基于染色体片段置换系的野生稻粒长QTL——qGL12的精细定位

【目的】利用野生稻染色体片段置换系以及次级群体,精细定位与水稻粒长相关的QTL,发掘野生稻中影响粒长的新基因,为水稻育种提供遗传材料和基因资源。【方法】利用中国农业科学院作物科学研究所野生稻实验室已构建的野生稻染色体片段置换系群体,定位到一个与粒长相关的QTL——qGL12。在此基础上,选择粒长与受体亲本9311差异显著,且携带qGL12片段的置换系CSSL141与9311回交构建次级分离群体,设计区间内分子标记引物,筛选交换单株,结合粒型表型分析与基因型鉴定,对qGL12进行精细定位。通过扫描电子显微镜检测颖壳细胞,观察细胞的长宽变化,对定位区间内的基因进行基因注释以及测序分析,预测候选基因。【结果】根据整套置换系多个环境下的表型鉴定,qGL12初定位于第12染色体标记RM28621附近;选取携带qGL12的置换系CSSL141作为精细定位的亲本,CSSL141携带4个野生稻导入片段,在多年多点的田间试验中,CSSL141粒长、粒宽、粒重均明显高于9311;利用构建的CSSL141/9311 F2群体将qGL12定位于第12染色体标记RM5479与RM28621之间,影响粒长、粒宽以及粒重,对粒长的贡献率最高,为44.61%。在定位区间内设计了7个多态性分子标记引物,选择目标区间基因型杂合的植株种植F3,通过筛选交换单株,结合交换单株的基因型与表型,将qGL12定位于RM5479与RM28586之间50 kb区间内,为进一步缩短定位区间,在此区间内设计了4个多态性分子标记引物,选择交换单株种植下一代,筛选后得到20株交换单株,结合交换单株基因型与籽粒表型,最终将qGL12定位到第12染色体15.69 kb区间,该区间内有3个候选基因,其中Os12g39650编码一种微管蛋白,Os12g39660编码一种质膜钙转运ATP酶,Os12g39670尚未有明确功能,通过测序分析发现,Os12g39650、Os12g39660在编码区内存在变异;对亲本以及后代交换单株的颖壳细胞进行电镜扫描,发现9311颖壳细胞的长度与宽度均比CSSL141小,CSSL141/9311 F4代群体中,目标区间为野生稻基因型的交换单株颖壳细胞的长度与宽度均比目标区间为9311基因型的交换单株大,表明qGL12通过调控颖壳细胞的大小影响水稻粒长。【结论】利用野生稻染色体片段置换系,将野生稻粒长QTL——qGL12定位于第12染色体15.69 kb区间内,通过调控水稻颖壳细胞的大小影响粒长。该区间内有3个基因。来自野生稻的Os12g39650与Os12g39660与栽培稻等位基因相比,存在自然变异,确定为qGL12的候选基因。     

栽培稻和普通野生稻居群根表铁膜形成能力的比较研究

根表铁膜形成能力反映了水稻根系氧化力的强弱。为了了解普通野生稻根系氧化力,采用水培铁胁迫试验对5个水稻品种和2个普通野生稻居群根表铁膜形成能力进行评价。结果表明:同亚洲栽培稻相比,普通野生稻拥有较高的根孔隙度,但其根表铁膜含量较低;供试植株的根孔隙度与根表铁膜含量之间没有相关性,这很可能与侧根的数量有关。     

低温对水稻光合特性的影响

光合作用在农作物生长发育过程中起到至关重要的作用,也是其产量高低的决定性因素,而低温冷害是影响水稻生长发育和产量的严重自然灾害之一,故前人就低温冷害对水稻光合特性影响展开了大量研究。综述了低温冷害对栽培稻和野生稻各生长发育时期包括光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率等光合特性指标的影响。同时从选育抗低温品种、采取合理使用外源物质及改变灌水层高度等有效栽培措施等方面提出了增强水稻抗低温能力的建议,对保证水稻在低温冷害时维持正常产量具有指导意义。     

玉林市野生稻保护区对粮食安全的贡献与发展研究

玉林市野生稻保护区的野生稻是栽培稻的始祖,蕴藏着高产优质、耐寒抗旱、抗病虫等基因,属国家二级保护植物。2004年正式建成保护区,对粮食安全的保护与研究起到了重要的作用。目前保护区已出现生态现状不良、野生稻数量锐减等问题,经过深入分析,结合当前当地实施乡村振兴战略的背景,提出了实施封闭生态保护、加强监管体系建设、制订生态补偿激励政策、加大宣传教育力度、建立属地共管模式、依法按规治理等六项保护对策。     

