水稻品种(组合)对褐飞虱的抗性鉴定及评价方法比较

【目的】通过水稻品种(组合)对褐飞虱的抗性鉴定,从中筛选出抗性品种,并对各抗性鉴定方法进行评价,为抗虫品种的推广应用提供科学依据。【方法】以海南大学热带农林学院和广西农业科学院作物遗传改良重点实验室提供的水稻品种(组合)及2017年广西区试水稻品种(组合)为试验材料,采用从田间直接采集、在室内用感虫品种TN1饲养的褐飞虱为虫源,通过苗期群体鉴定筛选、蜜露量测定、褐飞虱若虫存活率和取食选择性及发育历期测定、成虫产卵选择性鉴定及次生物质测定等综合鉴定不同水稻品种(组合)对褐飞虱的抗性。【结果】通过苗期群体鉴定筛选初步从供试水稻品种(组合)中筛选出表现为抗(R)的品种1份(R373),表现为中抗(MR)的品种2份(特优373和特优582)。蜜露量测定、成虫产卵选择性和水稻次生物质含量测定结果与苗期群体鉴定结果一致,均表现为抗性材料的相关指标与感虫品种TN1差异显著(P0.05),与抗虫品种RHT差异不显著(P0.05)。褐飞虱若虫的取食选择性、存活率及在不同品种上的发育历期测定结果与其抗虫表现存在差异,且结果之间无规律性。【结论】R373是性能稳定的抗性品种(组合),可作为培育抗褐飞虱水稻品种的基础材料使用。苗期群体鉴定筛选、蜜露量测定、成虫产卵选择性鉴定及次生物质测定可作为水稻苗期抗褐飞虱性评价的方法使用。     

利用CRISPR技术鉴定拟南芥miR171a的功能

miRNA是一段长约21 nt的RNA小分子,能够影响多种植物生理生化功能。CRISPR/Cas9是近年发展的可以靶向编辑DNA序列的技术,已广泛应用于多种植物。miR171a是一类保守的miRNA家族,参与对植物生长发育和逆境胁迫的调控。利用CRISPR/Cas9技术鉴定拟南芥miR171a的功能,结果表明基因编辑拟南芥株系中的miR171a表达量降低,靶基因SCL22表达量上调。干旱处理后基因编辑拟南芥株系中的脯氨酸含量上升幅度小于野生型。基因编辑拟南芥株系的叶绿素含量有不同程度的降低,株高和生长势增强。干旱胁迫结果显示对miR171的抑制使得拟南芥抗旱能力减弱,表明利用CRISPR技术鉴定miRNA的功能是有效的。     

干旱胁迫下山栏稻与栽培水稻品种苗期表型性状及生理差异

测定了在干旱胁迫条件下,山栏稻苗期的株高、叶面积等农艺性状以及叶片脯氨酸含量、MDA含量等生理指标,采用隶属函数法评估山栏稻抗旱能力。结果表明,在干旱胁迫下,山栏稻降低了地上部分的生物量并增加了地下部分的生物量,同时,山栏稻叶绿素含量、MDA含量以及脯氨酸含量均有不同程度的提高;所选山栏稻品种的隶属函数值为0.521和0.673。综合实验数据和田间观察,初步判断山栏稻苗期具有较强的抗旱特性。     

不同水深条件对普通野生稻及其转基因水稻杂种F_1的影响

通过研究不同水深条件下海南普通野生稻(Oryza rufipogon Griff)及其转bar基因水稻杂种F1(简称"Bar野杂种F1")的农艺性状等指标的变化情况,分析水深条件对Bar野杂交后代适应性的影响。结果表明,Bar野杂种F1种子活力总体高于普通野生稻;在生物量方面,水深为10 cm时,野生稻总体生长优势明显,且随水深升高,野生稻和Bar野杂种F1生物量均有不同程度的下降;野生稻在各水深条件下株高普遍高于Bar野杂种F1,而水深对各品种的剑叶面积无显著影响。对比本实验与模拟野生稻原生境中的杂草生长情况,结果表明,深水对杂草生长的抑制作用明显。     

