水稻粒长基因GS3和qGL3功能标记的设计及应用

水稻粒型是与其产量直接相关的重要性状。在前期研究证实来源于特大粒水稻TD70和籼稻品种Kasalath的重组自交系(RIL)群体中检测到已克隆的粒长GS3和q GL3基因的基础上,通过TD70和Kasalath的GS3、q GL3基因序列差异分析,设计功能标记,检测240个RILs和不同粒长的6个粳稻、9个籼稻中GS3、q GL3基因类型及其效应。结果显示:TD70和Kasalath中的GS3基因和q GL3基因分别在第2外显子上的编码区+165位置和第10外显子上的编码区+1 092位置存在一个由碱基C到碱基A的单核苷酸替换,据此设计了四引物扩增受阻突变体系(Tetra-primer ARMS-PCR)标记,TD70的GS3和q GL3基因分别扩增为270 bp和145 bp条带及448 bp和288bp条带,Kasalath的GS3、q GL3基因分别扩增为270 bp和175 bp条带及448 bp和216 bp条带;240个RILs中含有GS3-T和q GL3-T基因的株系61个,含GS3-T和q GL3-K的株系48个,含GS3-K和q GL3-T的株系17个;不同粒型基因组合的粒长存在显著差异,表现为GS3-T+q GL3-TGS3-T+q GL3-K或GS3-K+q GL3-TGS3-K+q GL3-K;长粒型的1个粳稻和5个籼稻品种的GS3基因表现为TD70带型,短粒型的5个粳稻和4个籼稻品种的GS3基因表现为Kasalath带型;所有水稻品种的q GL3基因均表现为Kasalath带型。表明开发的GS3和q GL3基因功能标记是有效的,可用于水稻分子标记辅助育种。     

水稻粒长基因qGL3功能标记的开发与鉴定

基于基因组DNA序列和PCR分析,对稻属已测序的野生稻、294份水稻微核心种质和2007~2013年江苏省审定的65份粳稻品种中粒长基因qGL3的变异类型进行鉴定。结果表明:稻属不同野生稻均含有基因qGL3的同源序列,但进化树显示其序列存在明显的分化;基于基因qGL3第10外显子的A/C功能变异开发了易于操作的dCAPS标记,并发现在水稻微核心种质中只有1个品种为A型(qgl3基因型),其余品种均为C型(qGL3基因型),表明碱基A变异为稀有变异;江苏省近年来审定的65份粳稻品种基因型均为qGL3。     

水稻粒长粒重主效基因GS3的功能标记开发与利用

【目的】开发控制水稻粒长和粒重的主效基因GS3的功能标记,并用于对广西晚稻主栽亲本美B的粒长改良,以期获得粒长增加的优良水稻亲本材料。【方法】根据短粒杂交稻亲本美B与长粒亲本宜香B在GS3基因序列的差异,开发GS3基因的功能分子标记M-GS3。利用宜香B为供体亲本,美B为受体亲本和轮回亲本,进行杂交和回交。在利用标记M-GS3对24份水稻亲本及BC_2F_7群体材料进行了基因分型检测,并对它们的粒长进行了测量。【结果】利用M-GS3对24份水稻亲本材料进行检测,发现在11份材料中含有GS3长粒等位基因,其余13份水稻亲本为GS3短粒等位基因,与24份水稻亲本的粒长表型一致。根据美B和宜香B的BC_2F_7群体材料基因分型的结果及粒长表型鉴定,筛选到10株农艺性状与美B接近,粒长大于9.5 mm的株系,其千粒重、粒长和长宽比均显著高于美B,而株高、有效穗数、穗长和结实率等性状与美B接近。【结论】标记M-GS3能有效检测出水稻亲本材料及育种群体中的GS3长粒等位基因。利用GS3基因进行水稻粒长改良,能有效提高被改良材料的粒长和千粒重。     

水稻粒形基因GS3的功能标记开发与鉴定

籽粒的大小和形状是影响水稻产量和稻米品质的主要性状。在基因GS3序列分析的基础上,对该基因第2外显子A/C和第5外显子13 bp Indel的2个变异位点分别开发功能标记,并将其用于294份水稻微核心种质和2007—2013年江苏省审定的65份粳稻品种的基因型鉴定。研究结果表明,第2外显子的A/C变异在籼粳亚种中有着相似的分布频率,并且都对粒长、粒厚和长宽比有极显著的影响。相对于基因型C而言,基因型A在籼粳亚种中都有更长的粒长、更薄的粒厚和更大的长宽比。但是第5外显子的13 bp缺失变异只在粳稻中极低频率(0.74%)出现,属于稀有变异类型,比13 bp插入变异有着更短的粒长和更小的长宽比。这些研究结果为水稻产量和品质育种中充分利用基因GS3的优异等位基因奠定了基础。     