盐胁迫对野生稻种子萌发及幼苗生长的影响

以3个野生稻品种(系)和常规稻品种吉粳301(CK)为试验材料,研究了不同NaCl浓度对野生稻种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,盐胁迫对野生稻和常规粳稻种子萌发及幼苗生长的影响不同,NaCl浓度≤0.3%时,盐胁迫对3个野生稻种子发芽及幼苗生长没有影响,但促进吉粳301种子发芽及幼苗生长;NaCl浓度≥0.5%时,随着NaCl浓度的增大,3个野生稻种子发芽率逐渐降低,幼苗的根长、苗长、根冠比逐渐变小;NaCl浓度与3个野生稻种子发芽率有一定的负相关性;NaCl对野生稻幼苗根的抑制作用强于对苗的作用;不同野生稻品种对NaCl溶液的耐受能力不同,从大到小依次为MY-3、延引红、HY-1。     

稻文化的再思考(7)——稻的起源、分化和传播

综述和讨论了稻的起源、分化和传播等的考古与现代生物学研究的一些成果。笔者根据这些研究成果描绘了稻的起源和传播路线,即稻起源于我国长江中下游地区或华南地区,分化成籼粳稻后一路向北传播至我国的北方,最后到达日本和朝鲜等国家(以粳稻为主);另一路向南和西南方向传播至我国西南地区和福建等地,再经我国西南地区传至缅甸、越南、印度等东南亚、南亚国家(以籼稻为主),最后经印度传至欧洲美洲,从福建经台湾和琉球群岛传至日本。稻的分化亦有多种研究成果和推论,但从籼粳重要的栽培特征和农艺性状基因看,一次起源的可能性更高。文中还穿插介绍了稻的起源和传播中的一些人文传说和神话故事。     

疣粒野生稻保护、遗传特性及利用研究进展

疣粒野生稻(Oryza meyeriana Baill.)是稻属中保存较多原始性状特征的种类,对病害、虫害及非生物胁迫的抗性良好,尤其是高抗白叶枯病,蕴含大量优良基因,既可作为抗病、抗虫、耐旱和耐盐碱基因发掘及水稻育种的优良抗源材料,也可作为稻作高蛋白、高赖氨酸等改良稻米品质育种的优异种质资源;但疣粒野生稻(GG基因组)与栽培稻(AA基因组)亲缘关系较远,其遗传特性研究和发掘利用远落后于普通野生稻等其他野生稻.文章通过综述疣粒野生稻分类和命名、优异性状、遗传特性及其在水稻种质资源创新与利用等方面的研究进展,并探讨疣粒野生稻研究和利用过程中存在的困难,指出当前疣粒野生稻赖以生存的原生境不断遭到破坏,其生存形势已十分严峻,若现存的居群得不到有效保护,将会造成更多的资源流失;此外,疣粒野生稻基因组的复杂程度限制了其功能基因及基因家族的研究,同时增加了同源基因克隆的难度和准确度,致使疣粒野生稻有利基因的发掘和利用进程缓慢,以疣粒野生稻为亲本的育种研究非常有限.因此,今后要从以下3个方面加强疣粒野生稻研究:(1)重视疣粒野生稻的保护,加强保存、保护措施研究;(2)借助现代生物技术,包括第三代高通量测序技术、蛋白组学分析和代谢组学技术等开展疣粒野生稻优异性状调控机理研究,加强抗病、抗虫、耐旱及耐阴等功能基因的发掘.(3)加强疣粒野生稻杂交障碍和杂交后代不育研究,寻求克服杂交障碍及挽救杂交后代的方法,促进疣粒野生稻在水稻育种中的应用.     

野生稻种质在水稻抗病育种上的研究及应用进展

野生稻是一个重要的基因资源库,包含了水稻各种病害的抗性基因。本文综述了野生稻丰富的抗性资源及其基因的挖掘,以及在水稻育种上的利用研究进展,并对目前存在的突出问题,提出了野生稻种质资源抗病育种的发展建议。     

海南普通野生稻资源不同生长期耐旱性鉴定与筛选

为挖掘海南普通野生稻耐旱资源,分别在长期自然条件下和防雨透光薄膜棚内对海南普通野生稻材料进行耐贫瘠和苗期、抽穗期耐旱性鉴定。结果发现672份普通野生稻耐贫瘠;25份苗期材料表现1级高耐旱且存活率大于80%,占5.1%;2份材料萎蔫率和耐旱空壳率皆≤5%,表现1级耐旱,占60份抽穗野生稻材料3.33%。这些耐旱普通野生稻资源分别来自文昌市、海口市、万宁市、澄迈县等地。     

导读

闫影等在"野生稻抗病虫基因的挖掘和利用"一文中,较全面地综述了国内外有关野生稻抗病虫基因发掘、鉴定、定位、克隆及育种应用研究的进展,并讨论了野生稻优异抗病虫基因在水稻育种中的应用前景。李婷婷等在"圆盘分割法在转基因大豆抗虫鉴定