利用花药培养技术快速创制长粒型优质籼稻材料

为快速创制长粒型优质籼稻材料,本研究以高档优质籼稻‘鄂中5号’和‘玉针香’为亲本,采用花药培养和分子标记辅助选择相结合的方法创制长粒型优质籼稻新材料。将高档优质籼稻‘鄂中5号’和‘玉针香’杂交,取杂交F1群体的花药进行培养,获得花培苗126份,对花培H1代材料进行株高、生育期、穗数、结实率和千粒重等农艺性状评价和香味基因Fgr进行检测,并委托农业农村部食品质量监督检测中心(武汉)进行米质分析。其中编号18m766的花培株系株高129.6 cm,全生育期119 d,综合农艺性状好,有香味,米质达部标优质米三级标准,命名为‘润香玉’,推荐参加了2019年湖北省高档优质稻区试。研究结果表明花药培养和分子标记辅助选择相结合是快速培育长粒型优质水稻品种的快速和有效方法之一。     

‘泰国小香占’香味基因的鉴定和功能分子标记的开发

香稻育种已成为当前杂交水稻育种的一个重要方向,选择和利用株型好、米质优、抗性强等综合性状优良且具有香味的水稻亲本,尤其是香型水稻恢复系亲本的利用,对进一步促进杂交水稻香稻的选育具有重要意义。‘泰国小香占’是目前国内水稻香稻育种中应用较广且综合性状优良的恢复系亲本,其米质优、抗性强、香味浓。为了探究‘泰国小香占’香味产生的原因,本研究鉴定了‘泰国小香占’的香味基因及其突变类型,发现其香味来源于编码甜菜碱脱氢酶基因Badh2的功能缺失突变,且通过对该基因完整基因组序列扩增和测序分析发现其等位突变类型为badh2-E7类型,即在第7外显子处存在8 bp缺失和3个单核苷酸位点多态性突变(SNPs)。通过气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)测定其籽粒中香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)的含量为0.108 mg/kg,明显高于非香味品种‘日本晴’和‘9311’的含量(0.01 mg/kg)。实验还证明了特异性分子标记FMbadh2-E7、InDel-E7以及自主开发设计的特异性功能标记FMbadh2-E7A和FMbadh2-E7B均可高效、准确鉴别出非香纯合(Badh2/Badh2)、非香杂合(Badh2/badh2)和香味纯合(badh2/badh2) 3种基因型。同时本研究还进一步通过对‘泰国小香占’和非香味水稻品种杂交F2代单株进行了基因型和遗传规律分析,发现其基因型Badh2/Badh2:Badh2/badh2:badh2/badh2的比例为1∶2∶1,符合孟德尔细胞核单基因控制分离比。本研究通过对‘泰国小香占’香味基因的鉴定、遗传特性分析以及特异性功能分子标记的开发和验证,为进一步通过分子标记辅助选择育种技术,应用‘泰国小香占’香味基因培育优质、高产且抗性强的杂交水稻香稻提供了重要的理论基础。     

利用分子标记辅助选育‘上师大21号’香软水稻新品系及试种

为培育适合在上海市种植的香软优质常规水稻,本研究分别以‘青香软粳’和‘宝山香稻’水稻为软米基因和香味基因供体亲本,以目前上海市主栽常规水稻品种‘秀水134’为回交亲本,结合香味基因和蜡质基因分子标记辅助筛选,成功培育出香型软米水稻新品系‘上师大21号’。‘上师大21号’水稻总生育期比‘秀水134’对照短3～4 d。比较分析‘秀水134’和‘上师大21号’水稻主要农艺性状,两者差异都不显著(p0.05)。两者主要产量性状比较发现,尽管‘上师大21号’水稻结实率极显著低于‘秀水134’水稻(p0.01),但‘上师大21号’水稻结实率也已高达92.62%,并且两种水稻的单株重差异不显著(p0.05)。稻谷品质指标检测显示,‘上师大21号’两项外观品质和两项食味品质都明显好于‘秀水134’水稻。     

