稻米家族新成员

近几年来,人们发现传统的“红色食品”会引起各种富贵病,从而把目光转向特种米。在日本新特种米已作为一种美容营养保健食品而风靡全国。随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们的膳食结构也逐渐由温饱型向营养型转变,特种米也正以其独特的风味,     

水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。     

水稻籼粳交DH群体中影响白背飞虱抗虫性QTL的检测

分析了水稻籼粳交加倍单倍体(DH)群体中影响白背飞虱抗虫性和感虫性的QTL.虽然DH株系的亲本窄叶青8号和京系17没有拒取食抗性,但是白背飞虱在6个DH株系中的取食受到了强烈的抑制,可能属超亲分离.在第3染色体的粳型片段中检测到1个影响蜜露分泌的微效QTL.粳稻亲本京系17具有杀卵抗性.DH株系中的杀卵特性是通过叶鞘上杀卵反应产生的坏死症状表现的.在DH株系分蘖早期和中期,将4个杀卵作用的QTL定位在第1、2、6和8染色体的粳型片段上.出现在分蘖中期的另一个QTL被定位在第9染色体的籼型片段上.在分蘖盛期至孕穗期,杀卵位点减少至2个.整个试验期间对每个DH株系的最高杀卵级别的分析显示,在染色体2、6和9上共有4个QTL.两个主效QTL位于近邻第6染色体的粳型片段.在第1、3和5染色体上检测到3个影响第2代白背飞虱若虫密度的QTL.第3染色体上起主要作用的QTL源自粳稻亲本;第5染色体上的微效QTL源自籼稻亲本.两个白背飞虱为害的QTL位于第8和第10染色体的籼型片段,另一个QTL位于第3染色体的粳型片段.这些QTL被认为与水稻品种对白背飞虱田间抗性表达有关.     

稻曲病菌UvHog1基因的克隆及表达分析

稻曲病由稻曲病菌引起,是水稻穗部的重要病害。利用同源克隆和RACE技术,根据丝状真菌相对保守的氨基酸序列设计简并引物,从稻曲病菌中分离了丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)编码基因的全长cDNA序列,命名为UvHog1。UvHog1含有MAPK保守的蛋白激酶激活域(TGY),序列与稻瘟病菌MgOsm1(AAF09475.1)、球孢白僵菌BbHog1(AAS77871.1)、烟曲霉AfOsm1(XP752664.1)和隐球酵母CrHog1(AAM26267.1)等MAPK高度同源,相似性分别为95%、93%、88%和81%。系统聚类结果表明,UvHog1与酵母Hog1MAPK同源。在盐胁迫条件下,UvHog1的相对表达量明显降低,表明UvHog1参与了对盐胁迫的信号响应。     

细胞质基因控制的新特异材料白绿苗的研究

稻属中单纯由细胞质基因控制的性状极为罕见。新白绿苗是在秀水１１／春江０３杂交Ｆ４株系中发现的天然突变体，基本特征苗期为白色，随着秧龄的增加，渐渐转绿成正常。以其为母本与一般品种、标记基因系杂交，Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３各世代植株均表现为白绿苗；反之以其为父本则各世代均无白绿苗分离，在与标记基因系杂交的各组合Ｆ２群体中，标记基因呈正常孟德尔遗传。表明：该白绿苗突变体为细胞质遗传。本文进一步讨论了水稻细胞质白绿苗基因作为细胞质标记在原生质体融合、杂交稻育种应用的可能性     

一个水稻类树稻突变体(leafy head 3)基因的精细定位

 从常规粳稻常优94后代中筛选到一份自然突变的抽穗期延迟的类树稻突变体lhd3（leafy head 3）。在短日照条件下,与野生型比较,lhd3突变体在生长后期,上部节间会继续长出叶片（一般为3片）和高位分蘖,类似于树的侧枝生长,抽穗期延迟,但基部分蘖数不受影响。经典遗传分析表明,lhd3与籼稻南京6号的F2群体中,正常植株与类树稻植株的分离比符合3∶1,说明此性状受单隐性基因控制。利用该群体进行图位克隆,将LHD3基因定位在水稻第1染色体短臂的两个新发展的STS标记wpla3和wpla25之间。再利用5个新发展的STS和CAPS标记,最终将该基因精细定位在WX6和CAPS1两个标记之间,物理距离约为60 kb。通过水稻基因组注释系统共预测到10个开放阅读框（ORF）。对该基因的进一步克隆将有助于阐明水稻生育期和叶原基发育调控机理。     

水稻矮化突变体ddu1的遗传分析和分子定位

 利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种兰胜获得了一个能稳定遗传的矮化突变体ddu1。GA3点滴诱导水稻第2叶叶鞘伸长和α 淀粉酶诱导反应表明,ddu1并非为GA的缺陷型和信号传导阻碍矮化。将该突变体与籼稻浙辐802、明恢63和粳稻品种日本晴进行正反交配组,遗传分析表明该突变体受隐性单基因控制,而等位性检测表明ddu1与d1、d18、eui1和eui2均不等位。通过SSR和STS分子标记对F2代分离群体进行遗传定位,将该基因定位于第7染色体SSR标记RM427附近,随后又发展了多对有多态性的SSR和STS分子标记,最终将该基因定位于STS标记R5309和R3742之间,遗传距离分别为0.4和2.0 cM。     