木榄Na~+/H~+逆向转运蛋白基因的克隆

根据北滨藜、胡杨、毛白杨、番杏、盐爪爪、盐角草等已发表的逆向转运蛋白的保守区设计简并引物,通过RT-PCR和RACE技术,从木榄(Bruguiera gymnorrhiza)中克隆Na+/H+逆转运蛋白长度为2130bp的cDNA全长序列,开放阅读框1626bp,编码541个氨基酸和一个终止子,含10个跨膜区。蛋白序列同源分析表明它与蓖麻、胡杨、葡萄、百脉根等植物的液泡膜型Na+/H+逆向转运蛋白序列具有很高的同源性(80%以上),表明该序列确属Na+/H+逆转运蛋白家族的基因,在细胞中起到Na+区隔化作用。     

海南南繁区水稻基因飘流的最大阈值距离及其时空分布特征

【目的】陵水、三亚、乐东三县(市)是各类水稻(包括转基因水稻)冬季南繁的主要基地或中心。计算并绘制海南南繁区乡镇尺度水稻基因飘流的最大阈值距离图,为南繁水稻育种设置合理的隔离距离提供参考。【方法】采用已建立的水稻基因飘流模型和阈值分析方法,依托南繁区自动气象站资料,计算了该区域乡、镇尺度向不育系和栽培稻基因飘流的最大阈值距离(the maximum threshold distances of gene flow,MTDs),分析其时、空分布特征和影响因子。参照中国农业部有关水稻种子生产的质量标准,阈值分别设为1%和0.1%。【结果】南繁区向不育系的MTD1%平均值为(110±31)m,最短为53 m,最长为195 m。向不育系的MTD0.1%平均值为(169±44)m,最短为75 m,最长为271 m。向栽培稻的MTD1%均小于1 m;MTD0.1%平均值为(3.4±1.1)m,最短为0.6m,最长为5.8 m。向不育系和栽培稻的MTD0.1%两者相差近50倍。南繁区MTDs有2个高值区和4个高值点,3个低值区和5个低值点。以陵水、三亚、乐东为主体的南繁区,地处热带,三面临海,北面有五指山为屏障。冬季盛行东北季风,春季和初夏盛行南太平洋的东南季风和印度洋的西南季风。因此,南繁区的沿海陆地平原大都风速较大;沿海陆地与五指山区之间为中、低山丘陵地带,丘陵的走向和高度决定了该区的风向和风速;五指山南坡附近的丘陵地区,风速会因屏障效应而明显减小。【结论】地形特征和大气环流影响风向和风速,决定了南繁区MTDs空间分布的基本格局:高值区主要分布在该地区的东翼、西翼和南部沿海平原;低值区主要分布在五指山南麓的屏障区域。     

水稻辐射诱变突变体的种子蛋白质成分分析

为了改良水稻品种的品质性状,利用60Coγ-射线为诱变源,对粳稻品种Koshihikari种子进行了辐照处理,通过改良的单粒种子法对种子蛋白质的含量和组成进行了SDS-PAGE和Western Blotting分析,筛选到了72个种子蛋白突变体,表明诱变后在种子蛋白的含量和组成成分方面有丰富的变异.为揭示水稻贮藏蛋白积累机制和开发新类型稻米种质提供了基础材料.     