利用GS3基因功能性分子标记改良水稻粒型的研究

以长粒品种‘三粒寸'‘IAC1246'‘JAPPENI TUNGKUNGO'和‘MIGA'作为供体亲本,以优良选系SAGC-4作为受体亲本,进行杂交和连续回交,利用GS3基因的功能性分子标记SF28进行BC_1F_1和BC_2F_1的分子标记辅助选择。在不同BC_2F_1单株派生的BC_2F_2分离群体中,观察到粒长性状的典型双峰分布或单峰连续分布。结合田间农艺性状考察,选出89个具备细长粒型且综合农艺性状良好的单株,其中4个优良单株的平均粒长从原始受体亲本的8.32 mm增加至9.84 mm左右,平均长宽比由原来的2.61增加至3.00。结果表明:GS3基因具有控制粒长和长宽比的较大遗传效应,对该基因进行分子标记辅助选择可快速改良亲本的粒型性状。     

利用GS9粒型基因分子标记改良水稻粒型的效应研究

以含有粒长基因GS9的日本晴作为供体亲本,以泗稻17号为受体和轮回亲本,通过杂交和连续回交,利用GS9基因的功能分子标记IN0919进行BC₁F₁、BC₂F₁和BC₃F₁的分子标记辅助选择。在BC₃F₂代的分离群体中,选出6个综合性状良好、中长粒型的单株,平均粒长较泗稻17号增加了0.51 mm,粒宽无显著变化,籽粒平均长宽比增加至2.01。因此,GS9基因具有提高粒长和籽粒长宽比的遗传效应,利用该基因的分子标记可快速改良亲本的粒型。     

水稻粒长遗传及其功能基因研究进展

随着人民生活水平的提高,稻米需求呈现多样化趋势,在产量仍作为重要指标的同时,稻米品质也越来越受到重视.提高产量、改良稻米品质是现代水稻育种的两个主要目标,而水稻粒长不仅是影响水稻产量的重要农艺性状,还与外观品质性状密切相关,细长粒稻米通常表现较好的外观品质,且世界上的大多数地区的消费者更偏爱于长粒型的稻米.因此,改良水...     

水稻粒长基因的研究进展

粒长是水稻重要的农艺性状之一,既影响水稻产量,又影响稻米品质。水稻的粒长是数量性状,遗传机理复杂。对控制水稻粒长基因的QTL定位、粒长基因的克隆与功能分析、粒长基因的相互作用及粒长基因在分子育种上的应用等方面进行综述,旨在为水稻的粒形育种与品质改良提供参考。     

利用水稻功能基因SSR标记鉴定水稻种质资源

 利用 16对水稻功能基因的SSR引物研究了 2 3份世界 5个国家不同来源的水稻种质资源的遗传多样性 ,共检测出 78个等位基因变异 ,每对引物可检测 2～ 10个等位基因变异 ,平均为 5 .2个 ,品种间遗传相似系数在0 .13～ 0 .6 4之间。UPGMA聚类分析表明 ,在相似系数 0 .13处可以将材料分为 2大类 ,来自巴西、日本和中国的粳稻全部聚为第Ⅰ类 ,巴西陆稻和原产科特迪瓦的陆稻聚在第Ⅰ类的第三小群 ;第Ⅱ类全为籼稻 ,来源于巴基斯坦的籼稻和 1个来源于韩国的籼稻分布在第Ⅱ类 ,说明水稻功能基因在不同亚种、不同产地来源和不同生态类型的水稻之间存在差异 ,也进一步证实水稻功能基因的SSR标记是研究水稻种质资源分类、地理分布、生态类型和系谱分析的有效工具。     

水稻粒型基因GW2和GS3遗传效应分析

以大粒品种TD70和小粒品种Kasalath为背景材料,分别对其中的GW2和GS3基因进行了反义和超表达载体的构建和转化。结果表明,Kasalath来源的GW2(GW2~K)和GS3(GS3~K)转化TD70的超表达材料籽粒质量均降低,且GW2~K的贡献大于GS3~K;GW2~K和GS3~K转化Kasalath的反义表达材料籽粒质量均增加,GW2~K的贡献大于GS3~K;TD70来源的GW2(GW2~T)转化Kasalath的超表达材料千粒质量显著增加,而TD70来源的GS3(GS3~T)转化Kasalath的超表达材料粒型和籽粒质量没有显著变化,说明不同遗传背景中GW2和GS3的基因效应有差异,但同一背景下GW2对籽粒质量的贡献大于GS3。     

