水稻粒形基因的遗传研究进展

在现代水稻育种中,如何有效提高产量和改良稻米品质仍是亟待解决的关键问题。水稻粒形主要由粒长、粒宽和长宽比等因素组成,是影响水稻产量与品质的重要农艺性状。粒形是受多基因调控的数量性状,不同粒形基因之间存在着不同程度的相互作用。近年来,由于分子标记技术和现代遗传学的飞速发展,有更多的粒形基因逐渐被定位和克隆,将这些基因合理地应用于水稻育种,对增加水稻产量和有效改良粒形有至关重要的意义。综述水稻粒形的遗传特性,对已定位克隆的107个粒形相关基因的功能进行总结,发现粒形基因通过转录因子、G蛋白信号、泛素途径以及植物激素等途径进行调控,基因间的相互作用以及不同粒形基因在品质改良及育种中的应用,为水稻高产优质育种奠定了重要的理论基础和遗传资源,讨论并指出了水稻粒形基因研究中存在的问题,可为水稻育种今后的工作提供思路和参考。     

水稻粒形遗传的研究进展

水稻籽粒性状是水稻产量构成的重要因子。反映籽粒形状的指标主要有粒长、粒宽、粒厚及长宽比,而尤以粒长最能反映籽粒形状,籽粒大小则多以千粒重计量。其中水稻粒长遗传复杂,研究结果因材料选择的不同而不同,选择籽粒粒形性状差异大的特殊材料进行研究,结论多趋向于质量性状控制,选择籽粒粒形性状差异小的材料进行研究,结论趋向于数量性状控制。关于粒宽的研究,多数研究结果表明,粒宽由多基因所控制,也有研究认为,个别品种的粒宽受单基因或主效基因所控制,显性方向因组合而不同,且存在细胞质效应。长宽比是决定稻米外观品质的重要指标之一,众多研究表明,谷粒长宽比在F1中基本上表现为正态分布。长宽比性状中加性和非加性基因效应都很显著,以加性效应为主。关于粒厚遗传的研究结论相差不大,多数研究表明粒厚受多基因控制。大部分研究认为,粒重在F2代基本上呈正态分布,是由多基因加性效应所控制的数量性状。也有研究认为,粒重的遗传受许多非等位基因的相互作用,存在细胞质效应。在遗传环境中,一般认为粒重是受多基因的加性效应所控制。笔者认为,粒重的遗传不能简单的看作数量性状遗传,粒重的遗传研究结果与研究过程中选择材料的不同而不同。有些特殊材料的粒重遗传就表现为质量性状。随着水稻粒形研究的深入,近年来,越来越多的学者开始研究粒形各性状间的遗传关系。多数研究认为,粒长与长宽比、千粒重以及粒宽与粒厚、千粒重均呈正相关;粒宽与长宽比呈负相关,与粒厚呈正相关;粒厚与千粒重呈正相关。经过多年的遗传研究探索,水稻粒形遗传研究取得了较大的进展,但在某些方面仍有待加强。在水稻粒形遗传中,需拓宽粒形研究面、加强粒形遗传机制研究和对特色资源粒形遗传及潜在价值研究等。     

水稻粒形遗传的研究进展(英文)

