稻品种的稻瘟病抗性及其基因型，【方法】收集了来自本稻区5个不同地区的水稻品种，连续两年通过稻瘟病菌接种鉴定和田间病圃自然诱发对供试品种进行了稻瘟病抗性鉴定，并利用4个抗病基因Pita, Pib, Pi54和Pikm的分子标记，对水稻品种基因型进行了统计分析，并以抗性等级为表型值对品种资源进行聚类分析。【结果】黄淮海稻区水稻品种发病率较高，分别达85.2%和65.9%。Pi54和Pib检出率分别达84%、65%。同时抗性聚类分析表明Pi54和Pib在本稻区的抗性贡献率却很低。【结论】黄淮海稻区水稻品种稻瘟病抗性弱，携带的抗瘟基因的抗性在不断减弱或丧失，需加强稻瘟病主效抗性的发掘、开发与利用。