水稻耐金属离子胁迫的QTL分析

【目的】 本研究旨在筛选与水稻苗期耐不同金属离子连锁的分子遗传标记,为探讨水稻耐不同金属离子胁迫的遗传研究提供参考。【方法】 以典型籼粳交(春江06/台中本地1号)双单倍体(DH)群体为材料,系统考查该群体及其双亲耐4种金属离子(Fe²⁺、Cd²⁺、Al³⁺、Na⁺)胁迫的情况,利用业已构建并完善的该群体加密的分子连锁图谱,对耐这4种金属离子胁迫的QTL进行检测分析。另外,利用实时定量PCR技术检测处理前后相关基因的表达变化情况。【结果】 发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,分别位于水稻第1、2、4、6、9、10和11染色体上,其中Fe²⁺处理后检测到的QTL贡献率最大,达到24.47%(阈值为7.78),位于第1染色体上RM1297–RM1061,同时对该区间与耐胁迫相关基因的表达分析发现这些基因在处理前和处理后表达水平存在不同程度的差异;Cd²⁺处理后检测到1个QTL,位于第1染色体上;Al³⁺处理后检测到QTL共5个,分别位于第2、4、6、10、11染色体上;Na⁺处理后检测到QTL有1个,位于第9染色体上。【结论】 根据不同金属离子胁迫处理后DH群体的表型差异进行QTL分析,发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,并初步定位于各染色体的遗传标记区间,这为精细定位并克隆相应QTL,进而探明水稻耐金属离子胁迫QTL的分子调控机制奠定了基础。     

不同氮处理下水稻剑叶叶宽的全基因组关联分析

【目的】探索水稻剑叶叶宽调控及其对氮肥响应的遗传机理,为氮高效水稻新品种的培育提供新的种质资源和基因标记。【方法】以134份水稻地方种质资源为关联分析材料,通过基因组重测序发掘获得了3 356 591个分布于全基因组的高密度SNP位点(single nucleotide polymorphism,SNP)。在大田栽培条件下,以施氮量为主区,品种为裂区的设计,设计低氮(不施氮肥,N0)、正常氮(纯氮96 kg·hm~(-2),N1)和高氮(纯氮192 kg·hm~(-2),N2)3种氮肥处理。于水稻成熟期分别调查水稻剑叶叶宽在低、中、高3种氮肥处理下的表现及响应,结合EMMAX软件计算群体亲缘关系矩阵和EIGENSOFT软件分析群体结构,采用纳入亲缘关系矩阵及群体结构的混合线性模型开展全基因组关联分析。【结果】水稻剑叶叶宽在N0、N1、N2 3种氮肥处理下均呈正态分布,并表现丰富的变异。剑叶叶宽受品种差异及氮水平的影响,且与施氮水平呈显著正相关。在N0、N1、N2氮处理下共检测到14个与剑叶叶宽显著相关的SNP位点。其中,低氮处理下检测到的SNP位点的最小等位基因频率均大于0.46,表明此类SNP在关联群体中广泛存在;中氮和高氮水平下检测到的SNP位点的最小等位基因频率均较小,是一类较为稀有的SNP位点。位于第12染色体上的一个SNP(chr12:15 066 507)位点在正常氮及高氮处理下均被检测到,在高氮处理下还检测到的另一显著性位点,其候选区间内包含一候选基因LOC_Os12g25660,该基因与业已报道的叶宽性状相关基因Os BR6ox同属于细胞色素P450家族。根据不同氮处理下剑叶叶宽的响应,鉴定出20与低氮响应有关的SNP位点,8个位点与高氮响应有关。其中与高氮响应的显著性位点中,位于第1染色体显著性峰候选区间包含业已克隆的与氮素利用相关的基因OsATG7。【结论】通过全基因组关联分析共检测到42个与剑叶叶宽及其在不同氮处理下叶宽响应相关的显著性关联位点。     

水稻高节位分蘖的QTL定位和互作分析

 高节位分蘖是水稻生产中常见的现象,同时高节位分蘖与水稻的驯化也存在密切的联系。利用来源于窄叶青8号与京系17及春江06与台中本地1号的两个加倍单倍体（DH）群体（分别简称为ZJDH群体和TCDH群体）为材料,对水稻高节位分蘖的遗传特征进行了研究。采用复合区间作图法,在ZJDH群体中共定位到qHOT3、qHOT6-1和qHOT8等3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;对TCDH群体的QTL定位共检测到相关位点2个,分别位于第6和12染色体上。同时,在两个群体中分别检测到4对和7对上位性互作位点。QTL比较分析表明在两个群体中分别定位到的第6染色体上的QTL所在区间可能一致,说明水稻第6染色体对高节位分蘖具有重要的影响。