水稻籽粒性状是水稻产量构成的重要因子。反映籽粒形状的指标主要有粒长、粒宽、粒厚及长宽比,而尤以粒长最能反映籽粒形状,籽粒大小则多以千粒重计量。其中水稻粒长遗传复杂,研究结果因材料选择的不同而不同,选择籽粒粒形性状差异大的特殊材料进行研究,结论多趋向于质量性状控制,选择籽粒粒形性状差异小的材料进行研究,结论趋向于数量性状控制。关于粒宽的研究,多数研究结果表明,粒宽由多基因所控制,也有研究认为,个别品种的粒宽受单基因或主效基因所控制,显性方向因组合而不同,且存在细胞质效应。长宽比是决定稻米外观品质的重要指标之一,众多研究表明,谷粒长宽比在F2中基本上表现为正态分布。长宽比性状中加性和非加性基因效应都很显著,以加性效应为主。关于粒厚遗传的研究结论相差不大,多数研究表明粒厚受多基因控制。大部分研究认为,粒重在F2代基本上呈正态分布,是由多基因加性效应所控制的数量性状。也有研究认为,粒重的遗传受许多非等位基因的相互作用,存在细胞质效应。在遗传环境中,一般认为粒重是受多基因的加性效应所控制。笔者认为,粒重的遗传不能简单的看作数量性状遗传,粒重的遗传研究结果与研究过程中选择材料的不同而不同。有些特殊材料的粒重遗传就表现为质量性状。随着水稻粒形研究的深入,近年来,越来越多的学者开始研究粒形各性状间的遗传关系。多数研究认为,粒长与长宽比、千粒重以及粒宽与粒厚、千粒重均呈正相关;粒宽与长宽比呈负相关,与粒厚呈正相关;粒厚与千粒重呈正相关。经过多年的遗传研究探索,水稻粒形遗传研究取得了较大的进展,但在某些方面仍有待加强。在水稻粒形遗传中,需拓宽粒形研究面、加强粒形遗传机制研究和对特色资源粒形遗传及潜在价值研究等。     

水稻粒形遗传调控研究进展

粒形影响水稻产量与品质,是受多基因控制的具有较高遗传率的重要农艺性状。目前,许多水稻粒形相关基因已被克隆并进行了功能解析,这些基因大多表现为一因多效,并与其他粒形相关基因共同协调表达,进而构成调控网络。对93个已克隆的水稻粒形相关基因进行了总结,并详细描述了主效粒形调控基因的克隆以及基因间的相互作用,揭示了水稻粒形调控网络,为水稻粒形基因间的互作分析、调控机制的解析以及作物优良育种奠定了重要的理论基础。     

水稻粒形调控基因的研究进展

水稻粒形是重要的产量和品质性状,阐明其形成机理,是进一步提高水稻单产和改良其品质的基础.粒形是受多基因共同作用的数量性状,但其每一个构成基因,尤其是主效基因符合单基因孟德尔遗传模型,基于这一特点以及基因组学和分子生物学的巨大进步,目前,已有大量的数量性状基因座和不少于22个粒形相关基因被克隆.本文总结了水稻粒形的遗传特点,重点阐述了已克隆基因的功能以及存在的问题.     

不同粒形宁夏水稻种质遗传多样性分析

针对宁夏粳稻粒形逐渐变长的趋势,本研究以75份宁夏不同粒形的粳稻种质为材料,利用31对SSR标记研究不同粒形材料的粳稻种质的遗传多样性及其亲缘关系,为拓宽宁夏水稻遗传基础,培育优新品种提供依据。宁夏水稻粒形有阔卵形(1.80~2.20)、椭圆形(2.20~3.00)、中长形(3.00~3.30)和细长形(3.30以上)4种类型,虽然大多数为椭圆形(61份),占参试材料的81.3%,但粒形表现多样化。按籽粒长宽比把参试材料分为6个组群进行遗传多样性分析,Nei’s基因遗传多样性指数(He)表现为籽粒长宽比2.20~3.20之间的4个群体较高,均在0.5481~0.5768之间;籽粒长宽比2.20以下和3.20以上群体的He较小,且与其它4个群体呈显著差异性。结果表明遗传多样性相对较丰富的宁夏水稻种质资源主要集中在籽粒长宽比2.20~3.20的椭圆形和中长形之间。聚类分析表明,籽粒长宽比在3.20以上群体单独聚为1类,籽粒长宽比2.80~3.20群体也单独聚为1类,其余4个群体聚为1类,表明粒形性状的多样化对拓宽宁夏稻种资源具有一定的作用。     

