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。     

水稻苗期耐低温基因COLD1新功能标记的设计与验证

籼稻和粳稻在苗期耐低温基因COLD1的第4外显子存在1个功能性单碱基变异SNP2,粳型COLD1 ^Jap等位基因低温耐受性表现更强,具有重要的育种利用价值。通过籼粳杂交,可将粳型COLD1 ^Jap等位基因导入籼稻品种,提高其低温耐受力。为提高COLD1基因的选择效率,根据粳型COLD1 ^Jap与籼型COLD1 ^Ind基因存在的单核苷酸差异,结合扩增受阻突变体系PCR的技术原理设计功能标记。应用5个籼稻品种、5个粳稻品种、1个籼粳杂交F₁个体以及1个籼粳杂交F₂群体对功能标记进行检测验证。结果表明,所设计的功能标记可准确区分纯合粳型COLD1 ^Jap、纯合籼型COLD1 ^Ind和杂合基因型,其扩增带型与基因型完全一致,是一种鉴定COLD1基因的有效方法。该标记弥补了前人设计的衍生型酶切扩增多态性序列功能标记费用昂贵、操作复杂及费工费时等不足,可广泛应用于水稻COLD1基因的资源鉴定和分子标记辅助选择育种。     

籼粳稻基因组295个InDel标记的开发

插入/缺失(InDel)分子标记具有使用简单,结果清晰可靠的优点。本研究通过比对粳稻品种日本晴和籼稻品种93-11的基因组序列,在全基因组范围内设计了634对InDel候选标记,通过PCR检测比较2种粳稻(日本晴和台中65)和2种籼稻(93-11和黄华占)的多态性,发现295对标记在2种籼稻间及2种粳稻间均带型一致,而在籼、粳亚种间有多态性,因此这套295对标记可以在涉及籼粳亚种的基因定位和分子育种中应用。     

水稻滇粳杂保持系具有的籼型遗传成分比率及遗传多样性分析

本研究基于可有效鉴别籼粳基因型的插入/缺失(In Del)标记,用筛选出的23个多态性标记对云南农业大学稻作研究所保育的231份滇型杂交粳稻(滇粳杂)保持系材料具有的籼型遗传成分比例及遗传多样性进行了研究。研究发现,供试保持系材料的籼型遗传成份比率较低,都是Fi≤0.25。其中,具有籼型成分比例0Fi≤0.05、0.05Fi≤0.1、0.1Fi≤0.15、0.15Fi≤0.2、0.2Fi≤0.25的材料分别占22.94%、33.33%、26.41%、7.36%和3.03%,没有检测到籼型基因型位点的材料仅有6.93%。由此可知,虽然供试的滇粳杂保持系材料的遗传成份以粳稻为主,但多数都具有一定的籼型遗传成份。研究还发现,虽然供试保持系材料来源较广,但是基于In Del标记的Nei基因遗传多样性指数(H)不高,仅为0.143 2,这很可能是由于In Del标记能检测到的等位位点数没有SSR(simple sequence repeat)标记多。另外还发现,不同来源材料的多样性指数差异较大,变异范围为0.104 4~0.177 5。不同来源材料的遗传多样性指数高低的排列顺序为:中国东北云南农大稻作所中国华东国外云南其他地方楚雄州农科院云南省农科院。     

一个内含子长度多态性标记与栽培稻F1花粉育性基因座连锁

本研究利用两份栽培稻(OryzasativaL.)种质HITAR005和IRGC20509杂交建立了含有500个单株的F2群体,采用内含子长度多态性标记对F2群体中的117株进行了标记基因型分析。研究发现一个内含子长度多态性标记,RI01594,其标记座位上与父本(IRGC20509)相同基因型的纯合植株完全消失,且母本纯合基因型植株与杂合基因型植株的比率符合1:1(!2C=0.90,"2C相似文献   

基于四引物扩增受阻突变体系PCR快速鉴定水稻 S5基因的籼粳属性

四引物扩增受阻突变体系PCR是一种快速简便检测SNP的方法。基于该技术原理,结合籼型S5i与粳型S5j基因存在的单核苷酸差异设计特异性引物,并用8个籼稻,8个粳稻及4个籼粳杂交后代F1进行PCR扩增检测验证。依据产物的电泳谱带类型,能准确区分出SSi纯合基因型、SSj纯合基因型及杂合基因型3种类型,其扩增带型与基因型完全吻合。这表明所设计引物能很好地对S5基因的籼粳属性进行区分,可广泛应用于水稻种质资源相应目的基因的鉴定,为籼粳杂种优势利用的亲本有效选择和籼粳分化研究提供重要参考。     

