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。     

贵州禾落粒性基因qSH1调控区SNP分析

贵州禾是在贵州省黔东南地区种植的一类特殊的稻种,为探究其遗传特性,本研究对49份贵州禾和来源中国11个省市(自治区)和韩日的112份稻种的落粒性基因qSH1调节区序列进行测序分析.结果 表明,161份供试品种在696个碱基序列上存在13个变异位点,归为6种DNA单倍型,在功能位点12 290上,仅H6为T,属不易落粒单...     

水稻26kDa球蛋白基因启动子克隆及序列分析

以水稻品种日本晴基因组总DNA为模板,采用PCR扩增获得约900bp大小的DNA片段,回收该片段并与pUCm-T载体连接,转化感受态大肠杆菌.进行PCR检测和酶切鉴定,选取阳性克隆进行测序分析.测序结果显示,该片段含904个核苷酸对;采用vector NTI软件将本试验中克隆的序列与Genbank（AY427575）公布的日本晴球蛋白基因启动子序列比对,有9个核苷酸差异,同源性为99%,证实本试验中克隆的DNA序列为水稻球蛋白基因启动子;在重要功能区段上,两者核苷酸序列完全一致.本研究认为造成长期不在一个环境中种植的同一水稻品种球蛋白基因启动子序列差异的原因之一,可能是核苷酸中性突变.水稻球蛋白基因启动子的成功克隆,为今后开展水稻等重要农作物转基因研究奠定基础.     

不同水稻种质中渗透胁迫抗性基因DREB2A的遗传多样性分析

本研究旨在分析转录因子DREB2A基因在不同水稻种质中的遗传多样性,以期为水稻耐渗透胁迫遗传改良提供分子工具。利用单倍型分析、系统进化树、遗传距离和密码子偏好性分析,对85份不同类型水稻种质中DREB2A基因的功能性核苷酸序列变异及遗传多样性进行了研究。共鉴定出55个核苷酸变异位点,其中12个位于编码区,43个位于非编码区;鉴定出12个DREB2A等位基因型,其中来自非洲栽培稻(Oryza glaberrima)的3个等位基因型表现大片段变异;根据DREB2A基因的序列变异鉴定出39个单倍型,其中33个为新单倍型;将所有单倍型分为三组（Group I、II和III）,其中非洲栽培稻(Oryza glaberrima)中的10个单倍型单独分为一组(Group III);系统进化树、遗传距离和密码子偏好性分析均表明Group III与其他两组具有较大差异。对85份不同类型水稻种质中DREB2A基因的序列分析表明,非洲栽培稻(Oryza glaberrima)中的DREB2A等位基因在序列变异、系统进化关系和密码子偏好性方面均明显不同于其他种质材料中的等位基因。     

利用SSR标记对吉林省杂草稻遗传多样性的研究

对吉林省主栽稻区杂草稻进行收集整理,初步研究其植物学特性,同时利用48对分布均匀、扩增清晰有多态性的SSR标记对40份杂草稻材料的进行遗传多样性分析和类群划分。结果表明,吉林省杂草稻主要农艺性状变异较大,48对SSR标记累计扩增到231个等位位点,平均每个标记4.81个等位位点。多态性信息含量值平均(PIC)为0.473 6,PIC值变异范围在0.117 1~0.753 5之间,基因多样性平均值为0.522 3,基因多样性值变异范围在0.212 1~0.808 0之间。对其类群划分结果表明在吉林省收集到的40份杂草稻材料都被划分到粳稻类群中,与籼稻和南方杂草稻遗传关系较远,证明了吉林省杂草稻可能起源与于本地栽培稻。     

贵州地方水稻品种抗稻瘟病基因Pita功能区段序列变异分析

为了揭示贵州水稻地方品种Pita基因序列变异类型和地理分布特点,以贵州省收集到的91份地方水稻品种为供试材料,设计抗稻瘟病Pita基因特异引物对Pita基因第二编码区功能位点区段进行PCR扩增及测序分析。研究表明,91份贵州地方水稻均持有抗稻瘟病Pita基因,DNA序列存在6个变异位点,氨基酸序列存在4个变异位点,归为7种DNA单倍型和5种蛋白型,其中Pita-H1(63.74%)、Pita-H2(18.68%)的频率较高,是贵州的优势单倍型,其他单倍型频率较低。携带Pita抗性基因(编码区第2 752位功能位点碱基为G)的品种仅6个,占供试材料的6.59%,且与越南抗性品种Tetep序列一致。Pita抗性基因在贵州省广泛分布不平衡,且频率较低。本研究为挖掘和利用贵州地方稻种的抗稻瘟病基因资源提供了参考。     

