水稻粒重的遗传与分子生物学研究进展

水稻是世界重要的粮食作物，而粒重又是水稻产量的构成因子。揭示水稻粒重的遗传规律，对于粮食产量的提高具有重大意义。本文综述了现阶段水稻粒重方面的研究进展，包括粒重的影响因素和遗传特点，以及粒重相关数量性状位点（QTL）的定位克隆和在分子育种上的应用，并提出了该研究领域目前存在的问题和今后的发展方向。     

籼稻C84和粳稻春江16B重组自交系遗传图谱构建及籽粒性状QTL定位与验证

【目的】本研究旨在挖掘水稻粒型新基因、探索其分子机理,解析籽粒发育调控遗传网络奠定基础,并为通过分子标记聚合有利基因开展超级稻分子设计育种提供理论依据。【方法】以植株和籽粒形态差异较大的晚粳稻品种春江16B(CJ16B）和广亲和中籼稻背景恢复系C84为亲本构建含有188个家系的重组自交系为作图群体,利用158对在双亲中存在多态性差异的分子标记,构建了遗传连锁图谱,总遗传距离为1428.40cM,平均标记间距为9.04cM。在构建遗传图谱的基础上,完成RIL188个株系籽粒的粒长、粒宽、粒厚、长宽比和千粒重等5个性状考查并进行QTL定位。【结果】在海南陵水和浙江杭州两地共检测到籽粒相关主效QTL30个,包括籽粒QTL新座位18个,解释遗传变异3.51%~17.25%。其中粒长、粒宽、粒厚和长宽比QTL位点分别为9个、5个、5个和6个,千粒重QTL位点5个。经基因座位比对,发现有5个QTL区间与已克隆的调控籽粒形态相关基因座位相近,我们通过对双亲目标基因的测序并根据差异位点设计dCAPs分子标记进行验证。【结论】该RIL群体及其遗传图谱可用于水稻重要农艺性状主效QTL基因的定位和克隆,新定位的18个粒型QTL可以为水稻籽粒发育调控网络提供补充和资料积累。     

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。     

水稻矮化突变体ddul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.     

基因枪转化的bar基因表达盒在水稻中的重组结构

应用Southern杂交和引物组合PCR技术研究了基因枪转化的bar基因表达盒（包括启动子、编码区和终止子）在水稻（Oryza sativa L.）中的重组结构。bar基因表达盒的多个拷贝通过重组连接形成1～3个转基因串联子,彼此邻近整合在受体基因组内一个较大的染色体区域,不同转基因串联子之间由水稻基因组DNA间隔,形成转基因簇。bar基因表达盒形成转基因串联子时,存在头接头、头接尾、尾接尾3种连接方式,通常伴随着bar基因片段的截短。     

水稻抽穗期功能叶叶型相关性状遗传分析

本研究以典型的籼粳交（春江06／台中本地1号）F1经花药培养产生的双单倍体（DH）群体为材料,考察了该群体及其双亲抽穗期功能叶的叶长、叶宽和叶倾角。结果表明,相邻功能叶的叶型特征有极显著的相关性。所考察的有关性状在DH群体中均表现连续分布,且有一定数量的超亲个体,呈多基因控制的数量性状特征。QTL分析共检测到52个水稻抽穗期功能叶叶型有关的QTL,它们分布于除第5染色体外的其他11条染色体上,贡献率介于6．27％---23．30％之间。增效等位基因的聚合能明显调节不同叶位功能叶的叶型,并对其在常规稻和杂交稻的育种应用前景进行了探讨。     

转抗菌肽B基因和bar基因籼稻植株的再生

 运用基因枪法将含有bar基因和cecropin B基因的质粒pCB1导入籼稻品种特青的幼胚细胞,筛选后得到3株转基因植株。PCR检测和Southern杂交结果表明,外源基因已整合到水稻基因组中。转化当代植株表现出对Basta很强的抗性,同时也增强了对水稻白叶枯病的抗性。     

水稻卷窄叶突变相关基因OsCSLD4的RNAi研究及表达分析

在图位克隆获得目的基因OsCSLD4的基础上,利用Invitrogen公司的Gateway系统将500bp的OsCSLD4基因cDNA编码序列以反向互补的方式插入pANDA35HK,构建了水稻卷窄叶突变相关基因OsCSLD4的干涉载体pANDAH05。利用农杆菌转化法将干涉载体pANDAH05及对照空载体pANDA35HK分别转化突变体原始亲本日本晴幼胚。转基因阳性植株表型观察结果显示:干涉载体pANDAH05转化日本晴幼胚后,T0代植株出现了类似于突变体1ah137的表型,叶片明显变窄,卷曲程度增加,株高降低;对照空载体pANDA35HK转化日本晴幼胚后,T0代植株仍保持野生型表型;Real-timePCR检测结果显示:日本晴转干涉载体pANDAH05后,目的基因表达量明显降低,干涉强度不同目的基因表达量降低程度不同,研究结果表明目的基因OsCSLD4在水稻叶片形态发育过程中起着非常重要的作用。     

水稻种子活力的研究进展

水稻作为重要的禾谷类作物之一,如何提高其产量一直备受人们关注。随着直播技术在亚洲一些国家和地区的广泛应用,水稻种子活力这一农艺性状显得尤为重要。本文对种子的发育和萌发过程和种子活力的概念加以说明,同时分析了水稻种子活力的影响因素、生理生化机制和遗传机理,介绍了水稻种子活力QTL/基因定位的研究进展并提出了展望,对指导以改良种子活力为目标的作物育种具有重要意义。     

水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和精细定位

【目的】鉴定和克隆花器官发育相关基因,为进一步研究水稻花发育的分子机制奠定基础。【方法】在大田常规种植条件下比较了突变体dps2 (Defective pistil and stamens 2)和野生型春江06的主要农艺性状及花器官形态特征差异;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;qRT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。【结果】dps2突变体抽穗期变长,不能正常扬花,雄蕊和雌蕊皱缩且花药和柱头数目增多;进一步研究发现,dps2突变体花药腔室塌陷,内无可见小孢子,即使部分花药形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状。此外,突变体胚囊育性也受到影响;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,该基因位于第4染色体短臂上91.2 kb的区间内,区间内未见花器官发育相关基因的报道。qRT-PCR检测发现,水稻ABCDE模型中的B类、C类和E类基因的表达在突变体中显著升高。【结论】dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致完全不育,推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。