水稻低温应答基因OsLCL3的分离与功能鉴定

为探明水稻响应低温的分子机制,改良水稻对低温的抗性,从水稻低温诱导表达谱中挑选了1个受低温诱导的基因OsLCL3,通过实时定量PCR和启动子驱动GUS报告基因转化水稻的方法验证其功能。对OsLCL3进行同源蛋白搜索,发现它属于DUF761超家族,并对这个超家族中的部分蛋白序列进行了系统树分析;通过水稻原生质体瞬时表达系统,初步确定OsLCL3蛋白定位于细胞核和细胞质中。在水稻中超量表达OsLCL3基因,并对转基因植株进行低温胁迫处理,发现超量表达OsLCL3的植株在低温胁迫下的电导率显著低于野生型对照植株,胁迫后超量表达植株的存活率显著高于野生型对照植株。结果表明,OsLCL3可能在水稻对低温的应答中起着重要作用。     

水稻粒质量和粒形QTL定位及粒长位点qGL3.2的鉴定

[目的]通过水稻粒质量和粒形相关基因的QTL分析,挖掘普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)中优异基因,为高产水稻资源的鉴定与品种改良提供研究基础和创新材料。[方法]以籼稻品种‘9311’为受体亲本,普通野生稻为供体亲本构建的染色体片段置换系群体为研究材料,考察2015、2016和2017年水稻种子千粒质量、粒长、粒宽和长宽比等性状,利用QTL IciMapping 4.1软件对控制籽粒大小的QTL进行定位分析。并利用‘9311’与小粒家系Q8衍生的次级F_2群体验证第3染色体1个效应明显的QTL(qGL3.2)。[结果]3年共定位到16个QTL,分布于第2、3、6、8和11染色体上,解释遗传变异的4.52%～13.08%。‘9311’与Q8家系衍生的次级F_2群体验证了标记Indel3-17和RM3646之间qGL3.2位点的真实性,其对千粒质量、粒宽和长宽比的贡献率分别为33.18%、8.76%和59.92%;对粒长的效应尤为明显,LOD值高达39.29,可解释表型变异的贡献率达61.43%。精细定位和测序分析表明qGL3.2在基因Os03g0407400编码区发生1个C-A的替换,导致蛋白翻译提前终止。对130份种质资源等位变异类型和籽粒长度的分析表明C-A等位变异与粒长高度相关。[结论]qGL3.2位点Os03g0407400基因C-A突变对水稻粒质量和粒形有重要影响,这为该基因的进一步育种利用和分子标记辅助选择提供依据。     

一个水稻落粒性基因SH1的SSR标记定位

 以籼稻品种93-11为轮回亲本,与粳稻品种日本晴杂交并回交的高世代分离群体为研究材料,选用104个多态性的SSR标记对水稻的落粒性基因进行定位。结果表明,在BC₄F₂群体中,6个标记的基因型来自于日本晴;在BC₄F₃定位群体中,难落粒植株数与易落粒植株数的分离比例为3:1,落粒性受1对显性基因控制,命名为SH1;分子标记与落粒性共分离分析将SH1定位在SSR标记RM5389和RM1068、RM1387之间,与3个标记的遗传距离分别为0.7cM、5.5cM和13.1cM,此结果为该基因的分子标记辅助选择奠定了基础。     

基于水稻粒长 OsPPKL1基因的玉米同源基因的生物信息学分析

为弄清玉米中粒长基因的调控机制,采用生物信息学的方法,对水稻粒长基因OsPPKL1进行同源性分析。结果表明：玉米 GRMZM2G070323和 GRMZM2G148539基因是 OsPPKL1的同源基因,分别位于第1染色体和第5染色体上;这2个基因的基因结构存在一定差异;玉米同源基因与 OsPPKL1存在良好的共线性;这2个玉米基因与水稻粒长基因在蛋白质序列、理化性质、高级结构和表达部位等方面均表现出高度的一致性。     