两套籼型杂交水稻材料粒形遗传效应分析

采用禾谷类作物胚乳品质性状的遗传模型及其分析方法,对两套双列杂交组合粒形性状（谷粒粒形、糙米粒形和整精米粒形）的长、宽、厚及长宽比等性状进行研究。结果表明,籼型杂交水稻粒形性状除谷粒厚和糙米厚外主要受种子直接效应和母体效应的影响,以种子直接加性效应为主,谷粒厚和糙米厚两性状主要受母体效应影响。大多数粒形性状的普通直接遗传率和普通母体遗传率都达显著或极显著水平,且除糙米厚和整精米厚外都以普通直接遗传率为主,糙米厚和整精米厚以普通母体遗传率为主,但因材料和性状的不同有所差异。遗传效应预测值结果表明,缙香1A、缙香2．4、缙2A、N45、缙恢34、蜀恢527和泸恢17等对改良粒性状有较好的效果,其中以缙香1A对谷粒、糙米和整精米粒形性状改良效果较好。     

水稻粒重遗传研究进展

水稻是全球重要的粮食作物,粒重是水稻产量的构成因子之一,增加粒重对提高水稻产量具有重要作用.文章综述了现阶段有关水稻粒重的遗传效应特点,粒重与粒型及稻米品质性状间的关系,粒重数量性状基因座(QTL)定位与基因克隆的研究进展,并对水稻粒重基因在分子育种中的应用进行了展望.同时提出加强开发易受多环境因素影响、效应较小的千粒重QTL,挖掘与水稻其他性状如抽穗期、稻米品质等相关联的粒重QTL等方法将是提高水稻育种效应的有效途径.     

水稻粒形类型及其遗传的研究进展

对水稻粒形分类方法和类型进行了概述 ;对水稻粒形之粒长、粒宽、长宽比、粒厚、粒重的遗传研究进展进行了综述     

水稻粒形与千粒质量的QTL分析

【目的】挖掘控制水稻粒形和千粒质量的QTL位点,为水稻高产育种提供有利资源。【方法】以水稻大粒品种大粒稻和小粒品种东北小粒种杂交获得的256个单株F2群体为材料,利用124对亲本间多态性SSR标记对控制粒长、粒宽、长宽比和千粒质量等性状进行QTL分析。【结果】F₂群体粒形性状均呈现连续变异的双峰分布,且粒长、长宽比和千粒质量分布均偏向于大粒亲本。相关分析表明,粒长、粒宽和千粒质量性状间均呈极显著正相关。共检测到17个QTL位点,与粒长、粒宽、长宽比和千粒质量有关的QTL位点分别为6,3,5和3个,分布于水稻第2、3、4、5、9、10号染色体上,贡献率为4％~18％。贡献率大于10％的主效QTL位点有4个,分别为qGL-2-1、qGW-2-2、qGW-2-3和qL/W-2-1,其中qGW-2-2、qGW-2-3和qL/W-2-1与克隆的粒宽基因GW2在同一区间内,可能为同一基因,qGL-2-1可能是新的控制粒形的主效QTL位点;其余贡献率小于10％的位点也可能有新位点。【结论】检测到的QTLs具有稳定性,可用于控制水稻粒形性状表现的基因精细定位及克隆。     

水稻粒重遗传与育种研究进展

水稻粒重是影响产量及品质的重要性状之一。通过对水稻粒重性状的遗传特点,粒重QTL、基因的定位与克隆研究进展,粒重与粒型、品质之间的关系及其在选育中的应用现状进行分析综述,提出水稻粒重性状在早期世代进行选择,易获得目标株系,在适当粒重范围内,提高产量与改善米质可以同步进行,利用和改造控制粒重基因是未来提高水稻产量的有效方法。     

早籼杂交稻粒形和产量性状的遗传效应与杂种优势分析

以6个籼稻不育系为母本和5个早籼恢复系为父本进行不完全双列杂交,采用加性—显性遗传模型,对早籼杂交稻粒形与产量性状进行遗传效应与杂种优势分析.结果表明:(1)谷粒长、谷粒宽、谷粒长宽比、谷粒长厚比、穗实粒数、穗空粒数、结实率和千粒重等性状同时受加性效应和显性效应控制,谷粒宽厚比、穗数、单株产量主要受显性基因控制,穗总粒数主要受加性效应影响.(2)穗空粒数与谷粒长、谷粒长厚比,穗总粒数与谷粒厚,结实率与谷粒长、谷粒宽厚比、谷粒长厚比,千粒重与谷粒厚间的表型相关和遗传相关正值或负值已达显著或极显著水平,利用加性相关为主的性状进行间接选择可取得较好的育种效果.(3)各个性状群体平均优势和群体超亲优势有的显著有的不显著,其中水稻F1单株产量的群体平均优势为24.5%,达极显著水平,群体超亲优势不显著.     