春小麦穗部性状的主基因+多基因遗传分析

穗部性状直接影响着作物的经济产量,研究春小麦穗部性状的遗传组成,为遗传育种中通过进一步改良穗部性状提高产量提供参考和策略。以‘宁春4号’和‘Drysdale’及其构建的F2群体为材料,采用P1、P2、F1、F2四世代联合分离分析法研究了春小麦几个穗部性状:穗长、结实小穗数、不实小穗数、穗粒数的遗传模型。结果表明:穗长符合加性-显性-上位性多基因混合遗传模型,无主基因存在;结实小穗数由2对等加性主基因+加性-显性多基因控制;不实小穗数符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型;穗粒数符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型。     

不同来源水稻种质资源香味基因badh2位点的鉴定

发掘和利用香稻基因资源是开展优质香稻品质改良的首要条件。本研究利用水稻香味功能基因分子标记,结合传统的味觉和嗅觉鉴定法,分析了不同来源不同类型的323份水稻种质的香味性状。研究结果表明:利用分子标记技术和谷粒咀嚼品尝是快速、准确鉴定水稻香味性状的优选策略;香味基因badh2位点频率在印度尼西亚和泰国的籼稻中达到68.2%以上,在美国、俄罗斯和意大利的粳稻中较低,在云南、缅甸、老挝和尼泊尔的普通野生稻中没发现;在发现的具香味性状的86份种质中,极大部分种质的香味性状受badh2等位基因控制,但有6份的香味性状可能不受badh2等位基因控制。这些香稻基因资源将是下一步开展稻米香味遗传分析以及香米品种改良的重要基础。     

基于CRISPR/Cas9技术创制宜直播香型水稻

水稻香味可显著改善稻米品质,香稻相较于普通稻米更易获得消费者青睐。为快速创制宜直播香型水稻新种质,探索提高豫南地区籼稻稻米品质新途径。本研究以宜直播籼稻品系‘直优151’和粳稻模式品种‘日本晴’为试验材料,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在水稻香味基因Badh2第2和7外显子处分别设计靶序列,构建pC1300-Cas9-E2单敲除表达载体和pC1300-Cas9-E2-E7双敲除表达载体,并分别转化‘直优151’和‘日本晴’。经筛选鉴定共获得21株‘直优151’突变株系和32株‘日本晴’突变株系,包括纯合突变、双等位突变和杂合突变类型。与野生型相比,突变体株系的株高、有效穗数、每穗总粒数、结实率和千粒重均未发生显著变化。使用气相色谱质谱法测定突变株系稻米中香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量,结果表明,与野生型相比各突变株系2-AP含量均极显著提高。本研究基于CRISPR/Cas9技术成功对水稻香味基因Badh2进行靶向编辑,快速创制了宜直播种植的香型‘直优151’突变株系,为豫南稻区直播籼稻提供了优质香型新种质。     

宁夏粳稻种质资源表型性状遗传多样性分析

为了解宁夏水稻种质资源遗传多样性水平,对宁夏60份粳稻种质资源材料的16个表型性状进行遗传多样性分析。结果表明,60份宁夏水稻种质资源材料16个表型性状间存在极显著的遗传差异,其中株高、每穗总粒数、每穗实粒数、经济系数、结实率、秆长这6个表型性状的变异幅度大,方差和标准差较高,具有较大的离散程度;每穗总粒数、每穗实粒数、着粒密度、单株穗数、单穗粒重的变异系数均在14%以上,F测验表明16个表型性状的差异都达到了极显著水平;遗传相关分析表明,不同表型性状间存在显著、极显著相关关系,有些性状间为正相关关系,而有些性状间则为负相关关系,各表型性状间呈复杂的相互关系;遗传多样性分析表明,表型遗传多样性指数变幅为1.644~2.092,平均为1.957;以卡方距离按UPGMA法聚类,在遗传相关系数为0.11处可分为8类,其中‘杨和白皮稻’、‘抚105’、‘田丰302’和‘花86’各为一类,其他引进和宁夏自育的水稻品种分别聚在第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ类,而57%的种质资源材料都聚在了第Ⅵ类,并且第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ类在相似系数为0.18处可聚成一大类,亲缘关系很近。‘杨和白皮稻’是宁夏的1个地方品种,与其他种质间亲缘关系最远。研究表明,宁夏粳稻种质资源材料间遗传差异较小,遗传背景比较单一,亲缘关系较近。     

