水稻籼粳性特异分子标记的筛选与判别体系的建立

【目的】准确区分水稻的籼粳性在籼粳亚种杂种优势利用和进化研究等方面具有重要意义。根据在籼稻和粳稻中存在的核苷酸序列差异设计的分子标记,已被广泛应用于水稻籼粳性的判别中。但是已公布的这些籼粳性判别分子标记在遗传背景多样的实验材料中是否仍然表现出籼粳特异性尚未可知;此外,目前籼粳性的判别多是基于待测品系与 2 个对照品种的比较,无法反映待测品系与籼（粳）亚种群体的籼粳相似性。因此,需要筛选出一套能在多样性遗传材料中都表现出籼粳性特异的分子标记,并建立籼粳组群判别体系客观判别水稻的籼粳性。【方法】在能代表世界水稻遗传多样性的水稻多样性种质平台 2（RDP2）中,利用 7 万个 SNP分子标记的基因型,选取保留群体遗传多样性的 92 份水稻品种（系）,对已知的 51 对用于籼粳性判别的分子标记进行筛选;并根据籼粳特异性分子标记的聚类结果,选取 5 份籼稻和 5 份粳稻组成籼稻和粳稻判别组,利用籼性判别值量化水稻籼粳性。【结果】在 51 对分子标记中筛选到 24 对籼粳特异性强的分子标记（在籼 / 粳稻群中出现专一带型的频率均高于 69.5%）,它们均匀分布在水稻 12 条染色体上。根据籼粳特异分子标记的带型结果,92 份品种（系）可分为籼稻和粳稻 2 个组群,聚类结果与这些品种（系）已知的籼粳性完全吻合。根据聚类结果,构建了组群判别体系,随机选取 10 份品种（系）对其籼性判别值进行计算,其中 1 份偏籼品系、1 份偏粳品系、4 份籼稻品系、4 份粳稻品系,准确地实现了对其籼粳性的量化判别。【结论】筛选出一套可在 遗传背景丰富的材料中进行籼粳性鉴定的分子标记,并基于籼粳组群建立了一套籼粳判别体系,高效准确判别水稻的籼粳性。     

空间诱变育成水稻品种航香糯的SSR标记分析

＂航香糯＂是经空间诱变育成的籼型香糯稻品种。与原种南丰糯相比,航香糯的产量和稻瘟病抗性有明显提高,粒形变细长,并带有香味。为深入了解空间诱变的机理以及初步鉴定与性状变异相关的区间,本研究用SSR标记对航香糯与南丰糯进行等位基因变异分析。结果表明,在12条染色体上选取的156个标记位点中检测到45个变异位点,变异频率为2...     

181份多样性籼稻种质苗期和成熟期镉积累表型评价

近年来,中国稻米镉污染问题较为严重,对人们生活和健康带来严重的威胁。选育低镉积累水稻品种是解决此问题最简单有效的途径,而筛选低镉积累水稻资源是低镉积累水稻品种选育的前提和基础。本研究以引进的来自31个国家(地区)的181份多样性丰富的籼稻种质为研究材料,利用水培和中度镉污染的农田分别对这些种质的苗期地上部分镉吸收和成熟期稻米镉积累进行测定。研究结果表明,苗期地上部分和成熟期稻米镉积累量在品种间有很大差异。苗期地上部分镉含量变异范围为9.90~106.80 mg/kg,而稻米镉含量的变异范围为0.12~1.23 mg/kg。鉴定出稻米镉含量低于0.20 mg/kg的种质3份,地上部和稻米镉含量均较高的种质16份。相关性分析结果表明,苗期镉吸收与稻米镉积累极显著相关(r=0.3861, p0.000 1),苗期镉吸收低的稻种,其稻米镉含量亦相对较低,苗期镉吸收可作为稻米镉累积的重要指示之一。本研究结果为籼稻低镉积累品种选育和镉污染农田的植物修复提供良好的材料基础。     

水稻抽穗开花期耐热种质资源的筛选鉴定

在水稻抽穗开花期于人工气候箱以每日35.0℃以上高温10 h、日平均温度33.5℃连续7 d对来自11个国家、具有广泛多样性的28个品种(系)进行高温处理和耐热性鉴定.结果表明,热处理后其结实率在0.6%～58.7%之间,耐热指数为0.01～0.85.其中,"赣香糯"和"N22"耐热性最强,耐热指数为0.84和0.85.选用对籼粳性具有专一分辨力的24个SSR和InDel标记对测试品种(系)进行籼粳性分析,并分析籼粳性与耐热性的关系.结果显示,品种的籼性度与耐热性显著正相关(P<0.05),表明在籼稻资源中进行耐热性筛选将有更大的机会获得强耐热性的稻种资源.     