转基因水稻基因飘流研究十年回顾

中国是世界最大的水稻生产国和亚洲栽培稻的起源中心之一。随着中国转基因水稻研发的快速发展,需要研究水稻转基因飘流可能对环境和食品安全带来的潜在风险。基因飘流及其数据是对转基因水稻进行科学评估和监管的重要参数。为此,从2002年开始组建了研究团队,对转基因水稻的基因飘流进行了为期10年的系统研究。取得的结果主要包括:(1)阐明了水稻基因飘流的基本规律,揭示了影响水稻基因飘流的生物学和气象学主控因子。沿水稻开花期的主流风向,采用长方形田间试验设计,分别在三亚、广州和杭州3个点2-3个生长季,研究了纯合转bar基因花粉供体L201或B2(姐妹系,抗除草剂Basta)向19个非转基因受体(包括不育系、常规稻品种、杂交稻F1和普通野生稻)在不同距离上的基因飘流率,明确了转基因向不育系的飘流率最高,向普通栽培稻品种的基因飘流率最低(相邻种植时小于1%或0.1%),向普通野生稻的基因飘流率介于不育系和常规稻之间,向不育系的最大基因飘流率比向普通野生稻和栽培稻要大1-3个数量级;基因飘流率随距离增加呈负指数曲线衰减,且存在急剧降低的"拐点","拐点"的距离与试验点水稻开花期的风速密切相关,广州和杭州为1-2 m,三亚约为5 m;采用圆形、以花粉供体为中心的田间试验设计,以异交结实率很高的不育系博A作受体,清晰地解析了风向与基因飘流率的数值关系,主流和次主流风向下游4个扇区的基因飘流事件累计达90%-96%,而逆风向和侧逆风向4个扇区仅为4%-10%。综上所述,水稻转基因飘流率与常规育成品种间的异交率(一般在1%以下)基本相同,在数量级上转基因并未增加新的风险。(2)建立了以气象资料为参数的水稻花粉扩散和基因飘流普适模型,计算和预测了中国南方稻区17省、市的最大基因飘流阈值距离(maximum threshold distances,MTDs)。受东南季风和地形地貌的影响,中国南方稻区MTDs的空间分布特征为:东西之间有自东向西逐渐减小的趋势,南北之间首先在南方丘陵地区逐渐减小、越过南岭后再向东南沿海地区逐渐增大。(3)利用人工构建的普通野生稻与基因(Bt或bar)飘流后代栽/野F1杂种混栽群体,经多年多代跟踪观察,分析了转基因飘流至普通野生稻后的命运,发现栽/野F1杂种在3-5年后完全消失,混栽群体中检测不到外源的Bt和bar,有理由推测普通野生稻具有自我保护的机制。(4)研究了小规模田间试验中采用花期隔离和布帐隔离措施降低水稻基因飘流率的效果;调查了海南、广东、广西普通野生稻原生境居群与相邻种植的栽培稻花期相遇情况,建立了相应的数据库;研究了基因拆分技术作为生物学限控措施从根本上限控基因飘流的效果;以本研究的结果及对国际上主要农作物基因飘流的调研数据为基础,提出了在水稻基因飘流风险评估和监管中采用分类管理和阈值管理的原则。在10年回顾和科学分析的基础上,对未来研究的重点也进行了展望。     

水稻辐射诱变突变体的种子蛋白质成分分析

为了改良水稻品种的品质性状,利用60Coγ-射线为诱变源,对粳稻品种Koshihikari种子进行了辐照处理,通过改良的单粒种子法对种子蛋白质的含量和组成进行了SDS-PAGE和Western Blotting分析,筛选到了72个种子蛋白突变体,结果表明经诱变后种子蛋白的含量和组成成分发生了很大变异。本研究为揭示水稻贮藏蛋白积累机制及开发新型稻米种质提供了理论依据。     

海南山栏稻HKT2基因片段的克隆与序列生物信息学分析

山栏稻是旱稻的一大类,具有极其重要的社会、生态和经济价值.为研究海南山栏稻运输Na+和K+的分子机制,根据GenBank中已登录的水稻OsHKT2基因的保守序列设计1对引物,从山栏稻幼根中提取总RNA,然后采用PR-PCR(RT-PCR)方法扩增出HKT2基因片段,将扩增出的片段回收后连接到pMd18-T载体上,挑选阳性克隆进行PCR检测后测序,得到一段长为1593 bp的序列.序列分析表明,该片段编码530个氮基酸,与GenBank中注册的水稻OsHKT2基因核苷酸序列的同源性为94％,与OsHKT2蛋白的氨基酸序列同源性为91％.