水稻过氧化物酶基因OsPOX1遗传变异分析

本研究对来自世界不同稻区的29份亚洲栽培稻和7份野生稻过氧化物酶基因Os POX1编码区序列进行了分析。结果表明Os POX1编码区序列中存在6个变异位点,Tajima's D检验表明符合中性进化规律,所有供试材料可归为六种单倍型。籼稻和粳稻均有优势单倍型,粳稻优势单倍型是H1,籼稻优势单倍型是H3,两个亚种在此位点上已发生明显的遗传分化;所有热带粳稻与温带粳稻共同享有单倍型H1,不存在明显的分化,Os POX1位点的变异与温度并不存在明显的关联;多数香稻(ARO)和AUS型品种具有H1单倍型,偏粳稻;4份O.nivara共享籼稻的优势单倍型H3,而3份O.rufipogon分别独享3个H4、H5、H6单倍型,与栽培稻不同,表明O.nivara与栽培稻亲缘关系更近,而与O.rufipogon较远。进化树分析表明H2单倍型与其他单倍型存在显著的差异。各单倍型编码蛋白并不存在差异,表明该基因功能在水稻进化中比较保守,与各水稻类型的分化形成无关。     

机采紧凑型棉花类固醇5α-还原酶基因（GhDET2）单核苷酸多态性

油菜素类固醇参与了植物节间的发育过程,类固醇5α-还原酶基因(GhDET2)是调控该物质生物合成的一个关键基因。为了明确棉花不同株型种质GhDET2在基因组中的异同,本研究依据GenBank中该基因的mRNA序列设计引物,对11份适宜机采紧凑型和1份松散的棉花材料基因组DNA扩增及PCR产物测序,采用Geneious Pro软件对编码区序列进行分析比较。结果显示DET2基因在参试材料间一致性为98.9%,在编码区发现18个碱基易突变位点,其中涉及到编码氨基酸变化的碱基位点6个,其中松散型材料特异位点1个。依据氨基酸序列相似度的聚类结果与果节长度数据符合程度很好,可以推测GhDET2基因碱基序列变化引起的氨基酸的改变,可能影响油菜素类固醇的合成代谢,进而调节棉花果枝上果节的伸长。     

江苏水稻黑条矮缩病病毒的RT-PCR分析和快速检测

为了明确江苏新发生的矮缩病害为水稻黑条矮缩病,采用RT-PCR和序列测定方法对其病原进行了精确鉴定。根据水稻黑条矮缩病病毒基因组序列的信息,设计扩增RNA聚合酶基因、外壳蛋白基因和RNA沉默抑制子基因以及核心蛋白基因部分编码区的4对引物,提取感染水稻黑条矮缩病病毒的水稻植株总RNA并进行RT-PCR扩增,可以在感病植株中分别扩增出水稻黑条矮缩病病毒基因组特有的4个条带,测序结果表明,来源于江苏南京的分离物的4个基因部分编码片段与已登录的对应基因片段核苷酸序列同源性达99％以上,共发现7个碱基的突变。经生物信息学分析发现7个单碱基突变都是同义突变,氨基酸序列没有改变。根据以上结果确认该病病原为水稻黑条矮缩病病毒。利用该方法可以对水稻和其他寄主进行早期病毒检测。     

不同来源水稻品种badh2基因的同源性分析

香味基因是香稻育种的关键。本研究采用香味基因Xiang7F/7R对来源于辽宁省农科院和牡丹江市场的9个水稻品种进行序列分析。结果表明:(1)9个水稻品种在近400 bp处均出现一条带。(2)序列同源性分析发现,稼禾1号和龙粳香1号出现8 bp的片段缺失和3 bp的碱基突变。(3)日本晴与NCBI上发布的日本晴在该基因位点上存在5个碱基的插入/缺失,同源相似性达到99%。(4)遗传距离和系统发育树均表明,稼禾1号和龙粳香1号的遗传距离为0,聚为同一分支。以上结果表明,香味基因对不同水稻品种具有较高的灵敏度,可用于香稻品种的筛选,进而为后续的香稻品种选育奠定基础。     

Effect of quantitative trait loci for seed shattering on abscission layer formation in Asian wild rice Oryza rufipogon