黄河流域豫北粳稻区杂草稻特性及其发生机制分析

杂草稻泛指生长在稻田及其周边被视为杂草的稻株,在国内外不同生态稻区均有不同程度的发生,但有关中国河南省豫北地区杂草稻特性及其发生状况鲜有报道。本研究以河南省黄河流域豫北粳稻区采集到的56份杂草稻为试验材料,考察其生物学特征特性;利用RID14引物鉴定红色果皮Rc位点基因型并与表型比对;同时通过34对In Del分子标记检测籼粳分化,分析了该区域杂草稻的特性、遗传分化及其可能发生的机制。研究结果表明:(1)黄河流域豫北粳稻区杂草稻大部分为淡黄色和黄褐色斑点的颖壳、多数无芒和红色果皮、易落粒、千粒重低,株高、分蘖、穗粒数与栽培品种有明显差异;(2)杂草稻果皮颜色的表型多样,89.29%为红色或者褐色(由浅至深)、10.71%为白色,其基因型与表型鉴定结果高度一致,红色果皮杂草稻在Rc位点均无14 bp缺失;(3)InDel标记和籼粳分化分析表明:56份杂草稻中有44份是典型籼型杂草稻、5份为籼型杂草稻、3份为偏籼型杂草稻、4份为中间型杂草稻,它们之间的遗传差异小;通过聚类分析,56份杂草稻中的92.86%的属于籼型杂草稻,7.14%属于中间型杂草稻,与当地粳型栽培稻有着较远的亲缘关系。根据研究结果推断,黄河流域豫北粳稻区杂草稻的发生,可能主要经由曾经种植过的籼粳栽培品种杂交而产生,或者是种植的杂交品种收获后落粒的后代去驯化而产生。本研究为黄河流域豫北地区杂草稻的防控提供了理论依据。     

水稻栽培品种淀粉合成相关基因来源及其对品质的影响

为了明确高产水稻品种中与淀粉合成相关基因的性质，为稻米品质改良提供指导。严长杰等以53个典型的籼粳品种和近年育成的高产水稻品种为材料，分析了供试品种的理化品质和RVA谱特征，并利用根据籼粳基因组序列差异设计的Wx、Sbe1、She3基因的分子标记，检测了53个水稻品种的基因型，并分析了3个基因位点的遗传学效应。结果表明，3个分子标记均能很好地区分3个位点上等位基因的籼粳来源，根据3个位点的基因型可将53个品种分为6种类型。单个基因遗传效应分析表明：在不同基因型品种间淀粉的理化特性（AC，GC，RVA）存在显著或极显著差异，3个基因的联合效应在不同基因型组合间也存在显著的差异。     

亚洲杂草稻红色果皮分子鉴定及其Rc-bHLH序列多态性分析

多数杂草稻的果皮是红色,该特征可用于稻田中杂草稻的早期的初步鉴定,也可用于水稻果皮Rc/rc基因的起源进化研究。本研究利用红色果皮Rc基因第六外显子的In Del标记RID14对来自亚洲不同稻作区的199份杂草稻(O.sativa f.spontanea)、24份栽培稻(O.sativa)和9份野生稻(O.rufipogon)进行基因型鉴定并与表型比对;同时对9份代表性杂草稻Rc-b HLH位点的DNA序列进行测序,并将其与下载的29份栽培稻(籼,粳)和14份野生稻的对应序列进行比对分析。研究结果表明:(1)亚洲杂草稻的果皮颜色的表型多样,多数(84.4%)为红色或褐色(由浅至深)、少数(15.6%)为白色,其基因型与表型鉴定结果高度一致;杂草稻红色果皮Rc基因第六外显子均为无14 bp缺失的类型,仅有一份中国东北杂草稻除外(为14 bp缺失型),揭示用RID14标记可以早期快速的鉴定稻田中红色果皮杂草稻;(2)测试的9份杂草稻其Rc-b HLH位点的DNA序列均较为保守,其中出现4个突变位点;(3)在Rc-b HLH部分区域(1~115 bp),红色果皮的籼型栽培稻、杂草稻和野生稻的DNA序列相同,但红色果皮粳型栽培稻与白色果皮籼型栽培稻和杂草稻在106 bp处存在一个A/G替换;(4)通过对比野生稻和栽培稻,杂草稻在Rc-b HLH位点核苷酸多态性多态性最高,但是野生稻在该位点Tajima'D检验值呈显著,说明Rc-b HLH位点在野生稻中有选择性;通过聚类分析发现分为2个类群,类群1由白色果皮的杂草稻、籼型栽培稻和红/白果皮的粳型栽培稻组成;类群2由红色果皮的栽培稻(籼型)、杂草稻和野生稻组成。该结果暗示:在粳稻区,白色果皮的亚洲杂草稻可能由栽培稻退化返祖而形成的;在籼稻区,红色果皮的亚洲杂草稻可能经由栽培稻及野生稻杂交(如籼籼交或栽野交)演化而来。     