DNA分子标记及其在水稻遗传育种研究中的应用

简要综述了DNA分子标记的概念、特点、种类,分子标记在水稻遗传连锁图谱的构建、基因定位、种质资源研究、分子标记辅助选择育种、水稻品质性状的分子标记等研究中的应用,并对DNA分子标记技术在水稻遗传育种研究中的应用前景进行了展望。     

水稻特异种质籽粒性状的遗传分析

采用籽粒性状差异较大的1份大粒水稻（31C122）和1份小粒水稻（小粒稻）为亲本进行正反交,调查亲本、F1、F2群体的籽粒性状（粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重）,并对其进行遗传分析。结果表明,F1的籽粒性状测定值介于其双亲之间并接近或小于其双亲平均值;F2群体各性状表现连续变异,表现出数量性状遗传特征,其中粒长、粒宽、千粒重性状分别由I对主效基因控制并有其它微效基因的影响;粒厚和长宽比性状无主效基因,遗传机制较为复杂。     

巨胚稻胚重与糙米粒形的关系

分别选取57个粒形差异较大的籼型巨胚稻品系和籼型非巨胚品系,对其糙米的绝对胚重和相对胚重与粒长、粒宽、粒厚、长宽比、粒重诸粒形性状进行相关和通径分析.结果表明:巨胚稻相对胚重与粒长、粒宽、粒厚和粒重有显著关系,选择粒重较小、粒长较短而粒厚适中的粒形可提高巨胚稻胚的相对重量;对非巨胚稻的相对胚重起显著作用的是粒长、粒宽、粒厚和长宽比.对巨胚稻,粒重的作用极显著,长宽比的作用不显著;而对非巨胚稻,粒重的作用则不显著,长宽比的作用极显著.本文还就巨胚稻及小胚稻的遗传改良及育种应用作了讨论.     

利用水稻籼粳重组自交系群体研究粒型性状与千粒重的相关性

以240个株系组成的TD70(粳稻)/Kasalath(籼稻)F7重组自交系群体为材料,对其千粒重按≤25.0g、25.1～30.0 g、30.1～35.0 g、35.1～40.0 g、≥40.1 g进行分组,并对各组进行粒型性状间的相关分析。结果表明:整个RIL群体中,粒长、粒宽、粒厚和千粒重4个性状之间都存在极显著的正相关,在不同的千粒重范围内,粒型性状对千粒重作用的大小顺序不同。当千粒重≤25.0 g时,粒重的增加主要是靠增加粒长和粒厚,随着粒重的增加,粒长对粒重的作用逐渐变小,而粒宽和粒厚的作用逐渐增大,尤其当千粒重在35.1 g以上时,粒重的增加主要依靠粒宽和粒厚的增大。     

野生稻种质在水稻高产育种上的应用研究进展

野生稻种质拥有许多优良的性状和基因,与栽培稻的亲缘关系最近,是栽培稻遗传改良的重要候选资源.文章通过综述野生稻种质在常规稻、三系杂交稻、两系杂交稻上的应用研究进展,并结合生产实践对水稻高产育种方向提出了建议:在科研体制上应加强顶层设计,允许实施一定数量的中长期育种项目,为培育重大品种创造环境;对于普通野生稻的利用,宜选择具有所需优异性状的栽培稻作亲本进行回交、复交或选择不同野栽杂交后代中的优良株系进行兄妹交,使各亲本的优良基因结合于同一栽培品种上;通过胚拯救、转基因、花粉管导入或穗茎注射野生稻DNA、MAS等方法相结合、构建野生稻外源种质渗入的近等基因系和染色体片段替换系等生物技术手段,充分利用其优异性状;利用骨干亲本材料与野生稻种质资源构建遗传材料进行基础理论研究,同时利用MAS技术在骨干亲本材料中进行高产QTL遗传效应验证,从而促进遗传育种科研项目在实践中推广应用.