水稻耐盐基因SKC1等位变异突变体耐盐性评价

SKC1基因是已经克隆的水稻耐盐主效基因,位于水稻1号染色体。为了在水稻育种中高效利用SKC1耐盐基因,前期研究利用TILLING技术检测宁夏水稻主栽品种宁粳28号EMS诱变群体,得到了SKC1基因的SNP突变体。本研究通过芽期、苗期、孕穗期、全生育期耐盐性鉴定,对16份农艺性状优良的水稻耐盐基因SKC1等位变异突变体的耐盐性进行了全面评价,结果表明:耐盐性强的突变材料有:18NY-10、18NY-12、18NY-14,耐盐性较强的突变材料有:18NY-2、18NY-4、18NY-5、18NY-6、18NY-7、18NY-8、18NY-13、18NY-16。结果可为宁夏水稻耐盐育种提供种质资源。     

水稻耐盐基因SKC1特异性CAPS标记的开发与验证

SKC1基因是已经成功克隆的水稻耐盐主效基因,位于水稻1号染色体。为在水稻育种中快速与高效利用SKC1耐盐基因,本研究利用经过TILLING技术检测得到的SKC1基因的SNP突变体为材料,分析突变位点的限制性酶切位点,筛选到特异性的内切酶Msc I,通过酶切PCR产物、琼脂糖电泳、酶切片段分析,开发建立了SKC1突变位点的CAPS标记,命名为CAPS/Msc I。并利用该标记对40份突变群体进行了纯合、杂合和野生型酶切分型,筛选出纯合突变体5份,并对选择结果进行了测序验证。结果表明该CAPS标记准确可靠,可用于耐盐分子标记辅助选择育种。     

水稻耐盐性的遗传和分子育种的研究进展

盐胁迫是造成水稻减产的重要环境因素之一。本文从维护膜系统的完整性、离子的区隔化以及渗透调节等三个方面介绍了水稻耐盐性的机理;简要描述了水稻生物耐盐能力、农艺耐盐能力和离体细胞对盐害反应等三种耐盐鉴定方法。总结了近年来对水稻耐盐种质资源的发掘、耐盐性QTL定位和重要基因的克隆以及耐盐水稻选育所取得的进展。通过长期水稻耐盐性评价、已发掘了一些耐盐的水稻种质;定位了七十多个控制Na+/K+含量、存活天数等耐盐性相关性状的QTL;两个水稻耐盐基因SKC1和DST已被克隆;我们已获得系列不同程度耐盐的转基因植株和SKC1/BADH两类耐盐基因聚合系。本文进一步讨论了水稻耐盐性机制的研究以及在生产实践中应用的前景,试图为深入开展水稻耐盐性研究提供参考。     

利用CRISPR/Cas9技术敲除OsEIL1和OsEIL2基因改良水稻耐盐性

为了培育耐盐水稻品种,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在水稻品种东农427的耐盐负调控基因OsEIL1和OsEIL2设计1个敲除靶点对其进行同时敲除。通过PCR和测序的方法,在T_0共检测出了5个突变单株,其中有1株为双基因同时突变的植株。在该植株的T_1株系中,获得了4株双基因纯合突变且不含T-DNA元件插入的植株。在T_2进行苗期耐盐性鉴定,成熟期考察农艺性状指标。结果表明,在苗期200 mmol/L NaCl溶液处理5 d后,突变体植株的鲜质量和干质量显著高于野生型植株,地上部及地下部钠离子含量均显著低于野生型植株,钾离子含量与野生型植株无明显差异。恢复7 d后,突变体植株幼苗存活率(75.0%)显著高于野生型植株(8.3%)。在成熟期,突变体的主要农艺性状未发生明显变化。综上,利用CRISPR/Cas9技术对水稻品种东农427进行了耐盐改良,为耐盐水稻品种的培育提供了理论和材料基础。     

EMS诱变加工番茄耐盐突变体的SSCP分子检测

化学诱变是一种有效的种质资源创新手段,运用诱变育种与分子育种相结合创造有益突变材料是遗传改良的有效途径之一。本研究利用EMS(甲基磺酸乙酯)诱变处理加工番茄高代自交系材料"JW9"种子,在M2代苗期盐胁迫处理诱变材料,通过表型鉴定筛选耐盐植株,再结合SSCP技术检测耐盐群体的遗传变异情况。在1 000份诱变材料中,筛选出37份耐盐植株,其中利用23对引物在26份耐盐材料中检测到了57个多态性位点。结果表明26份诱变材料在DNA水平上发生了基因变异。     