优质香稻黔香优302农艺性状与产量的相关性分析

对全香型杂交水稻新组合黔香优302的主要农艺性状及其在贵州省5个试验点的产量构成因素进行了分析。结果表明,黔香优302每穗实粒数、有效穗数和结实率变异系数较大,各农艺性状中对产量影响最大的产量因子是每穗实粒数、千粒重、有效穗数,其中有效穗数对产量的直接正向作用最大,有效穗数与每穗粒数之间存在一定的负相关。在栽培技术上,应主攻有效穗数、每穗总粒数与结实率,并协调有效穗数与每穗实粒数之间的关系。     

海南山栏稻红米资源的农艺性状分析及优异资源筛选

海南山栏稻群体中具有较多红米资源。为了充分挖掘优异山栏稻红米资源,本研究选用海南乐东、保亭、白沙、琼中、五指山和东方等市县的56份山栏稻红米资源,利用IBM SPSS Statistics 19.0软件对农艺性状进行描述性分析和相关性分析,以及用DPS 7.05软件对山栏稻红米资源进行聚类分析。结果显示,多数山栏稻红米资源属于中高杆型,分蘖力中等,结实率较低。但少部分资源农艺性状表现较好,5.36%的资源株高小于120 cm,12.50%的资源属于多穗型,26.97%的资源穗长大于30 cm,14.29%的资源千粒重大于30 g;山栏稻红米资源的株高与单株有效穗数、穗长显著正相关,与每穗总粒数、每穗实粒数、结实率极显著负相关。穗长与结实率显著负相关,与千粒重显著正相关。每穗总粒数和每穗实粒数均与千粒重极显著负相关。聚类分析将山栏稻红米资源分为四个类群,其中第Ⅱ类群的56号资源整体表现优异,其株高为113.1 cm,单株有效穗数为7.6,每穗实粒数为146.2,千粒重为31.9 g。研究结果可为山栏稻红米优质高产品种改良和育种利用提供参考。     

贵州省优质水稻‘大粒香’香味基因分子标记的开发

‘大粒香’香味形成是由Badh2基因第7个外显子的8 bp缺失和3 bp突变引起。为了建立了‘大粒香’香味基因的快速准确的检测方法,本研究根据‘大粒香’和‘日本晴’Badh2基因序列的差异,设计了7条引物组合成11对功能标记检测引物,通过对引物组合扩增的产物进行电泳检测,筛选出最佳的引物组合。试验结果表明,开发设计的引物能够准确的检测出香味基因,PCR反应的最佳退火温度为60℃,其中BADH2-F1+BADH2-R+badh2-R2引物组合能准确区分非香基因纯合体、香味基因纯合体以及杂合体三种基因型。基于该功能引物引物组合BADH2-F1+BADH2-R+badh2-R2可以快速开展香味基因的MAS育种。本研究结果将有助于利用Badh2基因位点的分子标记培育香型优质水稻品种,为改良贵州省水稻品种的香味品质提供了技术支撑。     

引进广东水稻种质的恢保关系及杂种优势评价

摘要：【研究目的】对引进的72份广东水稻种质的恢保关系及杂种优势进行了初步观察。【方法】以自然结实率鉴别恢保类型;以竞争优势为指标反应各性状杂种优势表现。【结果】鉴定出45份恢复类型,8份保持类型,19份半恢半保类型。通过对竞争优势的主成分聚类将45个F1组合分为3类：Ⅰ类有18组合,该类株高、单株穗数及穗着粒数3个性状的竟争优势为正值,播始天数、穗实粒数、结实率、千粒重及单株粒重5个性状为负值;Ⅱ类有11个组合,该类单株穗数、穗着粒数、穗实粒数及单株粒重4个性状的竞争优势为正值,其余性状为负值;Ⅲ类有16个组合,该类单株穗数及穗着粒数2个性状的竟争优势为正值,其余性状为负值。在57个F1组合中,糙米率及垩白米率分别达国标1、2、3级优米标准的组合数为12个、20个、18个及16个、28个、6个,1个组合宜香1A/三黄占2号的整精米率达国标2级优米标准。【结论】广东水稻种质恢复类型居多,单株穗数、粒数及垩白米率的竞争优势明显。     

