南方水稻黑条矮缩病抗病遗传资源与分子机理研究进展

南方水稻黑条矮缩病（Souther rice black-streaked dwarf virus disease, SRBSDVD）是依靠白背飞虱（Sogatella furcifera）为传播介体，由南方水稻黑条矮缩病毒（Southern rice black-streaked dwarf virus，SRBSDV）侵染引起的一种水稻病毒病。该病害于 2001 年在我国华南地区首次被发现，随后发生面积不断扩大，危害逐年加重，已成为近年来危害中国南方稻区水稻生产的重要病害之一。白背飞虱迁飞性强、种群数量大、传毒持久等特点，导致化学农药防虫治病效果并不理想，至今还未有可持续和绿色控制 SRBSDVD 的手段。根据病原病毒的爆发性及其传播介体白背飞虱的生物学特性，预计该病害在未来较长的一段时期内将是我国最严重的水稻病害之一，很有可能再次暴发流行。因此，当前生产上急需培育出能够抵御 SRBSDVD 的抗性水稻品种。本文综述了 SRBSDVD 的发病规律、抗病种质资源的收集与评估、抗病基因或数量性状位点（QTL）的精确定位，以及这些抗性基因的分子作用机制，进一步探讨了利用现代分子生物学技术，包括分子标记辅助选择、基因沉默（RNAi）和基因编辑等技术加快 SRBSDVD 抗病品种的选育，可为今后有效控制 SRBSDVD 提供基础。     

鸡肝碱性磷酸酶的分离纯化及其部分性质的研究

经过匀浆、正丁醇处理、硫酸铵分级分离、DEAE-纤维素离子交换柱层析、SephadexG-75凝胶过滤等步骤,从鸡肝中部分纯化了碱性磷酸酶。以对硝基苯磷酸二钠(PNPP)为底物,测得该酶的最适pH为10.5,最适温度为40℃,Km=0.521mmol·L-1。甲醇、乙二醇与丙三醇均对其活性有不同程度的抑制作用。     

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。     

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。     

转基因耐除草剂大豆及产品中外源成分检测方法的建立

分别从DNA和蛋白质2个水平上对转基因耐除草剂大豆及其产品的检测方法进行了研究．设计合成引物检测大豆内参照基因Lectin（大豆凝集素）及转基因抗除草剂Roundup Ready大豆外源基因，包括来自土壤细菌Agrobacterium tumefaciens株系CP4的5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶（5-enolpyruvylshikimate-3phosphate synthase，EPSPS）基因、花椰菜花叶病毒（Cauliflower mosaicvirus，CaMV）35S启动子、胭脂碱合酶3’端的转录终止子（nopaline synthase，NOS）．应用优化的常规PCR方法，对大豆及其加工产品进行了检测，检测灵敏度可达0．1％．通过PCR方法从转基因大豆中扩增出CP4-EPSPS基因，在大肠杆菌中表达，利用表达的外源蛋白质作为抗原免疫家免，得到该蛋白质的多克隆抗体，并建立了一套基于蛋白质印迹杂交（western hybridization）的检测转基因大豆及其粗加工品的方法，其检测极限达到1％以下．此两方法互相配合，互相印证，有助于规范化转基因检测方法的建立．     

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.     

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。     

应用高分辨率熔解曲线技术分析水稻分子标记基因型

 【目的】验证高分辨熔解曲线（high-resolution melting curve analysis，HRM）技术在水稻分子标记分析中应用的可行性和可靠性，应用该技术对水稻重组自交系（RIL）群体及其亲本进行SSR、InDel和SNP标记基因型分析。【方法】以粳稻品种丽江新团黑谷（LTH）和籼稻品种三黄占2号（SHZ-2）及其衍生的RIL群体为材料，以纯合亲本LTH作为参比基因型，利用HRM技术分析一个G/A转换的SNP标记以及非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）难以分辨的一个SSR标记和一个InDel标记的基因型。【结果】通过加入适量的参比DNA，HRM能够分辨2个纯合亲本及其衍生的纯合体和杂合体RI系的分子标记基因型，并且以加入20%模板量的参比DNA对3种基因型的分辨最好。利用该方法对作图群体的部分RI系进行分子标记基因型分析，结果与变性PAGE的分析结果完全吻合。【结论】验证了HRM应用于水稻SSR、InDel以及SNP标记分析的可行性和可靠性。相对于凝胶电泳分析，HRM具有分辨率高、高效、快速、操作简单、安全等优点，是一种在水稻分子标记分析中很有应用前景的技术。     

水稻直播相关性状遗传分析及分子机制研究进展

推广应用直播稻以替代水稻传统育苗移栽的栽培方式,是解决经济效益低、水资源浪费、温室气 体排放严重等目前水稻产业面临的一系列严重问题的有效方法。近年来我国直播稻推广迅速,但限制直播稻推 广的诸多关键制约因素,如杂草难以控制、直播出苗率低、出苗不整齐、倒伏等问题尚未有效解决。选育早期 活力强、耐厌氧和低温发芽、抗倒伏的水稻品种,是解决水稻直播关键制约因素的材料基础。水稻基因库中存 在大量相关优异性状和功能基因,鉴定和应用这些功能基因,通过现代分子育种技术培育适应直播的水稻品种, 是突破目前直播稻推广和应用瓶颈的关键。但长期以来水稻育种是围绕移栽的种植方式进行的,大量直播相关 性状的优异功能基因在现代品种中已经丢失。因此必须利用现代基因组学技术,从更广泛的多样性种质资源中 挖掘优异功能基因,剖析控制相关性状的分子调控机制,加快推进精准选育适应直播的水稻品种进程。围绕目 前水稻直播亟需解决的早期生长活力、厌氧发芽、低温发芽以及抗倒伏性状,综述了这些性状目前在种质资源 挖掘、性状遗传分析、功能基因克隆和分子机制研究等方面的进展,展望了这些研究进展在相关性状改良和适 合直播水稻品种选育方面的应用前景,为水稻直播相关性状的基础理论研究和育种应用研究提供参考。