水稻矮生性及其相关基因的研究进展

矮秆水稻品种的选育和推广是20世纪水稻育种最主要的成就之一。综述了水稻矮化相关基因的遗传、定位、水稻植株的矮化机理以及矮秆基因的克隆和功能等方面的研究进展,同时分析了当前水稻矮化育种中存在的问题以及发展前景。     

水稻矮秆小粒突变体潇湘矮的特征特性及其遗传鉴定

潇湘矮是在杂交籼稻组合93d72//湘/晚籼1号//桂朝2号/鉴7-4后代分离群体中发现的水稻矮秆小粒新突变体,株高55 cm左右,千粒重11 g左右,每穗总粒数198粒,结实正常,苗期对外源赤霉素(GA3)敏感,抽穗期不敏感。遗传分析表明,潇湘矮的矮生性由2对独立遗传的隐性半矮秆基因控制,其中1对为已知的半矮秆基因sd-1,另1对为未知的sd-t4。sd-t4单独存在时植株表现为半矮秆小粒,与sd-1共同存在时植株表现为矮秆小粒。     

水稻矮生基因的克隆和功能研究进展

 矮生性是水稻最重要的农艺性状之一。矮秆基因参与水稻一系列的生理、生化过程,水稻矮生性基因的克隆和功能研究,对了解水稻矮秆性状与产量的关系十分重要。通过介绍水稻矮秆基因的类型和概念,对已克隆的水稻矮秆基因按功能分类详细列举了它们的结构、功能与经典遗传学的关系以及在育种上的利用价值。     

从水稻花培纯系中发现矮秆突变体单209矮

1978年从纯系(花培4代)单209群体中发现一矮秆植株。鉴于变异是遗传的並且其株型、叶型、穗型、生育期均和原品种相仿,故将该突变体称为“单209矮”。通过鉴定,证实此突变体确实出于花培纯系单209,研究了矮生性的遗传及基因突变对抗病性的影响。研究表明,单209矮聚合了1个隐性矮秆基因和2个显性抗病（稻瘟病和白叶枯病）基因。     

水稻多分蘖矮秆突变体d63的遗传分析与基因定位

 多分蘖矮秆突变体d63来源于SARⅢ二倍体与明恢63杂交得到的双胚苗株系的自然突变。与野生型相比,其株高显著下降,分蘖明显增多,剑叶变细变短,结实率和千粒重均大幅下降。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性单基因控制。该基因位于水稻第8染色体短臂上距离RM22195约0.4 cM的位置。用水稻基因组注释软件Rice Genome Annotation预测,发现从端粒区至RM22195间共有14 个注释基因,未发现已经报道的与株高、分蘖相关的同源基因。因此,推测D63可能是一个未被报道的新基因。     

矮生性水稻对赤霉素反应的初步研究

 就47个水稻矮秆品种对GA₃的反应进行了研究，结果表明，在籼稻中凡携带有sd-1基因位点的材料其株高对GA₃反应均较敏感，而株高对GA₃反应迟钝甚至无反应者均可推断其携带有与sd-1非等位的矮生基因，这将可作为鉴别sd-1基因位点的一种新的简捷方法；在粳稻中，具有d-47、d-7、d-12、d-13、d-14、d-18^h、d-19、d-30位点的矮秆材料其株高对GA₃反应敏感，而具有d-1、d-2、d-3、d-17和sd-s(t)等13个矮秆基因位点的材料其株高对GA₃反应不敏感：GA₃对各株高构成因素的影响随材料不同而异，但第III、IV节间对GA₃的反应最明显。     

两个双矮地方种质中新矮生基因的遗传和等位性分析

对黔农和特矮两个双矮地方种质株高性状的遗传分析结果表明,黔农和特矮的矮生性均由2对隐性矮生基因控制,其中各有1对矮生基因与sd-1等位,另1对与sd-1不等位。黔农中两对矮生基因降低株高的效应不同,与sd-1不等位的矮生基因控制的株高比sd-1略矮;而特矮的两对矮生基因具有相同的降低株高效应。将分别来自黔农和特矮的携带新半矮生基因的材料命名为“新黔矮”和“新特矮”,各携带新的半矮生基因sd-q(t)和sd-e(t);其中新黔矮携带sd-q(t)与sd-g(t)等6个矮秆半矮秆基因均不等位。新黔矮在每穗粒数、结实率和千粒重等农艺性状上表现较好,有希望应用在育种和生产上替代sd-1。     

