江苏近年育成粳稻新品种/系的稻瘟病抗性基因及穗颈瘟抗性分析

【目的】明确水稻品种携带的抗稻瘟病基育种应用价值,是利用抗病基因培育抗病品种控制病害流行的重要前期工作。【方法】利用功能标记分析了14个抗稻瘟病基因在江苏近年育成的195个粳稻新品种/系中的分布情况,并对其中158个品种和17份携带抗稻瘟病基因Pigm的高世代回交株系进行穗颈瘟接种鉴定。【结果】大多数品种携带2~5个抗病基因,但所有品种均不含有Pigm基因;Pib、Pita和Pikh基因在供试品种中的分布频率较高,均在45%以上,其余基因均在30%以内;Pid3、Pid2、Pia、Pb1在新育成品种中的出现频率明显高于审定品种。测试品种对穗颈瘟的抗性主要与3个基因显著相关,贡献率由高至低依次为Pia、Pi3/5/i和Pita;其中,Pia或Pi3/5/i与Pita间的聚合效应均显著高于各基因单独存在时的抗病效应,且以Pia和Pita间的聚合效应最强,携带该基因组合的所有品种对穗颈瘟均表现抗至高抗水平抗性。回交导入Pigm基因的所有17份株系对穗颈瘟的抗性均显著高于各自轮回亲本,且均达到了抗病以上水平。【结论】抗病基因Pigm及基因组合“Pia+Pita”在江苏粳稻抗穗颈瘟育种中具有重要的育种应用价值。     

乙烯信号参与调控水稻纹枯病抗性的研究

 乙烯(ET)信号在植物抵抗各种逆境反应中具有重要作用,但目前关于乙烯信号在调控水稻纹枯病抗性中的作用仍缺乏系统研究。本研究以感纹枯病水稻品种Lemont和抗纹枯病水稻品种YSBR1为材料,分析了纹枯病菌接种后乙烯合成关键基因及信号传导途径中标志基因的表达水平,结果显示,纹枯病菌侵染可显著诱导相关基因的表达、激活乙烯信号。进一步采用乙烯合成抑制剂和信号激活剂处理水稻并进行接种鉴定,结果显示,两种化学剂分别可抑制或激活乙烯信号;无论是Lemont还是YSBR1,激活其乙烯信号均可显著增强抗病性,而抑制该信号均显著降低抗病性。对3个乙烯受体突变体(ethylene response2, etr2; ethylene response3, etr3; ethylene response sensor2, ers2)进行温室接种鉴定,发现突变体的病斑长度均极显著高于野生型对照。以上研究表明乙烯信号在水稻对纹枯病菌的防卫反应或基础抗性中具有十分重要的作用,结果将为进一步解析“水稻-纹枯病菌”间的互作机制、制定合适的病害综合防控策略提供理论基础。     

水稻富含半胱氨酸类受体激酶家族基因对纹枯病菌和植物激素的响应特征分析

【目的】明确水稻富含半胱氨酸类受体激酶（Cysteine-rich receptor-like kinases,CRK）家族基因对纹枯病菌侵染和植物激素的响应特征,是解析CRK在水稻纹枯病抗性中的功能的重要前期工作。【方法】利用生物信息学方法构建了水稻45个CRK的系统发育树,并利用qPCR分析了它们对纹枯病菌和对植物激素乙烯（Ethylene,ET）、茉莉酸（Jasmonic acid,JA）、水杨酸（Salicylic acid,SA）和细胞分裂素（Cytokinin,CK）等的响应特征,以及在水稻不同组织中的表达模式。【结果】水稻CRK家族可分为4个组,在染色体上成簇或紧密分布的CRK大部分来自同一组或同一分支。41个CRK响应纹枯病菌侵染,其中17个响应强烈;结合组织表达模式,发现这17个CRK基因中,CRK15、CRK23、CRK24、CRK26、CRK27、CRK28、CRK29、CRK30、CRK31和CRK33等10个基因在叶鞘和叶片中表达较强,暗示这些基因可能参与了对纹枯病的抗性;大部分同一分支的两个同源性较高的CRK对纹枯病菌的响应特征类似, 表明这些CRK基因在调控纹枯病抗性上可能存在功能冗余。40个CRK对3种或4种植物激素均有响应,它们对不同激素的响应存在差异性,说明CRK可能广泛参与这些激素介导的防御信号途径;对JA和SA响应相反的有17个,对JA和SA、ET和JA、ET和SA响应类似的分别有21、21、23个。这不仅反映了ET、JA、SA信号途径间的协同和拮抗作用,也说明这些基因可能参与ET、JA和SA间的交互作用。【结论】鉴定到一些可能参与调控水稻纹枯病抗性的CRK基因,且它们可能在植物激素介导的防御途径中起作用。这为我们进一步探索CRK在调控水稻纹枯病抗性上的功能提供了科学线索。     