Asian cultivated rice Oryza sativa L. was domesticated from its wild ancestor, O. rufipogon. During domestication, the cultivated rice lost its seed-shattering behaviour. Previous studies have shown that two major quantitative trait loci (QTLs; qSH1 and sh4) are responsible for the seed-shattering degree. Here, we produced introgression lines carrying non-functional alleles from O. sativa ‘Nipponbare’ at the two major QTLs in the genetic background of wild rice O. rufipogon W630, and examined the effects of the two QTLs on seed shattering and abscission layer formation. The introgression lines, with Nipponbare alleles at either or both loci, showed complete or partial abscission layer formation, respectively, indicating that other unknown loci might be involved in enhancing seed shattering in wild rice. We detected a single QTL named qSH3 regulating seed-shattering degree using an F₂ population between Nipponbare and the introgression line carrying Nipponbare alleles at the two QTLs. Although we generated an introgression line for qSH3 alone, no effects on seed shattering were observed. However, a significant effect on seed-shattering degree was observed for the introgression line carrying Nipponbare alleles at qSH3 and the two QTLs, suggesting an important role of qSH3 on seed shattering in coordination with the two QTLs.     

杂草稻红色果皮基因的功能标记开发

红色果皮是杂草稻的基本特征之一,为了给杂草稻的分子鉴定提供依据,本研究根据已克隆的普通野生稻(Oryza rufipogen)红色果皮Rc与白色果皮rc等位基因第6外显子的差异,设计了InDel标记RID14.利用RID14标记对F2群体和江淮流域所收集到的24份红色果皮杂草稻、3份普通野生稻以及21份品种资源进行了标记基因型分析.研究表明,红色果皮均为非缺失带型,而白色果皮和紫色果皮为缺失带型,F2群体中杂合带型和非缺失带型均为红色果皮,而缺失带型为白色果皮.因此,RID14标记与白色果皮和红色果皮共分离,可以作为鉴定红色果皮杂草稻的分子标记.     

杂草稻的特性及其危害与防治研究进展

杂草稻(Oryzasativaf.spontanea)泛指具有杂草特性的水稻,是稻田中的恶性杂草之一,在生产中可严重危害栻培稻的产量和品质。本文从杂草稻的形态特性、落粒性、休眠性、耐逆性等斱面概述其生物学特征。简要阐述了杂草稻起源于栻培稻的去驯化过程,分布范围涵盖世界稻作生产区,在我国杂草稻的发生分布不均,以江苏中南部以及广东的湛江等地最为严重。迚一步分析了由于杂草稻导致对稻米产量、稻米品质以及稻田生态环境造成的影响和危害,幵提出了杂草稻的综合防控与治理措施,包括预防控制、合理耕作、科学使用化学除草剂等斱式,以便有效地控制杂草稻的发生与传播。     

栽培稻种内核糖体基因的ITS序列比较研究

以普通野生稻(O. rufipogon)为外类群,对栽培稻(O. sativa)籼亚种(O. sativa ssp. indica)和粳亚种(O. sativa ssp. japonica)18个材料的核糖体基因(rDNA)内转录间隔区（internal transcribed spacers, ITS）全序列进行比较分析。供试材料中有籼亚种品种(系)9个,粳亚种品种(系)6个,爪哇稻2个和陆稻1个。结果发现,栽培稻种内总变异位点23个,占总碱基数的5.41%;8个信息位点,占总碱基数的1.82%。籼亚种ITS全序列的长度为425~430 bp,G+C含量为74.25%~75.59%;粳亚种ITS序列总长度为425 bp,G+C含量为74.25%~75.59%。以ITS全序列构建的系统树能将栽培稻区分为籼、粳2个亚种群,爪哇稻与籼稻有较近的亲缘关系,这对研究栽培稻的演化有一定的指导意义。     

水稻单倍体诱导基因Os MATL突变体的创制与分析

MTL基因是玉米中控制单倍体诱导性状的关键基因,该基因在作物中的功能高度保守。OsMATL是MTL在水稻中的同源基因,已有研究证实该基因的突变可以诱导水稻单倍体产生,但不同遗传背景下,OsMATL基因的突变效应有待明确。本研究以日本晴(粳稻)和华航48(籼稻)为材料,利用CRISPR/Cas9技术对OsMATL基因启动子区和编码区的不同位点进行编辑,成功获得OsMATL基因不同遗传背景系列突变体。分析了不同突变位点对结实率的影响,发现OsMATL基因编码区突变后结实率为2%~15%,且存在不同类型的败育籽粒,而启动子区域的大片段缺失对结实率没有显著影响;此外,籼稻背景突变体的结实率高于粳稻突变体。本研究创制的不同类型OsMATL突变体为进一步研究水稻孤雌生殖单倍体诱导的机制提供了基础材料。     