一份水稻半矮秆非整倍突变体hya 1的鉴定与研究

 通过空间诱变得到半矮秆突变体hya 1,该突变体半矮秆性状遗传稳定性丧失。与其野生型特籼占13相比,hya 1株高显著降低、分蘖少、茎秆细弱、每穗粒数减少、结实率降低、发芽率降低。单株收获半矮株hya 1自交种子,对半矮生性状进行连续选择,发现该性状无法纯合稳定,自交群体株高长期分离（半矮秆和野生型）;分离群体中的野生型个体自交,其株高性状稳定。利用hya 1与特籼占13配制杂交组合,其F1及F2株高表型不符合孟德尔分离规律。hya 1自交收获种子根尖细胞染色体数目出现了2n=22、23、24、25、36的变异,且在减数分裂终变期发现了二价体数目为11的异常花粉母细胞。荧光定量结果表明, hya 1自交后代野生型个体12条染色体的基因拷贝数与对照接近,而半矮秆个体在第8和第11染色体上的基因拷贝数与对照存在显著差异。综合以上结果,推断hya 1为水稻新型非整倍体材料,其染色体数目异常导致表型异常和遗传不稳定性,对其深入研究有助于了解水稻减数分裂分子调控机理。     

水稻矮秆多分蘖突变体mz3的遗传分析和基因定位

通过EMS诱变粳稻品种中花11获得一个稳定遗传的矮秆多分蘖突变体mz3。遗传分析表明该突变性状受一对隐性基因控制,并利用mz3与籼稻品种南京11杂交建立的F2群体,将该基因定位在水稻第6染色体长臂上的SSR标记RM19353与RM510之间约747kb范围内。由于该区间包含控制水稻株高和分蘖的D3基因,结合表型分析,推测突变基因与D3可能为一对等位基因。设计7对引物分别对中花11与突变体mz3的基因进行测序,结果显示,与中花11相比,D3基因在mz3中第636位核苷酸由G突变为A,使得编码色氨酸的密码子TGG突变为终止密码子TGA,导致翻译提前终止。进一步对定位群体中10个隐性极端个体测序,结果显示所有极端个体都带有该突变位点。亚细胞定位结果表明,突变体编码的D3蛋白与野生型一样定位在细胞核中,荧光双分子互补试验结果表明,突变体D3蛋白不能与D14蛋白发生互作,推测突变体编码的D3截短蛋白缺少了与D14互作的氨基酸序列,从而阻碍了独脚金内酯信号传递。因此,mz3表型很可能由D3基因突变引起。     

水稻矮化小穗基因DSP2的鉴定与克隆

[目的]水稻株高和穗型在产量形成中发挥着重要作用.鉴定与克隆水稻株高和穗型发育相关基因,可以丰富水稻株高穗型发育调控的分子机理,为分子设计育种奠定理论基础和提供基因资源.[方法]在粳稻日本晴T-DNA插入群体中筛选到矮化小穗突变体dsp2-D(dwarf and small panicle 2-Dominant),对其...     

水稻斑点叶变异研究进展

大多数水稻斑点叶突变体是研究稻瘟病抗性、白叶枯病抗性以及植物程序性细胞死亡机理的理想材料。已经阐明了49份水稻斑点叶突变体的遗传模式,并成功克隆分离了若干斑点叶基因。综述了这些突变体的来源、遗传模式、基因定位和克隆,基因的功能以及它们对水稻主要病害的反应。     

几个籼稻品种对稻瘟病抗性的遗传分析

用感稻瘟病品种二九青与4个抗病品种杂交的 F₁、F₂、B₁F₁经4个不同菌系的稻瘟病菌孢子悬浮液分别进行人工接种,然后考查其抗性反应。结果表明红脚占、砦糖、Tetep 和74-5461BG 等籼稻品种对 ZB1、ZB15、ZC15、ZC3菌系的抗性均分别由显性抗性基因 Ipi-1、Ipi-2、Ipi-3和 Ipi-4控制,同时这4个抗性基因还存在着紧密的连锁关系。等位性测定也表明4个品种所具有的抗性基因都是各各等位的。     

水稻柱头外露率的QTL分析

以高柱头外露率的50S作母本,低柱头外露率的三系粳稻保持系连B作父本杂交,种植F2群体,调查单株调查柱头外露率,分析表明群体柱头外露率值接近正态分布;以SSR标记建立了该群体的基因分子连锁图谱,使用该群体分子连锁图谱进行柱头外露率的QTL分析,共检测到3个控制水稻柱头外露率的QTL(qPES-3,qPES-9,qPES-12),分别位于第3、第9、第12染色体,其增效基因均来自50S。并对选育高柱头外露率粳稻保持系进行了探讨。     

