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。     

水稻品种LGC-1的低谷蛋白性状连锁标记的开发与应用

日本低谷蛋白品种LGC-1的低谷蛋白形成机理是由于反向重复的两个谷蛋白功能基因GluB4和GluB5中间缺失4.5kb大片段,形成天然的RNA干涉,对其它谷蛋白基因进行沉默而导致。根据缺失位置的两端序列设计PCR引物,运用该引物对LGC-1、武育粳3号及LGC-1/武育粳3号的杂交F1及F2代的DNA进行了PCR扩增。同时,运用SDS-PAGE对形成LGC-1、武育粳3号及LGC-1/武育粳3号的杂交F1及F2代植株的种子中谷蛋白含量进行了分析。结果表明:PCR标记能够扩增出391bp的植株的种子胚乳低谷蛋白含量低,而不能扩增出产物的水稻植株的谷蛋白含量正常。因此,该标记可以用于低谷蛋白品种LGC-1杂交后代的分子标记辅助选择育种。     

分子标记辅助选择改良特青及其杂交稻米的蒸煮与食味品质

特青是我国育成的一个超高产籼稻常规品种，同时也可作为两系杂交稻的重要亲本，但其直链淀粉含量较高，蒸煮与食味品质较差。采用水稻蜡质基因内的一个分子标记（称为PCR-AccⅠ）进行辅助选择育种，经回交转育向特青品种导入来自中等直链淀粉含量优质籼稻的Wx基因，选育了仍保持原有亲本主要农艺性状的3个优质品系特青TT-1、特青TT-2和特青TT-3。改良品系胚乳中Wx基因表达量较改良前明显下降，直链淀粉合成大幅减少，由改良前的28.5%成功下调至15%左右的中等偏低水平。用改良品系与培矮64S所配两系杂交组合仍能保持较高的结实率及其他优异农艺性状，而杂交稻米的直链淀粉含量明显改善。直链淀粉含量降低后对亲本及杂种稻米中胶稠度等其他蒸煮食味品质的改善也有明显作用。     

利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因

近年来,优良食味粳稻品种南粳46、南粳5055和南粳9108在江苏等地大面积推广,促进了优质稻米产业的发展。但这些品种均不抗稻瘟病,且缺乏适合在淮北地区种植的中熟中粳型优良食味粳稻品种。本研究以同时携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b的江苏抗病、高产粳稻品种武粳15为母本,携带低直链淀粉含量基因Wx-mq的优良食味粳稻品种南粳5055为父本配置杂交组合进行聚合育种。利用Pi-ta和Pi-b基因的分子标记多重PCR体系以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术,分别在不同的分离世代对目标基因位点进行检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,成功地将Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因聚合于一体,选育出稻瘟病抗性好、食味品质优、产量高的水稻新品系"南粳0051",适合在江苏省淮北地区种植。本研究将三套自主研发的PCR检测体系成功应用于分子标记辅助选择,不仅为水稻多基因聚合育种提供了快捷、高效的选择方法,也为水稻抗病、优质育种创制了新的种质资源。     

181份多样性籼稻种质苗期和成熟期镉积累表型评价

近年来,中国稻米镉污染问题较为严重,对人们生活和健康带来严重的威胁。选育低镉积累水稻品种是解决此问题最简单有效的途径,而筛选低镉积累水稻资源是低镉积累水稻品种选育的前提和基础。本研究以引进的来自31个国家(地区)的181份多样性丰富的籼稻种质为研究材料,利用水培和中度镉污染的农田分别对这些种质的苗期地上部分镉吸收和成熟期稻米镉积累进行测定。研究结果表明,苗期地上部分和成熟期稻米镉积累量在品种间有很大差异。苗期地上部分镉含量变异范围为9.90~106.80 mg/kg,而稻米镉含量的变异范围为0.12~1.23 mg/kg。鉴定出稻米镉含量低于0.20 mg/kg的种质3份,地上部和稻米镉含量均较高的种质16份。相关性分析结果表明,苗期镉吸收与稻米镉积累极显著相关(r=0.3861, p0.000 1),苗期镉吸收低的稻种,其稻米镉含量亦相对较低,苗期镉吸收可作为稻米镉累积的重要指示之一。本研究结果为籼稻低镉积累品种选育和镉污染农田的植物修复提供良好的材料基础。     

