水稻垩白基因Chalk5功能标记的开发与应用

水稻垩白是衡量水稻外观品质优劣的重要指标之一,降低稻米的垩白是培育优质水稻品种的前提。Chalk5是一个能显著降低稻米垩白从而提高稻米外观品质的主效基因。为提高垩白基因Chalk5在育种中的选择效率,在前人克隆的基础上,根据其启动子区域存在的2个功能突变位点,分别设计等位基因特异PCR(ARMS-PCR)引物,最终筛选出2对Chalk5基因的功能标记Chalk12、NChalk12和Chalk22、NChalk22,通过PCR产物测序的方法对这2对标记的检查结果进行了验证,说明Chalk12、NChalk12和Chalk22、NChalk22可以准确鉴定出Chalk5的不同基因型。利用该标记对不同来源的43份籼稻资源、江苏2007-2013年审定的65份粳稻品种和太湖流域179份粳稻地方资源进行了Chalk5基因型检测,筛选到携带chalk5低垩白率等位基因的籼稻资源20份,太湖流域粳稻地方资源仅8份,其余259份粳型资源中均不携带chalk5低垩白率等位基因,这也说明chalk5主要分布在籼型水稻资源中,在粳型资源中分布很少。     

利用显性标记对寒地水稻稻瘟病抗性基因Pi-b的检测

稻瘟病是我国水稻主产区的第一大病害。Pi-b基因在我国很多稻区都表现出广谱抗病性并得到了应用。然而该基因在黑龙江省的分布及应用未见报道。本研究利用源于Pi-b基因本身的特异性分子标记,结合黑龙江省稻瘟病菌混合接种鉴定及田间自然抗病鉴定,检测和分析了来自黑龙江省农垦科学院水稻所36份水稻品种Pi-b基因的分布情况。结果表明,垦稻06-193、垦稻06-774、垦稻19、垦稻13这4份材料含有Pi-b基因。该结论有助于含有Pi-b基因的品种合理布局及利用,为进一步进行抗病基因聚合育种打下了基础。     

利用Pi-1基因邻近SSR标记鉴定稻瘟病抗性

Pi-1是具有广谱抗性的水稻显性主效抗稻瘟病基因,位于水稻11号染色体末端。本研究选择靠近此处的SSR标记15对,用含有Pi-1基因的Lac23与不含Pi-1基因恢复力强的N优69-1进行检测。检测出有差异条带5对引物,分别为RM224、RM254、RM2136、RM6094和RM6293。另外,以N优69-1为母本,以LAC23为父本进行杂交至F8代群体,利用上述差异分子标记,在F8趋亲单株中选择与Lac23标记一致的单株,与田间稻瘟病鉴定结果相比较。结果显示,RM6293对含有Pi-1基因材料的选育有较大的准确度,其次为RM254RM224RM2136RM6094。本实验与其它研究不同的是采用了F8代群体,认为多次自交重组后的遗传稳定株系才可能得到稳定的标记。     

OsSAMS1在水稻稻瘟病抗性中的功能研究

稻瘟病是水稻最重要的病害之一,对农业生产造成巨大的经济损失。研究表明,水稻中S-腺苷-L-甲硫氨酸合成酶OsSAMS1参与了水稻衰老相关的进程,我们实验室前期利用转录组测序分析发现, OsSAMS1基因的表达水平受稻瘟病菌诱导后明显提高。然而, OsSAMS1是否参与水稻的免疫反应,尚未明确。基于此,本研究选取野生型ZH11为背景材料,通过构建OsSAMS1基因敲除突变体来探究该基因在水稻抗病中的功能。结果表明, OsSAMS1主要在水稻叶片中表达;且其表达明显受稻瘟病菌侵染所诱导。亚细胞定位结果显示,OsSAMS1在细胞膜、细胞质和细胞核内均有表达。通过接种稻瘟病菌发现,与对照相比,2个等位敲除突变体ossams1-1和ossams1-2均表现为更加感病,且体内病程相关基因的表达也明显更低,同时突变体中乙烯合成相关基因的表达也受到明显抑制。综上所述,OsSAMS1参与了水稻的免疫反应,且正调控水稻稻瘟病的抗性。本研究为深入揭示OsSAMS1在稻瘟病免疫反应的分子机理奠定了基础,并为稻瘟病抗病育种研究提供了基因资源。     

水稻稻瘟病抗性基因的归类分析及其功能研究进展

稻瘟病是世界水稻各稻区的主要病害之一.目前比较经济实效的稻瘟病控制方法是培育抗性水稻品种,传统遗传育种在提高水稻病害抗性方面做出了重要贡献,然而却存在着局限性,如优质品种却感病,抗病品种产量低,育种周期长,稻瘟病菌生理小种变异快等,使得传统育种陷入了僵局.随着分子生物学研究的深入,通过转基因和分子标记辅助选择的方法,选...     

