水稻氮高效利用基因NRT1.1B对粳稻农艺性状的影响

水稻硝酸盐转运蛋白基因NRT1.1B可以提高水稻氮肥利用率。为研究NRT1.1B基因在高产背景下对粳稻的增产效应,我们构建了以‘秀水134’为轮回亲本的NRT1.1B基因近等基因系并进行主要农艺性状分析。结果发现,NRT1.1B基因可以提高粳稻苗期硝酸盐含量及有效穗数,苗期硝酸盐含量提高7.7%~195.4%,分蘖数提高4.8%~16.0%,有效穗数提高3.6%~11.8%。NRT1.1B基因可能与早熟基因连锁,含有籼型NRT1.1B基因的材料早熟4~6 d,虽然有效穗数提高,但小区产量并未增加,可能与生育期缩短有关。研究结果表明,在高产背景下NRT1.1B基因可以促进粳稻的硝酸盐吸收和利用、增加粳稻的有效穗数,在提高粳稻产量方面具有很大应用价值。     

一种水稻高氮利用率NRT1.1B基因功能标记的开发与应用

水稻NRT1.1B是一个高氮利用率基因,在育种中有着重要的应用价值。为提高NRT1.1B基因的选择效率,根据野生型NRT1.1B与突变型nrt1.1b基因存在的单核苷酸差异,结合四引物扩增受阻突变体系PCR的技术原理开发基因功能标记。使用8份含NRT1.1B基因的常规籼稻、8份含nrt1.1b基因的常规粳稻及4份含NRT1.1B/nrt1.1b基因的F1材料对功能标记进行检测验证,结果表明,所开发的基因功能标记可准确区分NRT1.1B基因的纯合显性、纯合隐性和杂合基因型,其扩增带型与基因型完全吻合,是一种鉴定NRT1.1B基因的有效方法。该方法操作简便,且费用低廉,可广泛应用于水稻NRT1.1B基因的资源鉴定和分子标记辅助选择育种。利用NRT1.1B功能标记,对本课题组的籼粳杂交育种材料进行鉴定,筛选出了一批含高氮利用率NRT1.1B的材料,为进一步的育种利用奠定了基础。     

DEP1与NRT1.1B基因的遗传互作对水稻氮素利用的影响

提高氮素利用效率一直是水稻遗传改良攻关的重点方向。直立穗等位基因dep1及籼稻等位基因nrt1.1b均有利于提高水稻氮素利用效率,因此,阐明DEP1与NRT1.1B基因的互作关系对水稻氮素利用的影响对培育氮高效水稻品种具有重要指导意义。以携带不同DEP1与NRT1.1B基因型组合的重组自交系为供试材料,在低、中及高氮条件下（分别记为LN、MN和HN）,分析了DEP1与NRT1.1B基因间不同的遗传互作方式对水稻氮素利用、产量及其构成因素的影响。结果表明,不同氮素条件下,基因型组合dep1/nrt1.1b具有最大的氮素收获指数;LN条件下,nrt1.1b基因有利于提高氮素利用效率,在MN和HN条件下dep1基因有利于提高氮素利用效率;携带dep1基因株系有效穗数和穗粒数显著提升,其产量均值显著高于其他株系,而NRT1.1B基因对产量无显著影响。     

InDel分子标记及其在水稻研究中的应用

InDel (insertion-deletion)分子标记是指根据在近缘物种或同一物种不同个体间基因组同一位点的序列发生不同大小DNA片段的插入或缺失(insertion-deletion)而设计的多态性引物.它具有分布密度大、准确性高,重演性好的特点,已广泛应用于水稻的遗传分析和分子辅助育种研究中.本研究对InDel分子标记的开发利用进行了综述,并着重总结了其在水稻的籼粳分化、遗传多样性分析、基因定位以及功能标记开发等方面的应用进展,旨在为今后更好地开展水稻MAS育种研究提供参考.     

利用比较基因组学开发山羊草属InDel分子标记

为开发和利用小麦野生近缘种的有益基因, 采用比较基因组学方法, 通过拟斯卑尔脱山羊草EST(expressed sequence tag)与小麦UniGene序列的比对分析, 发现山羊草插入/缺失(InDel)位点137个, 在这些位点两端序列设计引物24对, 通过在15个小麦野生近缘属种基因组DNA的扩增分析, 发现11对引物具多态性, 可以作为InDel标记。这些包含突变位点的基因涉及亚细胞定位、蛋白质结合与催化以及代谢等过程。     