无抗性选择标记转基因软米和糯稻新品系的选育及中间试验

直链淀粉含量是影响稻米品质的最重要因素之一。为培育直链淀粉含量较低的软米和糯稻新品系,在经共转化法获得的转反义Wx基因水稻自交后代中筛选获得国不含抗性选择标记基因的纯合体.对这些纯合转基因水稻的分析表明,其未成熟种子胚乳中Wx基因表达水平和成熟种子中Wx蛋白量较未转化对照有不同程度的降低。转基因水稻成熟种子中直链淀粉含量较未转化对照有不同程度的下降,2个转基因系降低至10%左右,相当于软米的直链淀粉含量,1个转基因系降到了2%以下,形成了糯稻新品系。转基因稻米中直链淀粉含量降低后,其胶稠度相应变软,而糊化温度未发生明显改变。田间试验结果表明,转基因水稻的大部分农艺性状与受体品种武香粳9号无显著差异。因此,本研究成功培育了无抗性选择标记且淀粉品质改良的转反义Wx基因水稻新品系。     

16个水稻品种稻米贮藏蛋白组分比较研究

选取16个水稻品种,其中包括籼稻品种4个(9311、明恢63、轮回422、kasalath)、粳型三系恢复系水稻品种4个(湘晴、C2、C9、C15)以及8个粳型常规稻、三系保持系或两系恢复系水稻(日本晴、越光、武香075、上师4号、寒丰、秀水09、嘉花1号、优丰),采用不连续的SDS-PAGE电泳分析16种水稻糙米和精米种子贮藏蛋白组分。各种水稻能够显示清晰的蛋白组分条带主要有:谷蛋白37~39 kD酸性亚基、22~23 kD碱性亚基、谷蛋白57 kD前体多肽和13 kD醇溶蛋白多肽。通过对不同水稻品种蛋白组分的分析,筛选到谷蛋白含量相对较高的籼稻和粳型材料。开展本试验可为今后利用杂交方法培育高谷蛋白常规水稻以及高谷蛋白杂交稻组合研究中的亲本选择提供参考。     

水稻蛋白亚基含量对米饭食味的影响

对水稻品种进行蛋白质亚基组成分析。摸索水稻蛋白亚基SDS-PAGE实验室检测技术及电泳图像数据处理技术,分析不同蛋白质体组成与米饭食味的关系。初步明确PB-Ⅰ蛋白体的醇溶蛋白亚基含量低,PB-Ⅱ蛋白质体谷蛋白亚基含量高的品种具有食味较好的倾向。筛选出了一份特异贮藏蛋白资源材料非洲品种IRAT144可作为高醇溶蛋白、低谷蛋白亚基的种质资源加以利用。     

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。     

中籼稻"804"特征特性与栽培技术

当前，水稻发展的趋势是杂种优势利用夺高产。而杂种优势又取决于亲本材料的新进性．杂交水稻优势要提高，又必须建立在常规水稻提高的基础上。由此我国水稻研究的方针是重视杂交水稻的同时，也不放松常规水稻的研究。施秉县农科所一直坚持水稻常规良种的选育研究工作，为贵州省常规水稻生产，提供后备品种，同时，也为杂种优势利用，提供优良稻种资源，有力地配合好杂交水稻平衡。中籼稻“804”是近年来选育成的一个优良新品系。     

水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量,结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间,平均为12.4%;籼稻平均蛋白质含量为13.2%,比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多,表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平,而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质,如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高,而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质,为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。     