一个新的水稻小圆粒突变体的遗传分析和基因鉴定

从⁶⁰Co辐射诱变的中花11突变体库中筛选到一个小圆粒突变体TM340,突变表型为株高降低,穗型直立,籽粒短且宽。颖壳外表皮扫描电镜结果显示,野生型细胞长度要长于突变体。通过与珍汕97B构建F₂群体,从中分别选取20株正常粒与小圆粒单株构建2个极端表型混池,连同亲本进行全基因组测序及关联分析,确定突变基因位于第5号染色体。比较测序发现突变体中srs3基因在第8外显子4 431位的碱基A缺失导致移码突变。根据该位点设计CAPS标记,检测F₂分离群体中22株小圆粒单株,发现该标记与突变表型完全连锁,证明TM340小圆粒表型是由SRS3突变产生的新的等位变异引起。     

水稻新型核转化筛选标记基因的鉴定及应用

将人工合成的来自Escherichia coli的dsdA基因与来自Schizosaccharomyces pombe的dao1基因,通过农杆菌侵染方式转化到水稻中花11中。对转化植株进行分子生物学检测表明,目的基因整合到了水稻核基因组中,其中获得转化dsdA的单拷贝植株7个,转化dao1的单拷贝植株6个。通过对单拷贝转基因家系表达量检测及T0代种子萌发测验发现,dao1基因在2个(编号6,7)转基因家系中表达量显著,T0代种子在含D-Ala的培养基上,具有明显抗性。dsdA基因在所有的转基因家系中表达量相对偏低,在含D-Ser的培养基上,T0代种子有一定抗性。     

基于水稻矮秆长粒CSSL-Z688的QTL鉴定及SSSLs培育

水稻株高、粒型等性状是由多基因控制的数量性状,遗传基础复杂.水稻染色体片段代换系(CSSL)是研究复杂性状的理想遗传材料,然而目标基因的水稻单片段代换系(SSSL)的培育则需要多年多代逐步完成.以4代换片段的水稻矮秆长大粒CSSL-Z688为研究材料,鉴定出7个株高及粒型性状的数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL);进一步培育了目标QTL的5个纯合单片段代换系和5个杂合单片段代换系,其中6个QTLs(qPH1-1,qPH1-2,qGL1,qGL12,qRLW1和qGWT1)能够被纯合单片段代换系所验证.还鉴定出11个新QTLs,分别为qPH2,qGL1-2,qGL2,qGW1,qRLW1-2,qRLW2,qRLW12,qGWT1-2,qGWT2,qGWT6和qGWT12,其中7个QTLs尚未被报道. QTL加性和显性效应表明：水稻株高、粒长、千粒质量等表型同时受到多个QTL加性和显性效应的共同影响,如来自供体西恢18的qph1-1,qPH1-2,qPH2的加性效应和qPH1-1/qph1-1及qPH1-2/qph1-2和qPH2/qph2的显性效应...     

利用广亲和基因S5-n的功能标记鉴定水稻资源和检测杂交种纯度

为开发利用水稻广亲和基因S5-n的功能标记筛选了部分资源以及鉴定了以培矮64S不育系为母本的杂交种种子纯度。应用广亲和基因S5-n的功能标记S5136从不育系中筛选出携带广亲和基因S5-n的不育系粤泰A,并利用测序证实,同时发现在缺失下游有1个单碱基的突变,与来源于印度的广亲和材料相同;对以培矮64S为母本的杂交稻两优986的种子中不育系自交结实情况进行了判定,从233棵苗中发现4株培矮64S,自交结实率为1.72%。同时比较了SDS方法和简易DNA快速提取方法的PCR结果,发现利用简易方法提取的DNA当天扩增也可以获得较好的PCR结果,但常温保存2周后,以简易方法提取的DNA为模板难以获得PCR产物。因此,S5-n基因的功能标记S5136可以用于广亲和基因的资源鉴定以及鉴定以培矮64S为母本的杂交种自交结实率。     

水稻抗病相关基因的分离克隆和功能鉴定

水稻白叶枯病和稻瘟病分别是由白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)和稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)引起,是世界水稻生产中的两大重要病害,造成的损失巨大.通过改良水稻自身防御体系来控制病害,是一种既经济义绿色的方法.鉴定水稻抗病相关基因,研究水稻抗病机理对改良水稻有着重要的理论意义和应用前景.     

水稻半矮秆基因sd1功能标记的开发与利用

开发利用已克隆的水稻株高相关基因的分子标记用于分子育种,对水稻理想株型的育种具有十分重要的意义。通过开发水稻半矮秆基因sd1的功能标记,利用该标记对国内外99份水稻品种的sd1基因位点进行了分子检测,为分子标记辅助选择育种提供了有利工具。