滇型杂交水稻恢复系Rf1基因功能丢失现象及其突变体特性鉴定

本研究通过对优质丰产滇型杂交粳稻‘滇禾优34’杂种F1群体中不育株进行分类调查,结合骨干恢复系‘南34’及其Rf1恢复基因功能丢失突变体基本农艺性状和生物信息学分析,初步探明恢复系恢复基因功能丢失的现象和成因。结果表明,‘南34’的自然突变致使恢复基因Rf1功能丧失是导致‘滇禾优34’杂种F1群体出现不育株(两年占比分别为0.26%和0.79%)的主要因素;‘南34’野生型的结实率相对于其突变体无明显差异,在花粉育性、株高、穗长、粒长性状上野生型略高于突变体,在粒宽性状上突变体略大于野生型。通过克隆恢复系‘南34’野生型及突变体的Rf1位点,测序比对后发现在其ORF区域突变体相对于野生型缺失一段长为574 bp的序列,使其无法编码一些PPR蛋白,该序列的缺失可能导致恢复功能丧失。该研究结果为水稻三系育种和应用中恢复基因遗传变异机制的解析奠定理论基础。     

基因枪法转基因水稻后代主要性状的多元遗传分析

对超级稻恢复系E 32及其20个基因枪法转基因T4代株系的生育期、纹枯病抗性及产量性状进行多元遗传统计分析。结果表明:12个性状主要载荷在5个主因子上,其相关信息占性状间总信息的92.44%。第一主因子中起主要作用的性状是穗总粒数、着粒密度和穗实粒数等粒数因子;第二主因子中载荷量较高的性状是病情指数、平均病级、病秆率等纹枯病抗性因子;第三主因子中起支配作用的性状是播始日数和生长日数等生育期因子;第四、五主因子中分别只有单株穗数、结实率起主导作用。根据斜交因子得分值把转基因后代株系分为4类,不同类型株系具有不同的生育期、抗病性和产量特征,育种中可依据转基因水稻各因子的相对重要性及各类群的特征,采取相应的育种改良措施以提高选择效率。     

花培籼粳交恢复系泸恢17姊妹系间表型及遗传差异比较

本文比较了花培籼粳交恢复系泸恢17的7个姊妹系主要性状的表型和遗传差异,结果表明,姊妹系间表型值仅每穗实粒数、结实率及千粒重3个性状差异达显著水平。配合力分析表明,这些姊妹系间单株粒重、单株有效穗、结实率、千粒重及穗长5个性状的一般配合力存在显著或极显著差异,株系间的遗传差异大于表型差异。本文还对花培技术在选育实用籼粳交恢复系上的应用进行了讨论。     

无选择标记基因的优质香稻新品系培育

香味是稻米食味品质的主要性状之一,为培育无抗性选择标记基因的优质香稻新品系,以携带有超双元载体OSBADH2-RNAi的农杆菌菌株EHA105介导,将OSBADH2基因的RNA干扰结构和潮霉素抗性选择标记(HPT)基因同时导入优质粳稻武育粳3号成熟胚来源的愈伤组织中,经过在含有潮霉素的培养基上筛选和分化,获得了54个独立转化子,其中36个转化子同时含目的基因和HPT基因,共转化频率为66.7%;从这些转化子的后代中共筛选获得25个去除HPT基因的转化子,去标记频率为69.4%;通过KOH法等4种方法进行香味的鉴定,获得15个具有香味的株系。实时定量PCR分析结果表明,具香味株系中的OSBADH2基因的表达受到了明显抑制,进一步证明了香味的产生是由于OSBADH2基因被干扰而引起。农艺性状调查表明,抑制OSBADH2基因的表达对水稻产量相关性状,包括株高、千粒质量、穗粒数和结实率影响不明显。     

四个云南半矮秆籼稻主要农艺性状的遗传分析

对4个云南半矮秆籼稻品种主要农艺性状的遗传研究表明:(1)矮麻秔和矮沱谷的株高都受制于与sd-1等位的单一隐性基因;(2)矮麻秔、矮沱谷、毫牙坐与高秆品种杂交的F_1,以及毫安信与矮麻杭杂交的F_1经济性状具有超亲优势;(3)表型变异系数以有效穗数最大,其次为每穗实粒数、每穗总粒数和着粒密度,而一次枝梗数、结实率和穗长最小。这4个新矮源在育种中具有应用价值。     