利用分子标记和接种鉴定分析美国水稻育种亲本的稻瘟病抗性

稻瘟病是由真菌Magnaporthe oryzae引起的,水稻与稻瘟病菌的互作符合经典的“基因对基因”学说,抗稻瘟病基因Pi-ta可有效防治携带A VR-Pita1稻瘟菌的侵染.本研究利用位于Pi-ta基因前端的显性 .分子标记YLI53/YL153和位于中间区域的显性分子标记YL155/YL87对39份来自美国的水稻...     

水稻全生育期稻瘟病抗性遗传及其基因定位研究

稻瘟病是最严重的世界性水稻病害之一。本实验利用高抗稻瘟病品种194—3和珍汕97B构建的重组自交系群体,通过自然诱发实验,在两个年度重复的情况下,全生育期调查水稻生长的3个关键时期一分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和成熟期穗颈瘟的抗性表现,通过集团分离分析法（bulked segregation analysis,BSA）初步定位稻瘟病主效抗性基因。结果表明分蘖期和抽穗期的叶瘟、以及穗颈瘟的抗性表型频率均呈双峰分布,说明控制水稻叶瘟和穗颈瘟均表现为一对主效基因控制;全基因组分子标记分析将该稻瘟病抗性基因定位于水稻第6染色体上,处于分子标记AP22和RM19766之间。该抗性基因来源于重组自交系的抗性亲本194—3,并命名为R6。本实验为稻瘟病的持久抗性分子标记辅助选择育种和基因克隆提供了基因资源。     

水稻抗咪唑啉酮类除草剂基因ALS功能标记的开发与应用

选育和利用抗除草剂水稻品种具有重要的生产实践意义。通过筛选水稻资源, 发现了抗除草剂材料金粳818, 其ALS基因编码区第1880位碱基存在一个由G到A的碱基变异, 导致丝氨酸突变为天冬酰胺, 从而具有除草剂抗性。本研究基于该位点的碱基变异, 设计了11条等位基因特异PCR (allelic-specific PCR, AS-PCR)引物, 经过优化筛选, 获得两个引物组合F1N (S1/S9)和F1M (S1/S10), 将该标记命名为AS-ALS。利用F₂群体及其亲本和杂交种, 结合AS-ALS标记检测和除草剂抗性分析, 结果表明感除草剂ALS-G等位基因型只能被F1N引物对有效扩增, 抗除草剂ALS-A等位基因型只能被F1M引物对有效扩增, 而杂合基因型能同时被两对引物F1N和F1M扩增, ALS-A纯合或杂合等位基因型都表现抗除草剂, ALS-G纯合基因型表现感除草剂。因此本研究开发的标记能有效区分除草剂抗性基因的3种基因型, 基因型与表型完全对应。该标记用于回交育种, 可以选择ALS-A杂合基因型单株, 剔除ALS-G纯合等位基因型, 在自交的F₂保留ALS-A纯合基因型单株, 连续自交, 能快速获得除草剂抗性稳定的水稻材料。该除草剂抗性基因的功能标记还可用于咪唑啉酮类除草剂抗性资源筛选。     

水稻抗稻瘟病基因Pi-ta的分子标记辅助选择

利用已建立的水稻抗稻瘟病基因Pi-ta显性分子标记对30个品系和157个来自不同国家的一些水稻品种进行分子鉴定,并采用稻瘟病菌菌株ZN57（IC-17）和ZN61（IB-49）人工接种试验进行致病性测试。结果表明,大部分品系和少数水稻品种含抗病基因Pi-ta,且对稻瘟病菌菌株ZN57和ZN61表现抗病反应。除此之外,利用两对显性分子标记YL1     

利用与抗稻瘟病基因Pi1连锁的MRG4766标记鉴定173份云南地方稻种

稻瘟病是世界上危害最严重的水稻病害之一,鉴定与发掘抗稻瘟病种质资源是抗稻瘟病育种的重要基础工作。本研究利用与抗稻瘟病基因Pi1连锁的SSR引物MRG4766对173份云南地方稻种抗性基因Pi1进行了检测,并选择其中30个材料进行了人工接种验证。结果表明,人工接种验证与分子鉴定结果完全相符,说明SSR引物MRG4766用于鉴定抗稻瘟病基因Pi1是可行的。分子标记检测表明,供试的173份材料中有64份含有抗稻瘟病基因Pi1,占36.99%;其中102份籼稻中有33份含有该基因,占32.35%,而71份粳稻中有31份含有该基因,占43.66%,粳稻含有抗稻瘟病基因Pi1的比例比籼稻要高。检测到含有Pi1基因的种质材料分布在云南省11个州市29个县(市),分布范围较为广泛。南部边缘水陆稻区分布频率为41.03%,滇南单双季籼稻区分布频率为32.69%,滇中一季粳稻籼稻区分布频率为35.29%、滇东北高原粳稻区为35.29%、滇西北高原粳稻区33.33%。     