水稻耐盐性基因SKC1的KASP标记的开发与利用

籼稻品种‘Nona Bokra’中携带的SKC1^NB等位基因水稻耐盐性的主效QTL (Quantitative trait locus)位点。为了提高对水稻SKC1基因型鉴定效率,根据SKC1^NB基因中的功能性SNP位点开发了一个KASP分子标记SKC1^NB-KASP,利用该标记对‘Nona Bokra’与粳稻品种‘繁14’、‘花B’和‘武1B’的回交BC₃F₂群体进行SKC1等位基因的分型,发现在BC₃F₂群体受测的65个单株的DNA样品中,有16份样品的基因型与供体亲本‘Nona Bokra’相同,31份样品显示杂合基因型,18份样品与轮回亲本基因型相同。对这65份DNA样品的,SKC1基因进行测序以检验KASP标记基因分型结果的准确性,发现测序结果与KASP标记分型的结果完全一致。以上结果说明SKC1^NB-KASP标记可以高效、准确地鉴定,SKC1位点的基因型,大大提高了耐盐性水稻分子标记辅助选择育种的效率...     

拟南芥SB10基因在耐盐中的功能研究

为了研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能,我们利用CRISPR/Cas9技术构建载体敲除SB10基因,对转基因植株进行筛选成功获得SB10基因沉默的突变体材料。本研究通过观察突变体根长及萌发率等表型,测定突变体植株脯氨酸含量相关的抗逆生理指标,研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能。结果显示:NaCl胁迫下,sb10突变体的根长和萌发率明显高于野生型拟南芥,sb10突变体拟南芥植物体内脯氨酸含量明显高于野生型拟南芥。说明SB10基因功能的缺失可提高拟南芥植株的耐盐能力。该研究为SB10基因参与拟南芥植株耐盐中的分子作用途径及分析提供线索。     

籼稻9311辐射突变体的分离与鉴定

利用350Gy的60Co-γ对籼稻9311进行辐射处理,以诱导产生大量的农艺与发育性状突变体,为水稻遗传研究和功能基因组学研究提供基础材料。M1代单本栽插并实行单株收获;M2代种植5000个家系,根据各个生育阶段形态性状表现进行初步鉴定,共有1665个家系的4136个单株发生形态变异,并筛选出各类形态突变体2001份;M3代按系谱种植进行重复鉴定获得包括叶、茎、穗、育性和熟期变化等各类突变体1996份。形态性状的突变频率按M2代种植家系中突变家系的百分比计算为33.3%,表明9311对γ射线是十分敏感的。本研究还发现辐射突变表现为单基因突变和多基因突变同时发生。同时,还筛选到一些优良农艺性状的突变体,可以直接应用于育种及生产当中。     

加工番茄耐盐突变体耐盐相关基因的转录组分析

为筛选鉴定番茄叶片响应盐胁迫应答基因,本研究通过甲基磺酸乙酯(methyl ethyl sulfonate, EMS)诱变处理加工番茄‘JW9’获得的16株耐盐突变植株。经单独收种后,利用(RNA sequencing, RNA-Sep)技术对获得的耐盐突变体加工番茄幼苗叶片进行转录组测序分析。提取样品总RNA进行转录组cDNA文库制备后进行Illumina HiSeq/MiSeq测序。对转录组测序结果进行分析共获得了102 Gb大约810 974 186个高质量的Clean阅读序列,Cufflinks软件重构转录本后得到38 190个已知转录本,1 647个未知转录本。在测序样本中共筛选出4 367个基因在样品间显著差异表达,其中上调表达基因2 606个,下调表达基因1 761个。经qRT-PCR检测表明,10个随机选择的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)表达量变化与转录组测序结果一致。通过GO和KEGG通路富集分析,从具有耐盐功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和ATPase酶合成相关的基因中,找到5个显著差异表达基因Solyc08g066270.1和Solyc03g083420.2以及Solyc10g018530.1、Solyc09g082890.1和Solyc02g014190.2可能为耐盐相关基因。本研究从耐盐突变体与原始亲本的差异表达基因中筛选出耐盐候选基因,为进一步鉴定和克隆出番茄的耐盐基因培育耐盐品种番茄提供理论参考。     