温敏核不育系株1S籼粳的属性研究

温敏核不育系株1S是生产上广泛应用的水稻优良早籼型不育系品种。以典型籼稻和粳稻为对照,采用ISSR、SRAP和TRAP三种分子标记方法对株1S核DNA进行分子遗传学分析。结果表明,株1S核DNA以籼型基因为主,但含有部分粳型特异性片段,具有一定的粳型血缘;3种分子标记方法都能建立株1S所特有的分子指纹。对株1S叶绿体DNA中ORF100、ORF29-TrnC^GCA、TrnT^UGU-TrnL^UAA、rps16基因内含子等序列分析表明,株1S为籼型叶绿体,对照材料培矮64S、准S为粳型叶绿体;株1S在TrnT^UGU-TrnL^UAA片段中存在2个特异碱基。利用籼型细胞质和含有适量粳稻血缘的两用核不育系可能是长江中下游双季稻区高产稳产早稻组合的育种途径。     

两个低谷蛋白基因插入缺失标记的设计与验证

低谷蛋白稻米是肾脏病人极有效的食疗辅助品,培育低谷蛋白功能性水稻品种具有重大意义。低谷蛋白基因Lgc1作为培育低谷蛋白功能性水稻品种的优质资源,受到了育种家的青睐。为提高低谷蛋白基因Lgc1分子标记辅助选择的准确性,我们根据其突变体在两个谷蛋白基因GluB4和GluB5间的碱基缺失,设计出了Lgc1基因的插入缺失标记InDel-Lgc1-A和InDel-Lgc1-B。利用InDel标记对W3660(Lgc1低谷蛋白品种)/南粳46(谷蛋白正常品种)的F2分离群体和13份水稻品种进行检测验证。依据其PCR扩增产物的电泳带型,可准确地区分出低谷蛋白纯合基因、谷蛋白正常纯合基因和杂合基因型3种带型,且3种带型与其植株或品种相应的蛋白性状表现完全一致,表明这两对InDel标记可用于Lgc1低谷蛋白基因资源的鉴定以及分子辅助育种。     

水稻S-c座位的PCR标记精细定位及分子标记辅助选择

以粳型品种台中65及其近等基因F1不育系TISL5为材料,利用STS和SSLP标记对水稻F1花粉不育基因座位S-c进行了精细定位,RG227STS和RM218分别位于S-c的两侧,与S-c的距离分别为0.3cM和4.3cM.通过对40个籼、粳和中间型品系标记基因型的鉴定,分析了分子标记基因型与S-c基因型之间的关系,建立了以PCR为基础的分子标记辅助选择体系.利     