水稻Ra基因的分子标记开发及应用

本研究通过对黑米(豫南黑籼糯)和紫叶白米(IR1552)Ra基因的测序,共找到了3个序列多态性位点。黑米的第10外显子存在2 bp缺失,紫叶白米的第2外显子(5'-UTR区)存在8 bp缺失,紫叶白米的第6内含子存在30 bp缺失。根据这3个多态性位点,分别设计了3对共显性分子标记Ra Marker1、Ra Marker2和Ra Marker3。将它们分别应用于黑米和白米重组自交系的筛选和验证,发现黑米的Ra基因型表现为Ra/Ra,白米的基因型表现为ra/ra,褐米的基因型表现为Ra/Ra或ra/ra。再加上该基因和黑米色素调控基因紧密连锁,因此这3个分子标记是黑色种皮的可靠标记,可进一步用于分子标记辅助育种的实践中。通过对Ra表达情况分析,发现该基因的2 bp缺失仅存在于黑米和褐米的c DNA中。通过实时定量PCR研究,发现该基因在黑米和褐米中存在一定的时空表达差异性。     

水稻氮高效、耐冷基因OsGRF4功能标记的开发及其利用

通过分子标记辅助选择(molecular marker-assisted selection,MAS)培育氮高效水稻品种是减少氮肥使用量、发展绿色农业和可持续农业的一个重要途经。水稻OsGRF4基因编码生长调节因子蛋白,编码区第487和488碱基由TC变异为AA,导致丝氨酸突变为赖氨酸,使得水稻具有氮高效利用、高产和耐冷的特性。为了提高OsGRF4基因在育种中的选择效率,本研究根据功能SNP(single nucleotide polymorphism)位点设计和筛选出等位基因特异PCR(polymerase chain reaction)功能标记PF+DMR+PR和PF+XMR+PR。利用此功能标记对不同品种(品系)和川大粒/巨穗稻的F2群体进行基因型检测,结合测序分析验证,能准确快速鉴定OsGRF4的纯合显性、纯合隐性和杂合基因型,且具有操作简单、成本低的特点。本研究开发的功能标记为通过MAS方法利用OsGRF4基因培育氮高效、高产和耐冷水稻新品种提供了技术支撑。     

利用InDel标记构建甘蓝型油菜的分子身份证

由于甘蓝型油菜品种数量的增多和品种间的遗传多样性水平较低,仅根据农艺性状对品种进行鉴别的难度逐渐增大。为准确快速地区分油菜品种,本研究从186个InDel标记中筛选出19个InDel标记,这19个In Del标记来自甘蓝型油菜的不同染色体上,并且每个InDel标记在品种(系)间均只有2种等位变异;通过对19个In Del标记在品种中的等位变异进行数字化赋值,构建了76份甘蓝型品种(系)和2份白菜型油菜品种的分子标记身份证。利用InDel标记构建甘蓝型油菜分子身份证的操作简便可行,并且品种(系)的标记信息数据更加简洁直观,有助于油菜品种资源的有效区分和利用,可以在油菜品种的纯合度鉴定、真实性鉴定和品种权益保护等方面提供帮助。     

甘蓝型油菜白花基因InDel连锁标记开发

碱基插入/缺失(InDel)是基因组上广泛分布的遗传变异形式。但甘蓝型油菜白花基因InDel连锁标记还未见有关研究报道。本研究以甘蓝型油菜双单倍体(doubledhaploid,DH)纯系黄花Y05和甘蓝型油菜纯系白花W01杂交构建F2群体。在F2群体中选取30株极端纯白花和30株极端纯黄花构建叶片DNA子代池,对亲本和DNA子代池进行30×重测序。以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh为参考序列, QTL-seq流程和PoPoolation2流程相互结合鉴定白花基因候选区间, 2种方法均将白花基因定位于法国甘蓝型油菜Darmor-bzh C03染色体52～54 Mb区间。利用IGV软件可视化白花基因候选区间插入缺失(InDel)变异位点,依据候选区间序列信息设计InDel引物,聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到8个与白花基因连锁共分离的InDel标记。上述研究为甘蓝型油菜白花基因精细定位和分子标记辅助选育以及白花基因功能标记开发奠定了研究基础和工作思路。     

甘蓝型油菜桔黄花色基因的QTL-seq遗传分析及InDel分子标记开发

本研究以甘蓝型油菜黄色花株系16G097和桔黄色花株系J为亲本,回交获得BC1F1世代花色分离群体。对该分离群体的花色差异单株,通过混池分离分析法(BSA)与全基因组重测序(QTL-seq)技术,对桔黄色花性状调控基因进行初步的遗传分析。结果表明,一个主要的候选区域位于甘蓝型油菜的C09染色体区域(C09:4.64~8.28 Mb)。根据该区域的插入/缺失(InDel)变异位点,开发InDel分子标记,经过筛选获得与桔黄色花性状连锁的共显性分子标记2个(BnaC0919, BnaC0934),这个结果也验证了桔黄花色调控基因的候选区域。这些研究结果有利于进一步分离桔黄花色调控基因的候选区段,并为甘蓝型油菜遗传学研究和分子育种提供有价值的资源。     