利用CRISPR-Cas9技术编辑Badh2基因创制优质香型籼稻三系不育系

稻米香味是水稻的重要食味品质之一,其主要受第8染色体上编码甜菜碱脱氢酶基因Badh2控制,该基因突变可导致香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)的含量增加从而促进香味的产生。本研究以三明市农业科学研究院自主选育的优质籼型杂交稻保持系明太B为受体,利用CRISPR-Cas9技术对其Badh2基因进行编辑和敲除。获得2个T₀代转基因纯合突变体植株并对其衍生的48个T₁代单株进行鉴定和分析,获得1个不含转基因载体骨架且在第2外显子插入单个碱基T的纯合突变体株系明太B-badh2。利用半定量PCR和qRT-PCR技术以及气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测Badh2基因相对表达量和2-AP含量;同时采用农业行业标准(NY/T1433-2014)推荐的48对水稻SSR引物进行指纹图谱分析。结果表明,该株系Badh2基因RNA表达水平显著下调;籽粒中香味物质2-AP的含量显著增加;指纹图谱分析发现,仅1对引物Rm571在野生型和突变体之间鉴定到等位变异,两组材料遗传差异较小。此外,本研究还对野生型和突变体T₂代植株表型性状、稻米蒸...     

水稻向地性突变体的鉴定与遗传和定位分析

从水稻籼稻品种E优428的诱变M1代群体中获得向地性突变体la(t),该突变体在苗期倒伏生长,成熟期呈匍匐型生长,其它性状未发现异常。初步的生理研究表明该突变体不受外源激素(2,4-D,赤酶素)和光照的影响,并失去了感受重力的能力。遗传分析表明,该突变属单基因隐性突变,将该基因暂定名为la(t)。利用该突变体与籼稻品种D62B杂交,构建了F2代分离群体,用微卫星标记分析,将该基因定位于水稻第11染色体上的微卫星标记Lu2和Lu18之间,与目的基因分别相距1.0和1.7 cM。通过电子杂交的方法将该基因所在区域的遗传图谱整合到国际水稻基因组计划的水稻第11染色体物理图谱中,其la(t)基因两端毗连的Lu2和Lu18 SSR标记之间的物理距离约为140~200 kb。为用图位克隆法分离此目的基因和研究水稻向地性生长的分子机理奠定基础。     

利用CRISPR/Cas 9基因编辑技术提高贵州禾产量研究

以贵州禾糯稻黎平杂边禾为研究材料,设计水稻产量控制关键基因OsCKX2的CRISPR/Cas 9编辑特异性靶点序列,构建水稻OsCKX2基因的CRISPR/Cas 9定点编辑载体,并利用农杆菌介导法导入黎平杂边禾,通过潮霉素筛选及PCR分子检测,获得20个独立的转基因植株。对筛选获得的转基因T_0代植株基因进行测序比对,获得7株OsCKX2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。对纯合的突变体T_1代植株农艺性状进行分析发现,与野生型黎平杂边禾相比,突变体的穗粒数增加16.67%,单株产量增加25.03%。本研究获得了产量增加的黎平杂边禾基因编辑的新种质。     

NaCl筛选法获得无标记耐盐转基因水稻的高效转化技术研究

NaCl筛选法是培养无标记耐盐转基因水稻的有效方法。以中华11、秀水11、春江06这3个粳稻品种成熟胚愈伤组织为材料,以SKC1为目标基因,研究NaCl筛选条件下,热激与液体共培养对农杆菌介导耐盐基因转化水稻效率的影响。结果显示,热激处理和液体共培养都能提高耐盐基因对水稻的转化率,其中,热激处理最高转化提高率达到46.2%,液体共培养后最高转化提高率达到60.7%。     

水稻"9311"突变体筛选和突变体库构建

利用γ射线和EMS溶液诱变处理籼稻“9311”种子，经过M2筛选和M3重复鉴定，分别获得465份和210份（共675份）叶、茎、穗和根等性状变异的突变体，突变频率为5．62％。γ射线诱变群体的变异范围要大于EMS诱变群体，突变频率也较高，但紫色叶鞘和叶片类病斑等少数突变类型只在EMS诱变群体中出现。新构建的突变体库将有助于进一步开展水稻功能基因的研究。     

小麦谷氨酰胺合成酶前体Ⅱ基因的克隆与分析

采用RACE方法,从小麦耐盐突变体RH8706-49的转录产物中获得谷氨酰胺合成酶Ⅱ(GS2)前体基因的全长cDNA序列,共包含1 690 bp,其中ORF区1 284 bp,编码427氨基酸。该基因已提交GenBank（登录号：DQ103756）。经Blast比对,该基因与大麦、水稻、玉米GS2的同源性分别达94.6%、87%和90.4%。经Northern Blottin     