四引物分子标记鉴定水稻光合效率基因TAC1的不同基因型

水稻(Oryza sativa)的株型含株高、分蘖、穗型和叶型等性状,其表现与光合效率直接相关。一般地,籼稻(Oryza sativa ssp.xian)株型松散,而粳稻(Oryza sativa ssp.geng)更为紧凑。松散型的籼稻自身遮蔽少,通风好,植株光合效率高;紧凑株型的粳稻适应密植,通过提高单位面积植株数量提高总体光合效率。控制籼粳稻分蘖角度差异的主效基因是TAC1基因。相比TAC1xian,发生在tac1geng的3'非翻译区(3'UTR)的A→G突变导致mRNA稳定性下降,从而影响了粳稻的株型。2个等位基因分别属于单株高光效基因型和整体高光效基因型,处于杂合状态下还可互补,因此建立可精确选择TAC1等位基因的分子标记在育种实践中意义重大。本研究利用扩增受阻突变系统(amplification refractory mutation system,ARMS)的原理,开发出包含4条引物的共显性分子标记,鉴定TAC1的功能单核苷酸多态性(functional nucleotide polymorphism,FNP)。该分子标记命名为tac1fnp,同TAC1完全连锁,一次PCR反应即可精确区分2种等位基因及杂合基因,有助于水稻的高光效分子标记辅助选择育种。     

水稻种子蛋白质组分的双向电泳分析

本文对双向电泳技术作了一些改进,应用于水稻种子胚乳及胚蛋白的组分分析,获得了较清晰而稳定的结果。水稻(Oryza sativa.L)品种珍汕97的胚乳蛋白可分析出约100种成分,而胚蛋白可分析出约550种成分,检测灵敏度为0.2μg 蛋白质/mm~2。通过对这些实验条件的比较,表明该技术对水稻等作物种子蛋白的分析是一种行之有效的方法。     

Cytological and morphological variation in hybrid swarms and introgressed population of interspecific hybrids (Oryza rufipogon Griff. × Oryza sativa L.) and its impact on evolution of intermediate types

The morphology and cytology of selected hybrid swarms of wild and cultivated rices were studied following natural hybridization between the native species Oryza rufipogon Griff and exotic species Oryza sativa L. (var. Thaothabi and Moirangphoe). Similar studies were also conducted on populations developed through artificial hybridization of those two species. The morphological variation in plant height, anthocyanin pigmentation, Kernel and husk colour, sterility, presence of awns and grain shattering habits were similar in both natural (hybrid swarms) and artificially derived populations of interspecific hybrids. The cytological abnormalities such as quadrivalant formation at metaphase I, delayed separation, laggards and bridge formation, unequal separation and chromosomal elimination were also observed in both populations. These results indicated that the evolution of intermediate types had occurred due to genetic introgression from cultivated species to wild species. A systematic extinction of founder population was also noticed due to sudden ecological changes like deep submergence to medium submergence and human interference by growing cultivated species O. sativa L. in the area where wild species were being grown. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

通过胚胎拯救将野生稻耐旱特性转移到栽培稻进行远缘杂交初探

众所周知,农业用水的缺乏严重影响着世界干旱地区农业的发展,尤其影响着水稻的生产。育出具有耐旱特性的水稻品种从而经济地利用水分是一个重要的课题。前人的研究表明野生稻Oryza属中有许多种具有耐旱性,如果水稻栽培种也具有耐旱性,那将会更能适应环境节约用水,大大地提高水稻的收获面积及适应性。Oryza meridionalis 和Oryza australiensis具有耐旱特性,试验旨在通过远缘杂交将野生稻Oryza meridionalis 和 Oryza australiensis的耐旱特性转移到栽培稻Oryza Sativa。用Oryza meridionalis花粉对Oryza sativa共2419朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的18粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,最终仅有一粒F1种子发芽并发育成植株,并获得一粒F2代种子,其杂交率为0.46%,萌芽率为50%,F1代杂种的结实率为0.024%;用Oryza australiensis花粉对Oryza sativa共1848朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的48粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,有11粒F1种子发芽并发育成植株,全部不育,其杂交率为0.60%,萌芽率为31.1%。同时,还对F1代杂种的形态学和农艺学特性进行了观察,最后还讨论了提高杂交率的方法及伪杂种的问题。