不同类型杂交早稻农艺性状的遗传分析

采用6个杂交稻三系不育系和10个杂交早稻父本品种,通过不完全双列杂交配置了60个杂交早稻组合。分析了在相同栽培环境条件下三系杂交早稻亲本及其所配置的杂交早稻组合的12个农艺性状的遗传规律。结果表明：12个农艺性状的遗传以加性效应为主,各性状的狭义遗传力大小顺序依次为千粒重>株高>穗长>穗实粒数>结实率>穗总粒数>生育期>理论产量>实际产量>有效穗>成穗率>最高苗;除穗长外,其余性状受父本的影响较大;理论产量与结实率、穗实粒数、株高、成穗率及有效穗呈正相关,可通过这几个性状对产量进行间接选择;穗实粒数是杂交早稻选择指数中最重要的选择性状。     

利用耐低磷选择回交导入系群体定位水稻产量性状QTL

水稻磷素利用率低是影响水稻产量的重要因素之一。为了发掘水稻耐低磷有利基因、培育磷高效品种,选用生产上大面积推广应用的恢复系‘蜀恢527’、‘明恢86’作为轮回亲本,以‘爷驼崽’为供体亲本,构建了2个BC2F4耐低磷选择回交导入系群体。分别在正常施肥量条件下和低磷条件下对2个群体进行产量性状鉴定和分析,同时对2个群体进行了分子标记检测,利用性状-标记间的单向方差分析,对耐低磷选择回交导入系群体的产量性状进行QTL定位。分析结果表明：在不同环境、不同遗传背景下单株有效穗数、每穗实粒数与单株产量之间呈极显著正相关;产量构成因素中,单株有效穗数受低磷胁迫影响较大,是造成低磷条件下减产的主要原因。2个群体在正常条件和低磷条件下共检测到控制单株有效穗数QTL 11个,控制每穗实粒数QTL 10个,控制结实率QTL 10个,控制千粒重QTL 9个,控制单株产量QTL 13个;检测到一因多效的位点12个。研究结果对低磷品种的选育、相关有利基因的发掘利用和分子标记辅助选择有重要参考作用,选择导入系也为耐低磷育种提供了材料。     

水稻不育系‘明S’与‘R900’配组农艺性状分析

为考查不育系‘明S’与恢复系配组后代的生育期、株高、有效穗等性状及产量表现,以期为‘明S’配制其他高产组合提供依据。利用‘明S’等8个生育期接近的不育系与同一父本‘R900’配组,将杂交F1代种子播种,在科学管水施肥的相同栽培条件下,对8个组合生育期、株高、有效穗等性状及产量表现进行记载。结果表明,明S/R900播始历期为84天,生育期最长,为148天;株型较矮,为117 cm;组合高产,产量为12.9 t/hm~2,超出‘双两优1000’1.26 t/hm~2;明S/R900具有强分蘖能力,单株有效穗15.3个,有效穗数252.45万/hm~2,有效穗超出隆638S/R900为54.3%,结实率高,为93.91%,每穗实粒数211.96粒;对紫杆病有一定的抗性。不育系明S/R900组合性状表明‘明S’异交结实率高,配合力好。     

粳稻丽江新团黑谷近等基因系孕穗期耐冷性指标性状的遗传分析

在阿子营低温冷害条件下,以十和田×(十和田和丽江新团黑谷BC3 F9)配制的BC4F1、BC4F2及亲本为材料,采用主基因+多基因混合遗传模型,对粳稻丽江新团黑谷作耐冷基因供体培育的近等基因系孕穗期耐冷性8个指标性状进行遗传研究.结果表明,结实率和穗颈长均属于2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因遗传,主基因遗传率分别为80.11％和75.06％;株高为2对加性-显性主基因+加性-显性多基因遗传,主基因遗传率为44.39％;穗下节长属于2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传,主基因遗传率为57.36％;穗长为2对主基因加性-显性-上位性遗传;每穗实粒数为2对主基因加性-显性遗传;每穗秕粒数为2对加性主基因+加性-显性多基因遗传;总粒数为1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传.