水稻香米基因标记的开发与应用

稻米的香味是稻米食味品质的重要指标,而香味是受隐性核基因控制,杂合基因型不表现出香味,因此在香米育种中需要寻找一种快速、简便、准确的香味基因检测方法。本实验分别设计了水稻香米基因fgr的2个等位基因的基因标记（InDel-E2、InDel-E7）,利用这两个标记对20个香米和2个非香稻品种（品系）,以及2个香米／非香米组合的F1进行快速检测。结果显示,InDel—E2能检测到11个香米品种（品系）,InDel-E7可检测其余9个香米品种（品系）,且2个标记都能检测杂合基因型,说明本研究中的20个香米品种（品系）受2个香米基因控制。供试材料的分子检测结果与香米的基因型完全相符,因此本研究开发的2对标记可应用于香米育种的基因标记辅助选择和新香米基因的筛选。     

水稻抗稻瘟病基因Pi2特异分子标记的开发与应用

稻瘟病是水稻最严重的病害之一,利用抗病基因选育抗病品种可以安全有效地防治稻瘟病.分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)技术可实现快速精准地定向培育含抗稻瘟病基因的抗性品种,但针对不同遗传背景育种材料开发设计特异性的分子标记是MAS育种的重要基础.广谱抗稻瘟病基因Pi2已被证明高抗...     

水稻线粒体SCAR分子标记的开发与应用

为了开发一套能够简单快捷地筛选水稻细胞质的分子标记,本研究选用了5个配子体雄性不育系W15A、W20A、W34A、W46A和YA为材料,采用线粒体基因组DNA超纯提取和多态性扩增(random amplified polymorphic DNA,RAPD)的方法,开发了一套水稻线粒体基因组分子标记(sequence characterized amplified region,SCAR),该套分子标记共37个标记,其中16个定位水稻线粒体基因组,12个为无同源序列,其他的能在叶绿体、核以及细菌中找到同源。用这套分子标记筛选20份含红莲型不育基因orf H79的水稻材料和35个野生稻材料,均呈现出很好的细胞质多态性。因此,这些标记为水稻线粒体基因组多态性鉴定、新型不育细胞质的筛选提供一个快速的方法,同时也可用于不育系品种鉴定和水稻细胞质进化研究。     

水稻抗稻瘟病基因Piz-t特异性分子标记开发及应用

Piz-t是一个具有广谱稻瘟病抗性的基因,对于选育稻瘟病抗性品种具有重要的应用价值,但其所在位点多个不同的等位基因限制了对它的筛选及利用。本研究通过将Piz-t不同等位基因及其上下游测序,比对鉴定到一个Piz-t特异性SNP位点(Piz-t为A,其余均为G)。在两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法的基础上加以改进开发了一套鉴定该SNP的标记,利用该标记及待检测水稻品种基因组DNA进行PCR扩增,通过不同PCR产物条带大小将Piz-t与其它等位基因区分开。该方法简便快速、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或者水稻种质资源Piz-t基因型鉴定。     

水稻抗稻瘟病基因Pita特异性分子标记开发及应用

Pita是一个对稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,通过对Pita抗病等位基因与感病等位基因编码区进行PCR扩增、测序与序列比对,在编码区的+2 001 bp即内含子中鉴定到一处特异性编码序列(抗、感病等位基因分别为GCC和CTAT),针对该目标位点,本研究利用两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法开发出一套鉴定该目标位点的共显性标记用于鉴定Pita等位基因类型,结果表明该标记特异性强、稳定、结果准确、耗时少、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或水稻资源中对Pita基因型鉴定、筛选的应用。     

水稻氮同化相关基因及氮高效利用水稻株型研究进展

提高水稻氮素利用率、减少氮肥投入一直是水稻种植者不懈追求的目标,充分发挥氮高效基因的作用可以提高氮素利用率。文章综述了水稻氮素同化相关基因的研究进展,总结了氮高效利用植株的形态及未来展望。     

水稻高抗性淀粉含量基因sbe3-rs的KASP分子标记开发与利用

含有sbe3-rs基因型的高抗性淀粉含量水稻品种(系)具有调节餐后血糖、改善血脂和增强饱腹感等功效。以‘降糖稻1号’为sbe3-rs基因供体亲本通过杂交育种和回交转育方法培育优质高产高抗性淀粉水稻新品种具有重要意义。sbe3-rs基因第16个外显子的第105位处有T→C的碱基突变,基于该突变位点开发高通量KASP分子标记,利用该分子标记对杂交F₁后代50个单株和回交BC₁F₁后代44个单株共94份材料进行基因分型检测,结果显示50份F₁样品中有47个单株基因型为C/T杂合基因型,44份BC₁F₁群体材料中共有28个单株基因型为C/T杂合基因型。利用已开发的成熟的sbe3-rs的CAPS分子标记检测验证结果完全一致。同时利用开发的KASP分子标记对杂交F₂分离群体进行基因分型鉴定,对应高抗性淀粉基因型单株成熟期收获进行抗性淀粉含量测定,结果完全符合。结果表明针对sbe3-rs的突变位点开发KASP分子标记应用杂交回交群体,克服了前期开发...