灌浆温度和氮肥及其互作效应对稻米贮藏蛋白组分的影响

灌浆结实期温度与氮肥施用量是影响稻米品质的两个重要生态因子,尤其是与稻米蛋白含量及米饭食味关系密切。本文以多个水稻主栽品种为材料,通迆灌浆结实期的人工控温试验、大田长期定位点的施氮处理试验和盆栽条件下的温氮两因素复合处理试验,探讨了水稻灌浆结实期温度对稻米贮藏蛋白含量与组分影响及其有别于氮肥处理效应的差异觃律,幵分析了温度与氮肥两个因素对稻米贮藏蛋白及其组分影响的交互作用特点。结果表明,高温胁迫和增施氮肥均引起水稻籽粒总蛋白及其谷蛋白组分含量(%)的显著增加,但两者对稻米醇溶蛋白影响却存在明显差别。其中,高温处理引起醇溶蛋白含量显著下降,提高稻米谷蛋白/醇溶蛋白比值,而增施氮肥引起稻米谷蛋白和醇溶蛋白含量明显增加,但对谷蛋白/醇溶蛋白比值与贮藏蛋白各亚基的组成比例影响相对较小。在高温处理下,谷蛋白的57kD前体亚基组分含量有所提高,而37kD酸性亚基和22kD碱性亚基随温度处理的差异变化却因品种而异,且高温处理对水稻籽粒蛋白绝对含量(mg grain~(–1))的影响程度也进没有其对蛋白相对含量(%)的影响明显。高氮×高温处理组合对稻米总蛋白与谷蛋白含量的影响程度显著大于单一高温或高氮处理,但在高氮水平下由高温引起稻米醇溶蛋白含量的下降幅度却小于其低氮对照,有利于稻米醇溶蛋白含量在不同温度处理下的相对稳定。     

水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量,结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间,平均为12.4%;籼稻平均蛋白质含量为13.2%,比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多,表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平,而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质,如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高,而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质,为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。     

水稻淀粉脱分支酶基因PUL对稻米理化品质的影响

为了研究PUL基因的变异对稻米蒸煮食味品质的影响,分别以籼稻品种桂朝2号和粳型糯稻品种苏御糯互为供体和轮回亲本,通过分子标记辅助选择,经过多代回交构建了PUL基因的近等基因系,分析了各近等基因系和轮回亲本的蒸煮品质指标。结果表明,近等基因系与轮回亲本在直链淀粉含量、胶稠度和淀粉晶体结构等指标上没有显著差异,而淀粉的热力学特性和淀粉黏滞性等指标存在显著的变化。说明PUL基因是影响稻米蒸煮品质的重要基因之一。来源于籼稻桂朝2号和粳稻苏御糯的PUL等位基因在功能上已经发生明显的分化。本研究中基于PUL基因序列差异设计的分子标记可以直接用于水稻品质的改良。     

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。     

籼稻背景下导入Wx~(in)等位基因改良稻米食味和理化品质

水稻Wx~b等位基因已广泛用于籼稻的品质改良,但携带该等位基因的一些籼稻米饭往往偏软,仍需进一步改良。为明确籼稻背景下导入Wxin等位基因对稻米食味品质和理化品质的效应,分别以携带Wxin的IR64和携带Wx~b的9311为供体,以携带Wxa的籼稻SIR3611 (3611)为受体,基于分子标记辅助选择,通过杂交和连续回交的方式构建了3611背景下携带Wxin和Wx~b的近等基因系。系统比较了不同近等基因系间的农艺性状以及稻米的食味和理化品质。结果表明,近等基因系与受体亲本3611的主要农艺性状基本接近,无显著差异。NIL(Wxin)稻米的表观直链淀粉含量较亲本3611极显著下降而胶稠度极显著增加。NIL(Wx~b)稻米表观直链淀粉含量最低且与之对应的胶稠度最高。近等基因系NIL(Wxin)和NIL(Wx~b)稻米的食味值较亲本极显著提高。NIL(Wx~(in))和NIL(Wx~b)稻米的GBSSI丰度与对应的表观直链淀粉含量具有明显的正相关。稻米粉的黏滞性谱、热糊化特性和晶体结构与直链淀粉含量显著相关性。本研究为在我国籼稻品种品质改良中有效利用Wxin等位基因提供了重要依据。     