锰肥在水稻上的应用研究进展

总结了国内外锰肥在水稻上的应用概况,以及锰在水土中的存在形式、锰对水稻的生理作用及对产量的影响,并对锰肥在水稻上的应用研究进行了展望。     

水稻抗倒伏研究进展

倒伏是水稻生产中的一个严重问题。从水稻倒伏的主要影响因子、水稻抗倒伏机理、抗倒性评价及其遗传等方面，综述了水稻抗倒伏研究进展，提出了有待拓宽和深化研究的内容。     

水稻抗病基因同源序列的克隆及测序分析

 根据已知的NBS LRR类及丝/苏氨酸蛋白激酶类抗病基因结构中氨基酸的保守区域，设计了两组简并引物用于扩增广谱抗稻瘟病品种云系2号中的抗病基因同源序列。结果一共获得11类的NBS-LRR类抗病基因同源片段及16类的丝/苏氨酸蛋白激酶类抗病基因同源片段。所有11类的抗病基因同源系列均含有NBS-LRR类抗病基因的保守序列，如P-loop、Kinase 2、Kinase 3a以及跨膜区域等。所有16类的蛋白激酶的序列均含有丝/苏氨酸蛋白激酶所共有的催化区Ⅵ（共有氨基酸序列：DLKPEN）、Ⅷ（共有氨基酸序列：GT/SXXYXAPE）以及蛋白激酶的其他催化区。两条NBS-LRR类的抗病基因同源片段YR1、YR12分别与抗病基因I2 C-2及Xa1氨基酸同源性很高(>50%)。7条丝/苏氨酸蛋白激酶类的抗病基因同源片段与已克隆的[WTBX][STBX]Xa21、Pto、Lr10[WTBZ][STBZ]等抗病基因的氨基酸序列超过60%的相同以及76%~78%的氨基酸类似。     

生物可降解膜覆盖对机插水稻生长和稻米品质的影响

【目的】研究并明确不同生态区生物可降解膜覆盖对机插水稻生长和稻米品质的影响,为实现水稻生态种植提供方法。【方法】以生产上大面积应用的五优稻4号、鄂早18及甬优538为试验材料,在北方单季稻、南方早稻及单季稻三种种植类型中设置生物可降解膜覆盖处理及不覆膜处理,研究不同生态区水稻生物可降解膜覆盖机插对土壤温度、水稻生长和稻米品质的影响。【结果】1)增温效果：北方覆膜水稻增温效果更好,增温效应主要集中在生育前期,特别是在移栽到穗分化期这段时间。与对照相比,土壤日平均增温2.76℃;2)生育期变化：南北方覆膜水稻均缩短了水稻生育期,北方覆膜水稻提前7 d成熟,南方两种种植方式覆膜处理均提前3 d;3)叶龄：无论南北方覆膜均能促进水稻叶片生长,增加出叶速率,在生育前期北方覆膜水稻的出叶数比对照多0.6~0.9叶;4)株高：南北方覆膜水稻均降低水稻株高,北方覆膜水稻显著降低了5.7cm;5)茎蘖数:北方单季稻覆膜处理促进了水稻分蘖的早发快长,与对照相比,显著提高有效茎蘖数35.7万个/hm²;6)干物质积累量：北方覆膜水稻在穗分化期、齐穗期及成熟期干物质积累量均显著大于对照,南方覆膜早稻在成熟期的干物质积累显著大于对照;南方单季稻在齐穗期的干物质积累显著小于对照;7)增产效果：南北方覆膜水稻都有显著增产效果,北方增产效果更好,增产达到了8.7%,南方早稻增产7.9%,南方单季稻增产4.1%;8)稻米品质：北方覆膜水稻显著提高了糙米率、精米率及蛋白质含量;南方单季稻覆膜处理显著提高了整精米率,南方早稻也得到相同结果,但未达到显著水平。【结论】生物可降解膜覆盖机插种植模式在两个生态区均能促进水稻的生长发育,提高水稻产量;对于稻米品质,北方覆膜水稻提高了稻米加工品质,而食味品质下降,南方覆膜水稻提高了加工品质,而外观品质变劣;将南北覆膜水稻进行比较发现,生物可降解膜覆盖机插种植模式对北方水稻有更好的促进生长作用及增产效果,并且降低了水稻覆膜生产中塑料薄膜对环境的污染,为水稻绿色优质生产提供新的途径。