水稻粳型亲籼系的分子标记辅助育种

分子标记辅助聚合育种是累加有利基因的有效手段。培育粳型亲籼系是有效克服水稻籼粳亚种间杂种不育性，从而利用水稻亚种间杂种优势的重要途径之一。本研究利用以PCR为基础的分子标记进行辅助选择，对不同粳型亲籼系中不同分化度的特异亲和基因进行了聚合，并将4个抗白叶枯病基因和来源于IR24的两个恢复基因导入粳型亲籼系中。主要结果如下：1、以粳型亲籼系G2417-2-1和粳型广亲和系G2605为亲本构建分离群体，利用本研究筛选的与S-b，S-c,S-d三个F1花粉不育基因座位紧密连锁的PCR标记进行辅助选择。在F2共选择到特异亲籼聚合植株6株，它们分别是58号，93号，94号，115号，139号，200号；广亲和聚合植株4株，它们分别是11号，14号，121号，177号。2、对当选聚合系的亲籼性和亲粳性综合分析表明：各个特异亲籼聚合系的亲粳性之间及各个广亲和聚合系的亲籼性之间都有显著差异。特异亲籼聚合系的平均亲籼性和平均亲粳性与亲本G2417-2-1相比都没有显著差异。广亲和聚合系的平均亲籼性高于亲本G2605，平均亲粳性显著低于亲本G2605。这些聚合系的亲和性与其MAS基因型相一致。3、利用四类粳型亲籼系与携带有2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因的品系构建回交群体，应用本研究筛选的以PCR为基础的分子标记进行辅助选择。在BC1F1共选择到2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因全杂合的植株19个，其中以IC31为受体的5株，以IC32为受体的11株，以IC33为受体的2株，以IC34为受体的1株。4、当选的19个单株自交繁殖BC1F2，利用与目标基因紧密连锁的单一分子标记进行MAS。共选择到各类可供进一步利用的材料393株，其中携带有两个纯合恢复基因的植株158株，同时携带有两个纯合恢复基因和两个纯合显性抗白叶枯病基因的植株40株。5、从上述158个植株中选出两个显性抗性基因均纯合或者任意三个抗性基因均纯合的植株共45株，通过标记加密进一步验证其基因型。结果表明，在Rf3，Rf4，Xa4，Xa21，xa5和xa13等六个基因座位上均带有纯合基因型的植株有3株。本研究通过粳型亲籼系不同分化度的特异亲和基因的聚合获得了新粳型亲籼系；通过聚合恢复基因和抗白叶枯病基因到粳型亲籼系中，使粳型亲籼系不仅能解决亚种间杂种不育性，用于两系杂交稻育种，而且由于具有抗白叶枯病基因，可以改善其对白叶枯病的抗性；由于有恢复基因而具有恢复能力，从而可以实现籼粳亚种间的三系配套。     

利用InDel分子标记分析海南山栏稻品种籼粳特性

为明确海南山栏稻品种的籼粳分化特性与遗传变异规律,利用34个籼粳特异InDel分子标记和24个SSR分子标记对22个海南山栏稻品种的籼粳特性与遗传变异进行分析。InDel分子标记鉴定结果表明,供试品种粳型基因频率变幅在0.68~0.83,以粳型品种为主,占到总品种的63.6%,未发现籼型或偏籼型品种。海拔梯度分析表明,海南山栏稻中粳型品种分布范围更为广泛,具有更强的环境适应能力。遗传变异分析表明,在供试群体中共检测到191个等位基因,其中稀有等位基因(基因频率≤0.05)数为86个,占到总等位基因数的45.03%。在供试的3个地理来源中,琼中县的遗传多样性最为丰富。     

采用SSR标记辅助选育具有Xa22(t)的云南高原粳稻新种质

以高原粳稻新品种滇粳优1号为轮回亲本,携带Xa22(t)基因的云南地方稻种扎昌龙为供体亲本,回交后代BC3F1290株和BC3F2290个株行为供试材料,采用与Xa22(t)紧密连锁标记RM224及其它11对SSR．标记进行辅助选择。290株BC3F1个体在RM224位点上杂合基因型个体的比率为21．04％;其它11对SSR．标记位点的轮回亲本纯合基因型个体比率平均为93．07％,但不同染色体标记位点上纯合基因型的比率不同。用云南高原粳稻上的白叶枯病优势菌株YH24对亲本、BC3F1单株和BC3F2株行接种鉴定,BC3F1中RM224位点上杂合基因型的61个植株表现为抗至中抗,RM224位点上滇粳优1号纯合基因型单株都表现为感病;由RM224位点杂合基因型BC3F1单株衍生的61个BC3F2代株行表现为抗、感分离。     