水稻品种冷水糯的低谷蛋白性状连锁标记的开发与应用

我国肾脏病患者和糖尿病肾病患者呈不断增加的趋势,筛选和培育这一特殊人群可以食用的谷蛋白含量低的水稻品种具有重要意义.在前期研究中获得一个低谷蛋白隐性突变体冷水糯,该突变体籽粒的谷蛋白具有57 kD前体聚增(57H)伴有成熟亚基减少.由于glup3基因与57H前体裂解相关,本研究对冷水糯的glup3测序、比对后,发现冷水...     

功能性专用水稻品种W3660的选育

1 品种来源及选育经过 糖尿病和肾脏病病人由于肾功能出现障碍,不能食用可溶性蛋白质含量超过4%的大米,只能进食代用品或改变饮食结构以降低可溶性蛋白的摄入量,这无疑给患者带来了巨大的精神负担和经济损失.国外已有研究表明,食用低谷蛋白含量稻米对于预防、辅助治疗上述疾病均具有良好的效果,然而国内还没有可供上述人群食用的特种水稻,市场需求迫切.     

江苏省中籼水稻品种演进过程中米质的变化

以江苏省近60年来各阶段具有代表性的13个中熟籼稻品种(含杂交稻组合)为材料,依据品种种植年代结合株型特点将其分为早期高秆(ET)、矮秆(DC)、半矮秆常规稻(SDC)、半矮秆杂交稻(SDH)和超级稻(SR) 5个类型,研究了品种演进过程中米质的变化。结果表明,稻米的碾磨品质(糙米率、精米率和整精米率)在同一类品种间有较大差异,在品种演进过程中无明显变化。与早期品种相比,现代品种(半矮秆杂交稻和超级稻)稻米的垩白度显著降低,崩解值变大,消减值变小,稻米中的清蛋白、谷蛋白、赖氨酸、甘氨酸和精氨酸含量显著增加,醇溶蛋白含量显著降低。随着品种演进,产量逐步提高,其原因主要是总颖花量的增加及每穗粒数的显著增多。说明中籼稻品种演进过程中,米质和产量协同提高。     

水稻谷蛋白的一个新基因克隆及表达分析

与其他禾本科作物以醇溶蛋白为主不同，水稻种子含有醇溶蛋白和谷蛋白两种主要蛋白质贮藏形式。其中，谷蛋白约占胚乳蛋白总量的70%~80%。水稻谷蛋白是由多基因家族编码合成的，到目前为止至少已克隆获得了9个全长cDNA，根据这些cDNA编码的氨基酸序列同源性可将谷蛋白分为A、B两个亚家族。B亚族谷蛋白成员富含赖氨酸等人体必需氨基酸，与稻米的营养品质直接相关，因此挖掘、利用B亚族基因成员对于改良稻米蛋白品质性状至关重要。本文报道了以32P标记的谷蛋白基因GluB-2 cDNA片段为探针筛选水稻胚乳cDNA文库获得1个新的水稻谷蛋白基因全长cDNA。序列分析显示该基因核苷酸序列共1588 bp，含有1个由495个氨基酸残基组成的开放阅读框，编码蛋白分子量约为56 kD。推导的氨基酸序列与其他已知谷蛋白基因家族成员间序列相似性介于57.8%~97.8%之间，并与B亚族谷蛋白基因的同源性更高，因此命名为GluB-7（GenBank注册号AY987390）。Northern杂交显示，GluB-7具有高度的胚乳表达特性。