水稻矮化大粒突变体sdb1的鉴定与基因定位

适度矮化有利于提高水稻的抗倒伏性, 进而影响产量和品质, 是水稻育种中重要的选择性状之一, 因此研究矮秆形成的分子机制具有重要的意义。为鉴定新的矮秆资源, 探讨株高形成的分子调控机制, 我们对籼型恢复系缙恢10号的EMS (甲基磺酸乙酯)诱变体库进行了鉴定, 从中筛选到1个植株半矮化且籽粒变大的突变体sdb1。本文对其进行了形态鉴定、细胞学观察、遗传分析和基因定位等研究。田间种植条件下, 全生育期sdb1的株高都明显矮于野生型, 成熟期仅76.66 cm, 与野生型的117.43 cm相比, 下降了34.72%, 差异达极显著水平, 进一步分析发现sdb1的穗和各节间长均显著变短。在茎秆石蜡切片中发现, 纵向细胞的长度与野生型相比无显著变化, 横向细胞面积极显著变小、数量则极显著增加, 纵向细胞变少是导致sdb1植株半矮化的主要原因。除植株变矮外, sdb1的另一典型特征是籽粒变大, 千粒重由野生型的24.83 g变为突变体的29.00 g, 差异达极显著水平; 颖壳中薄壁细胞数量增加了22.05%, 致使籽粒的长、宽、厚均极显著变大, 从而提高了sdb1的粒重。此外, sdb1叶肉细胞层数增多, 导致其光合色素含量极显著高于野生型, 叶片呈现深绿色。遗传分析发现, sdb1的突变表型受单隐性核基因调控, 利用中花11/sdb1杂交组合的F₂隐性植株, 最终将调控基因定位在第4染色体SSR标记RM16632和Indel标记J50-7之间约406 kb的物理范围内。这为SDB1的克隆和功能研究奠定了基础, 也有助于水稻株高发育分子机制的进一步阐释。     

硅及其吸收基因Lsi1调节水稻耐UV-B辐射的作用

硅能提高植物对生物和非生物胁迫的抗性,水稻是吸收硅较多的作物之一。本研究以UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular及其硅吸收基因(Lsi1)的转基因水稻为材料,研究硅与水稻耐UV-B辐射的关系。结果发现,自然光照条件下,缺硅培养的UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular叶片的苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase, PAL)和光裂解酶(Photolyase, PL)基因的表达以及总酚、类黄酮的含量都分别低于加硅的处理; UV-B辐射后,上述指标在不同硅处理的两水稻中都增加和增强,但缺硅培养的水稻仍显著低于加硅培养的水稻。进一步分别以Lsi1被抑制、增强的两种转基因Lemont水稻,以及Lsi1增强的转基因Dular水稻为材料,采用加硅培养的方式对转基因水稻的上述指标进行研究,结果也发现,抑制水稻Lsi1基因表达,其叶片PAL、PL基因表达也下调,总酚、类黄酮含量降低,此结果与缺硅培养下的野生型植株相似; 增强表达Lsi1基因则结果相反。UV-B辐射后,上述指标也增强和增加,但在相同的水稻品种中仍表现为Lsi1被抑制的植株最低,Lsi1增强的植株最高。研究结果表明,通过调节水稻Lsi1能够改变水稻耐UV-B辐射的能力。     

一个水稻长穗颈突变体eui1(t)的鉴定和基因定位

利用EMS(甲基磺酸乙酯)诱变优良恢复系缙恢10号种子,在其后代获得了一个长穗颈高秆突变体,暂命名为eui1(t)。与诱变亲本相比,倒一节间、倒二节间和穗颈显著伸长,其中,顶节间伸长最为明显。遗传分析表明,该性状受一对隐性核基因控制。利用西农1A/eui(t)的F2群体进行基因定位,初步将eui1(t)基因定位在第5染色体长臂末端,位于SSR分子标记RM3321和RM26内侧,分别相距12.3cM和15.8cM。     