水稻分蘖角基因TAC1的育种应用价值分析

【目的】分蘖角度是水稻重要株型性状,合理的分蘖角度是培育理想株型、达到高产育种的一个关键因素。【方法】以控制水稻分蘖角度增大的显性主效数量基因TAC1为研究对象,构建不同品种背景下的TAC1近等基因系,通过单本栽插、多本栽插/高产栽培以及纹枯病菌接种鉴定,分析TAC1对其他农艺性状、纹枯病抗性、产量及品质的影响。【结果】同一背景近等基因系之间比较,TAC1使水稻品系分蘖角度增加,有利于减轻纹枯病危害,对其他农艺性状无不利影响。在高产栽培条件下,不同背景TAC1系有效穗数均多于tac1系;籼稻特青背景下,TAC1系结实率、千粒重及单株产量均高于tac1系;美国稻Lemont背景下,TAC1系结实率、千粒重及单株产量均低于tac1系;粳稻武陵粳1号、镇稻88背景下,TAC1系结实率和千粒重均略低于tac1系,单株产量略高于tac1系,差异不显著。加工及外观品质方面,特青TAC1系优于tac1系,武陵粳1号、镇稻88以及Lemont背景TAC1系较tac1系有劣化趋势,差异均不显著。【结论】叶片较长的籼稻品种,适宜的分蘖角度范围较窄,叶片较小的粳稻品种,适宜的分蘖角度范围较宽。适当增加水稻品种的分蘖角度,有利于减轻纹枯病危害。TAC1可用于株型紧凑型籼稻品种及粳稻品种的株型改良。     

金粳818抗咪唑啉酮类除草剂基因的功能标记开发与应用

【目的】培育抗除草剂品种是水稻育种中的一个重要方向,开发高效的功能标记可以加快抗除草剂性状的筛选工作。【方法】利用开发的dCAPS和KASP分子标记对试验材料的基因型分型,另结合除草剂喷施试验进行表型鉴定。【结果】测序结果验证了前人发现的金粳818中乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase,ALS）基因第627位氨基酸由丝氨酸（serine,S）突变为天冬酰胺（asparagine,N）是其抗咪唑啉酮类除草剂的主要原因,本文将其命名为ALS^627N。根据此变异位点的DNA序列差异,开发了两个新的功能标记dC-ALS-627和K-ALS-627,可有效区分ALS^627N纯合型、杂合型及非突变纯合型。【结论】两个标记均可以广泛用于ALS^627N基因的标记辅助选择育种,有助于加快培育抗咪唑啉酮类除草剂新品种,具有重要的实际应用价值。     

水稻品种‘南粳35’辐射诱变突变体的鉴定

利用60Co-γ射线辐照处理无休眠粳稻品种‘南粳35’,对M2代5 238个单株进行田间农艺性状考察和发芽势筛选,并对发芽势和表型与‘南粳35’具有明显差异的材料在M3和M4代进行表型验证和分子标记验证。通过表型验证获得4个休眠性增强的突变体,7 d发芽率约50%～70%,比野生型‘南粳35’的7 d发芽率低30%～50%。获得抽穗期延迟突变体2个,分别在播种(130±1)d和(135±2)d开始抽穗,比‘南粳35’迟抽穗约30和35 d。获得株高突变体1个,其株高为(77.3±2.41)cm,比‘南粳35’矮约25 cm。获得穗顶端退化突变体1个,成熟后其穗长与南粳35穗长差异极显著。获得内稃退化突变体1个,其粒长、粒宽和千粒质量与‘南粳35’差异极显著。获得小粒突变体1个,其在粒长和千粒质量上与‘南粳35’差异极显著。此外,还获得小穗突变体1个,长护颖突变体2个,颖壳开裂突变体4个。选取均匀覆盖12条染色体的129个SSR标记对获得的所有突变体进行分析,以确定这些突变体来源的可靠性。最终,共获得突变体17个,突变频率为0.325%。     

地方高等院校研究生教育改革与发展探析

分析了地方高校研究生教育发展中存在的矛盾和问题,提出了改革现有的研究生招生制度、培养体制,进一步创造良好的研究生教育环境和条件,实施研究生教育创新工程等,是当前地方高校研究生教育改革和发展的重要举措。并结合工作实际,对上述观点进行了详细论述。     

分子标记辅助选择育成抗稻瘟病粳稻新品种扬农粳3091

通过杂交及不完全回交,结合分子标记辅助选择,育成携带广谱抗稻瘟病基因Pigm的粳稻新品种扬农粳3091。选育过程中的稻瘟病抗性鉴定结果显示,携带Pigm基因品系的抗性水平显著好于对照。该品种于2021年通过江苏省农作物品种审定委员会审定,具有综合抗性好、品质优、丰产稳产性好等特点。本文介绍了该品种的选育过程、特征特性及主要栽培技术要点。     

敲除OsNramp5基因创制低镉优质粳稻新材料的应用评价

【目的】探究在粳稻中敲除Os Nramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响，为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术，在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除，结合标记辅助选择，获得了无外源基因的Os Nramp5敲除突变系，考查其产量和品质性状变化特征，以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T0代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株，设计开发了其中3种突变型的特异分子标记，进而结合标记辅助选择，在各植株的T2代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比，无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中，敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46；敲除系的株高略微下降，穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降，但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照，蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照，导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照，但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高...     

利用抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX改良南粳9108的抗性

【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害，严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术，将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^TQ、qSB-11^HJX导入优良食味粳稻品种南粳9108中，构建不同抗性基因/基因组合的株系，并评价这些株系的稻瘟病和纹枯病抗性，考查其主要农艺性状和品质性状。【结果】导入Pigm能显著提高南粳9108对苗瘟和穗颈瘟的抗性；分别导入qSB-9^TQ、qSB-11^HJX均能提高南粳9108的纹枯病抗性，且两个抗性基因聚合时呈现一定的抗性累加效应。其中，导入Pigm的株系穗长和每穗粒数显著增加，导入qSB-11^HJX的株系千粒重显著增加，其他农艺及品质性状与南粳9108无明显差异。【结论】这些抗性基因导入/聚合能在不降低农艺及品质性状的同时，显著提高纹枯病和稻瘟病的抗性水平，为粳稻抗病育种提供新的种质资源。