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。     

采用SSR标记辅助选育具有Xa22（t）的云南高原粳稻新种质

以高原粳稻新品种滇粳优1号为轮回亲本，携带Xa22（t）基因的云南地方稻种扎昌龙为供体亲本，回交后代BC3F1290个株行和BC3F2290个株行为供试材料，采用与Xa22（t）紧密连锁标记RM224及其它1l对SSR标记进行辅助选择。290株BC3F1个体在RM224位点上杂合基因型个体的比率为21．04％；其它11对SSR标记位点的轮回亲本纯合基因型个体比率平均为93．07％，但不同染色体标记位点上纯合基因型的比率不同。用云南高原粳稻上的白叶枯病优势菌株YH24对亲本、BC3F1单株和BC3F2株行接种鉴定，     

水稻抗纹枯病QTL qSB-9TQ和抗条纹叶枯病基因Stv-bi的聚合育种

以携带抗纹枯病QTL qSB-9^TQ的籼稻品种特青和携带抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ的粳稻品种镇稻88为优良等位基因供体亲本,江苏省推广的粳稻品种武育粳3号和武粳15为受体亲本,分别杂交并连续回交。在回交及自交分离世代,利用开发的覆盖目标基因区间的双侧分子标记对目标基因进行辅助选择。至回交BC₄F₁世代,同一遗传背景2个回交方向的中选单株间聚合杂交,获得2个目标基因位点均纯合的聚合F₃株系。条纹叶枯病抗性鉴定和纹枯病抗性接种鉴定结果表明,聚合株系对条纹叶枯病均表现抗病;以0~9级评级标准评价,聚合株系的纹枯病较相应的轮回亲本分别低1.1~1.6级和0.8~1.4级。结合回交低世代抗性鉴定结果分析,自行开发的分子标记对目标基因的辅助选择是有效的。讨论了抗纹枯病育种及分子标记辅助选择聚合育种的相关问题。     

温敏核不育系株1S籼粳属性研究

温敏核不育系株1S是生产上广泛应用的水稻优良早籼型不育系品种。以典型籼稻和粳稻为对照,采用ISSR、SRAP和TRAP三种分子标记方法对株1S核DNA进行分子遗传学分析,结果表明,株1S核DNA以籼型基因为主,但含有部分粳型特异性片段,具有一定的粳型血缘;3种分子标记方法都能建立株1S所特有的分子指纹。对株1S叶绿体DNA中ORF100、ORF29-TrnC^GCA、TrnT^UGU–TrnL^UAA、rps16基因内含子等序列分析表明,株1S为籼型叶绿体,对照材料培矮64S、准S为粳型叶绿体;株1S在TrnT^UGU–TrnL^UAA片段中存在两个特异碱基。利用籼型细胞质和含有适量粳稻血缘的两用核不育系可能是长江中下游双季稻区高产稳产早稻组合的育种途径。     

甘蓝型油菜抗根肿病KASP标记开发和利用

为了准确高效的筛选抗根肿病材料,提高甘蓝型油菜根肿病抗性育种效率。通过对甘蓝型油菜抗病亲本的Crr1基因与感病亲本中相应的同源基因LOC103834349进行测序,寻找SNP位点,针对第1 486-1 487上的非同义突变位点,开发了一套精准检测抗感根肿病基因型的竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记。利用该KASP标记对来自42个F_2群体的771个单株进行分型检测,其中315个单株含有纯合感病基因型GG,322个单株含有纯合抗病基因型AA,134个单株含有杂合等位基因型GA。其中对编号为2033的F_2群体中125株材料的KASP分型情况进行χ~2检测,其中纯合抗病基因型AA 30株,纯合感病基因型GG 33株,杂合基因型GA 62株,经χ~2检测,抗病材料与感病材料符合3∶1理论值,抗病纯合基因型、抗病杂合基因型与感病纯合基因型的比值符合1∶2∶1理论值,说明该抗病位点为显性单基因抗病位点。结合田间表型检测鉴定,AA分型和杂合的GA分型单株田间检测均为抗病表型,GG分型均为感病表型,KASP分型结果与田间鉴定结果一致。比对结果说明该KASP标记对根肿病抗、感植株进行正确分型,表明基于Crr1基因和LOC103834349的SNP位点开发的KASP标记可以准确高效的应用于油菜抗根肿病材料的分子标记辅助选择育种。