水稻低温发芽力 QTL qLTG3-1 基因内分子标记的开发及其在华南籼稻中的应用评价

【目的】挖掘低温发芽力优异基因并加以应用,将是水稻低温发芽力育种取得突破的关键。找到 功能基因后,利用连锁或基因内的分子标记开展分子标记辅助选择,将极大提高育种过程中性状选择的效率和 准确性。【方法】qLTG3-1（Os03g0103300）是最早被克隆的低温发芽力 QTL,存在丰富的等位基因变异。设 计合适的分子标记对该基因进行分型,并评价其基因型在华南籼稻中与低温发芽力的关系,将有利于在华南稻 区利用该基因开展低温发芽力的分子育种。【结果】依据在 qLTG3-1 中广泛存在的 18 bp 变异,设计了基因内 分子标记 Gltg3-1,该标记能特异区分 qLTG3-1 等位基因之间的 18 bp 差异;利用该标记对 111 份华南籼稻进行 基因型鉴定,扩增结果为 D 带型（有 18 bp 缺失）有 51 份,R 带型（无 18 bp 缺失）有 53 份,还有 7 份为杂合 型。依据带型将水稻品种 / 系分为 2 组,统计 2 组品种 / 系的低温发芽力差异,结果表明组间无显著差异。由于 在籼稻中无法根据 qLTG3-1 的 18 bp 变异判定低温发芽力的强弱,因此在水稻品种改良中需要对不同供体来源 的 qLTG3-1 等位基因的效应进行评价。通过对单片段代换系的低温发芽力鉴定发现,来源于南洋占的 qLTG3-1 能显著提高华粳籼 74 的低温发芽力。【结论】在 qLTG3-1 中广泛存在的 18 bp 变异与低温发芽力无对应关系; 来源于南洋占的 qLTG3-1 可用于提高水稻低温发芽力的改良,用分子标记 Gltg3-1 可以在杂交后代中准确地选 择目标基因。     

水稻耐热性QTL鉴定的研究进展

高温是影响水稻产量和品质的主要胁迫因子之一.全球气温升高日趋明显,极端高温天气频繁发生,对水稻安全生产已构成严重威胁.鉴定水稻耐热性相关基因,开展水稻耐热性分子育种是解决水稻耐热性的根本途径.阐述了水稻耐热性QTL鉴定相关研究的进展,探讨了水稻耐热性QTL鉴定中存在的问题.     

水稻粒长基因GS3在聚合育种中的效应

为探索利用水稻粒长基因GS3以及单片段代换系进行谷粒长性状设计育种的可行性,本研究利用以籼稻品种"华粳籼74"为遗传背景且携带谷粒长基因GS3的单片段代换系与携带其它优良基因的单片段代换系杂交进行了分子聚合育种。在F4获得了26份含GS3和其它优良基因的纯合聚合系,谷粒长测定证实这些聚合系都获得了目标谷粒长表型,有效地改良了华粳籼74的外观品质。研究结果表明利用单片段代换系和GS3可以实现谷粒长的设计育种。     

377 份多样性国际稻种低温发芽力评价

低温发芽力差是华南双季稻早季水稻直播的主要限制因素之一。在稻种资源中筛选鉴定强低温发芽力的种质,开展强低温发芽力水稻育种是解决这一问题最经济有效的途径。为了筛选强低温发芽力的种质,在13℃低温下对377份来自56个国家和地区的多样性水稻种质的发芽力进行测试。结果表明,这些稻种低温发芽率的变异范围在0~98.0%之间,平均值为37.6%,变异系数为76.4%,表现出丰富的多样性。鉴定出21份低温发芽率超过90%的优良种质。比较籼稻、粳稻和Aus稻3种类型稻种的低温发芽率结果显示,籼稻组平均低温发芽率为48.7%,粳稻组为33.6%,Aus稻组为22.9%,籼稻组低温发芽率极显著高于粳稻和Aus稻组,粳稻组低温发芽率显著高于Aus稻组。研究结果为水稻强低温发芽力种质的收集提供了科学依据,并为水稻低温发芽力改良和分子遗传研究挖掘了优良材料。     

基于单片段代换系的水稻苗高QTL定位和上位性效应分析

目的 挖掘控制水稻苗高的稳定QTL，并分析其上位性效应，为水稻苗高的分子育种提供QTL和理论参考。方法 以IR65598-112-2为供体、优良品种‘华粳籼74’为受体的单片段代换系(Single segment substitution line，SSSL)为材料，通过测定SSSL与‘华粳籼74’的苗高差异，对苗高QTL进行定位；通过代换作图缩小QTL的区间，并分析2个苗高QTL的上位性效应。结果 在第3号染色体长臂端定位到2个相邻的苗高QTLs (qSH3-1和qSH3-2)，分别位于第3号染色体的32.59—33.08 Mb和33.16—34.81 Mb区间，长度分别为0.49和1.65 Mb；加性效应分别为-0.86和-1.09 cm；加性效应表型贡献值分别为-4.14%和-5.15%；包含这2个QTL的SSSL的苗高与‘华粳籼74’无显著差异。结论 本研究定位到2个苗高QTL，这2个QTL之间可能存在显著的上位性。     

一个锌指结合蛋白编码基因调控水稻种子萌发

【目的】致力于挖掘水稻低温萌发力（LTG）相关基因，并解析其分子作用机理，为水稻低温萌发力遗传改良和分子育种提供理论基础。【方法】利用已有的不同水稻品种低温萌发转录组测序数据筛选差异表达基因，构建目的基因的遗传转化材料，通过转基因材料的萌发试验鉴定目的基因功能。【结果】OsYIPL1 编码 Yippee 家族锌指结合蛋白，在高 LTG 品种中高表达，被选作深入研究的对象。时空表达结果显示，OsYIPL1在水稻花药和幼胚等组织中高表达。通过遗传转化获得两个过表达株系 OX-1、OX-2，其 T2代种子用于常温（28℃）和低温（13℃）萌发试验。当 OsYIPL1 表达量升高到野生型的 44.5 倍（OX-1）时，其种子在常温下的萌发率比野生型平均提高 18.3%；当 OsYIPL1 表达量升高到野生型的 88.9 倍（OX-2）时，其种子在常温下的萌发率比野生型平均降低 54.5%。低温下，过表达 OsYIPL1 均会降低种子的萌发力，OX-1 和 OX-2 的低温萌发率比对照平均降低 43.8% 和 81.5%。【结论】OsYIPL1 参与调控水稻种子萌发过程，但在不同温度下的作用差异显著，其分子作用机理仍待进一步研究。