水稻少分蘖高秆突变体的遗传分析和基因定位

研究水稻少分蘖高秆突变体的分子机理,鉴定出新的水稻少分蘖高秆基因。本研究利用γ射线辐射诱变籼稻品种泸恢H103,获得一个少分蘖高秆突变体,命名为ltn1(low-tiller number)。研究了该突变的主要农艺性状与遗传方式,并对突变体基因LTN1进行了分子定位。结果显示突变体的株高,有效穗,结实率,千粒重,单株产量均与野生型存在显著差异。遗传分析表明突变体ltn1受一对隐性基因控制,将突变体和沈农265的F2代中的突变型个体作为定位群体,利用SSR和Indel分子标记将突变体定位在水稻第8染色体标记RM3840和RM23611之间,物理距离为135 kb的区间。在这个区间内有个预测注释基因LOC_Os08g44510。     

TILLING技术及其在作物遗传改良中的应用研究进展

TILLING技术是"定向诱导基因组局部突变技术(Targeting induced local lesions in genomes)"的简称。它以EMS诱变为基础,将高通量技术与PCR检测相结合,TILLING技术在提高分子育种水平上具有突出优点。本综述主要对TILLING技术的原理、基本操作流程等方面进行介绍,并阐述TILLING技术在水稻、玉米、麦类作物、杂粮、其他作物中的应用研究进展。TILLING技术作为一种新型的分子育种研究手段,具有经济、高效的特点,能够直接用于新品种选育、诱导突变的群体、野生突变体与自然资源的遗传评价等,它的出现对遗传育种研究具有重要意义。本研究系统阐述了TILLING技术的原理及应用,以期为作物功能基因组的深入研究提供一个技术。     

利用双向导入系群体检测遗传背景对耐盐QTL定位的影响

以优质粳稻品种Lemont与高产籼稻品种特青为亲本培育的高代双向同交导入系为材料,在温室140 mmolL-1 NaCl胁迫条件下定位影响苗期叶片盐害级别(SST)、幼苗存活天数(SDS)、地上部K+浓度(SKC)和地上部Na+浓度(SNC)及人工气候室条件下影响地上部K+、Na+浓度的QTL.双向导入系的大部分遗传背景与各自的受体亲本相同,其中Lemont背景导入系中轮回亲本Lemont的基因组平均占83.8%,特青背景导入系中轮回亲本特青基因组平均占88.9%.各耐盐相关性状在两个背景群体中均出现超亲分离,多数性状的频率分布呈相互重叠状态,表明双亲作为供体相互导入各耐盐性状基因的效应大致相当.两个背景导入系群体中分别检测到影响上述耐盐相火性状的QTL各18个,同一性状在两个背景导入系中未能检测到任何相同表达的QTL,表明耐盐QTL表达具有很强的遗传背景效应,同时也说明这些耐盐QTL的效应可能较小.温室和人工气候室两种环境下仅在特青背景导入系中检测到1个影响SKC的相同QTL,表明耐盐QTL与环境的互作非常明显.虽然双亲均表现中等感盐,但QTL定位结果表明双亲中都存在一些提高耐盐相关性状的有利等佗基因.研究认为,利用分子标记技术挖掘"隐蔽"于育成品种中的耐盐基因,进一步利用分子标记辅助选择技术对这些非等位耐盐基因进行聚合,完全有可能提高育成品种的耐盐水平.     

基于CSSL的水稻芽期耐盐性QTL定位

水稻耐盐遗传位点的发掘可为其耐盐遗传机制的研究提供理论基础,为耐盐品种培育提供基因资源。利用一套以9311为背景亲本导入了日本晴染色体片段的染色体片段置换系(CSSL)为试验材料,对芽期耐盐性进行快速鉴定,并分析了耐盐QTLs。结果表明,9个CSSLs表现出显著耐盐性,经过遗传背景的高密度分子标记检测,利用代换作图方法定位到4个芽期耐盐相关QTLs,分别位于水稻第1,2,4和11号染色体上,命名为q SAT1、q SAT2、q SAT4和q SAT11,其中q SAT1在含4个重叠片段的CSSLs中被检测到,其余3个QTLs均在含2个重叠置换片段的CSSLs中被检测到,经比较发现4个QTLs与已克隆水稻耐盐基因均不在同一染色体区间,说明为新的耐盐基因候选位点。结果对进一步发掘和利用新的水稻耐盐QTL具有重要意义。     

水稻高世代回交导入系耐盐性的遗传研究

水稻是一种对盐敏感的作物，盐分是限制水稻产量的主要因子之一。本研究利用广泛推广种植的杂交籼稻的亲本珍汕97（ZS97）和测序粳稻品种日本晴（Nipponbare）杂交、回交构建的导入系，对水稻的耐盐性进行遗传研究。用88份导入系作苗期盐胁迫（0．3％氯化钠）处理试验，发现6份导入系的耐盐性同受体亲本ZS97有显著差异，其中5份导入系耐盐，1份对盐敏感。图示基因型分析表明5份导入系中含有少数外源导入片段及耐盐相关的基因。