水稻广亲和基因S5-n的功能标记开发及其应用

广亲和基因S5-n是能够恢复籼、粳杂种育性的基因,利用常规育种方法回交转育广亲和基因需要通过配组杂种F₁,根据F₁的育性判断和选择S5-n,选育周期长,方法繁琐。因此,在广亲和遗传改良和聚合育种中需要寻找一种快速、简便的广亲和基因检测方法。本研究根据水稻广亲和基因和籼粳S-5等位基因序列存在136 bp缺失的特征,设计了InDel标记S5136。前人研究已经明确02428、Dualr、CPSLO17具有S5-n,分子标记S5136 PCR扩增这3个材料的带型为缺失带型,而不携带广亲和基因S5-n的材料的带型为非缺失带型。利用该标记对3037与02428的F₂群体分析表明,该标记能准确区分S5-n、S5-i纯合及杂合基因型,标记基因型符合1∶2∶1比例,没有发生偏分离现象。利用该标记从554份水稻品种资源(O. sativa L.)和27份普通野生稻(O. rufipogen Griff.)以及24份江淮流域杂草稻资源中筛选出具有缺失带型的资源材料13份,并对其PCR产物测序证实为S5-n,对Kasalath的广亲和性进行了初步验证;从20份02428的高世代育种材料中,筛选到携带广亲和基因S5-n的恢复系2份。该标记可以用于S5-n基因资源筛选、分子标记辅助选择育种和培矮64S为母本的杂交种种子纯度鉴定。     

稻瘟病抗性基因Pi-km在陕西省稻种资源中的分布状况

Pi-km是稻瘟病抗性位点Pik上的一个主效抗病等位基因。本研究利用与抗稻瘟病基因Pi-km紧密连锁的SNP标记,对244份2012年陕西省水稻原始材料圃材料和62份2012年长江上游国家水稻区域试验材料进行了Pi-km基因位点检测,128份材料为抗性基因纯合体,64份材料为抗性基因杂合体,103份材料为感性基因纯合体。研究结果初步明确了陕西省主要水稻种质资源中稻瘟病抗性基因Pi-km的存在状况,为稻瘟病抗性育种提供依据。     

一个水稻披叶突变体的遗传分析和基因定位

在杂交育种后代中,发现了一个叶片披垂的突变体,暂命名为dl(t).通过两年观察,表现稳定遗传.以该突变体为父本,Y2B和缙香2B分别为母本配制杂交组合,F2遗传分析表明,该披叶性状由一对隐性基因控制.利用突变体与Y2B杂交得到的F2代群体进行基因定位,发现dl(t)基因位于第3染色体短臂上标记RM6038和RM5347之间,遗传距离分别为3.99 cM和0.94 cM.进一步在两标记之间发展新的分子标记,将该基因定位在RM6038和RM7576之间,分别相距3.99 cM和0.47 cM,且与RM1324共分离.这一结果表明该基因可能与已报道的水稻披叶突变基因dl(drooping leaf)等位.但该披叶突变体除叶片表现披垂外,其他性状与所有已报道的dl等位基因都不同,特别是花器官性状发育正常,这显然与已有报道的dl等位基因不同.     

水稻亚种间、品种间杂交揭示杂草稻的起源和进化

杂草稻是在稻田或可耕地周边生长的类似杂草并兼有野生稻和栽培稻特性的稻属植株或群体。迄今对杂草稻的发生和进化尚有很多的争论和假说,本研究通过水稻亚种间和品种间的杂交试验以及亲本与杂交后代籼粳分化分子标记的遗传分析,对杂草稻起源和进化途径进行了探讨并提出了相应的防控策略。研究结果显示:亚种间和品种间特定亲本杂交组合(7个籼/粳,4个籼/籼)的后代中均可分离出类似杂草稻的植株,其频率为籼/粳>籼/籼;籼粳交或籼籼交F2-F4代群体中产生类似杂草稻植株的频率随世代增加呈现递增趋势(F2最低为1.26%,F4最高为15.35%),这与双亲的遗传背景有密切关系,即籼、粳亚种的遗传背景差距越大,其杂交组合后代中产生杂草稻的机率越高;籼/粳交组合安山稻/9311F3代分离群体中类似杂草稻的植株以籼型为主(占52.8%);韩国粳稻品种安山稻在籼粳组合中不论作母本或父本,杂交后代都易产生类似杂草稻单株,这可能与其籼粳组分遗传异质性较高有关;粳/粳组合后代中未鉴定出类似杂草稻的植株,预示粳稻品种间杂交可能不易产生杂草稻。本研究为杂草稻的防控和利用研究提供参考依据。