水稻卷叶性状的研究进展及在育种中的应用

目前,水稻叶片卷曲性状已被直接或间接的应用于水稻理想株型育种。研究发现,叶片适度的内卷能使叶片挺直以减少披垂现象的发生,在生长发育后期作用明显,有利于改善水稻基部的受光条件,进而提高植株光能的利用率,实现增产的目的;叶片过度卷曲会产生许多不利的影响,如有效叶面积指数偏小以及光合有效辐射利用率不高等。大量证据表明,叶片卷曲受到体内遗传机制和体外环境因子的双重调节。本文主要综述水稻叶片卷曲的相关研究,包括卷曲效应、形成机制、相关调控基因及其在育种中的利用等,同时探讨了目前水稻卷叶研究中存在的问题,以期能更好地促进卷叶性状在水稻育种中的应用。     

水稻叶片形态建成分子调控机制研究进展

叶片形态是水稻“理想株型”的重要组成部分,是当前水稻高产育种关注的重点。本文通过对已克隆多个叶形相关调控基因综述了水稻叶片形态(叶片卷曲度、倾角、披散程度以及叶片宽度)建成的分子遗传学研究进展。综合分析认为,水稻叶片的卷曲主要是通过卷叶基因调控叶片近轴/远轴间的发育、泡状细胞的发育及其膨胀和渗透压、厚壁组织的形成以及叶片角质层的发育等来实现。影响植株空间伸展姿态的叶倾角主要通过叶角基因调控油菜素内酯的信号传导来影响叶枕细胞的生长发育;唯一被克隆的影响叶片披垂度的披叶基因DL1是通过控制叶片中脉发育而改变叶片形态的;而窄叶基因则主要通过调控生长素的合成与极性运输、维管组织的发育和分布,影响叶片维管束数目及宽度。但到目前为止,所有已克隆的叶形调控基因间相互调控关系的研究还不够深入,还不能完整清晰地勾勒水稻叶形建成和发育的分子调控网络。因此,在已有的研究基础上更深入地探索水稻叶片形态建成的分子调控机制,对进一步构建相关的调控网络,塑造水稻理想株型具有重要意义。     

水稻锌稳态调控基因和分子机制的研究进展

锌(Zn)是动物植物所必需的微量营养素,缺锌或锌过量会严重影响水稻的生长发育。水稻锌含量维持在一定范围有助于提高其产量和品质,并且可以提高籽粒的锌含量,一定程度上可以解决目前人体缺锌的问题。因此研究水稻锌的吸收、转运和分配,和其他调控锌稳态分子机制至关重要。基于近年来国内外研究报道,简要概述了锌在植物体内的重要性,重点介绍了水稻中的离子转运体和目前已经报道的分子机制。总结了这些离子转运体参与了锌从土壤的吸收,从根部向地上部的转运,以及分配到水稻各部位,还总结了一些和离子转运体相关的分子机制。以期为水稻锌稳态调控基因的挖掘、分子机制的研究和富锌水稻种质的创制提供参考。     

水稻叶片夹角调控机制的研究进展

水稻叶夹角是指叶片与茎秆之间的夹角,由叶枕的发育状况决定,是水稻株型构成和产量形成的一个重要农艺性状。水稻叶片夹角的大小直接影响其叶面积指数,从而调控群体的叶片光合效率,影响籽粒产量。适当直立的叶片表型适合水稻进行高密度种植,有利于产量的提高。叶夹角的大小受多种因素调控,包括植物激素途径和非植物激素途径。在激素途径中,主要由油菜素内酯、生长素、赤霉素以及它们之间的互作对叶片夹角产生影响;另外,其他非植物激素途径,如植株的向地性、叶枕机械强度和水稻的生长环境等也会影响水稻叶片夹角的大小。本研究介绍了水稻叶片夹角调控机制的研究进展,讨论了几种植物激素及其他因素在调控水稻叶片夹角大小中的作用,并对其研究前景做出展望,以期为水稻叶片夹角调控机制的研究和株型分子育种提供理论参考。     

水稻分子标记辅助育种研究进展

对分子标记辅助技术应用于水稻基因转移、基因聚合、数量性状改良和杂交育种等方面的进展进行了综述。     

番茄抗叶霉病基因及分子育种的研究进展

叶霉病是危害保护地番茄生产的重要病害之一,是一种世界性的病害,能导致番茄产量下降,影响番茄生产的经济效益。防治该病的主要措施是培育抗病品种。抗病基因是抗病分子生物学和抗病育种的基础。随着生物技术的发展,已有多个抗性基因被鉴定和克隆出来,有的已经被利用在分子育种上,这为生产上有效控制番茄叶霉病病害提供了一条新途径。为了更好的控制病害,本文综述了叶霉菌生理小种的分化、克隆基因的结构和功能、抗性基因的遗传及抗叶霉病的分子机制,讨论了抗性基因的应用和基因工程的展望。     

水稻品种设计与分子育种

随着水稻基因组计划的深入开展,水稻品种设计的诸项条件已经具备。为了实现快周期、持续性、定向性品种改良,已有一些分子改良的尝试和成功例证。针对常规育种和分子育种相脱节的突出问题和倾向,品种设计与分子育种必须定位大量QTL并对其进行评价。品种设计与分子育种的核心是积累不同品种的有益变异和组合形式,利用MAS、图示基因型、强化改良回交、计算机辅助育种等多种途径和综合育种技术培育骨干系,对品种进行持续定向改良。     

水稻卷叶性状生理生态效应的研究 Ⅱ.光合特性、物质生产与产量形成

以两个珍汕97B为遗传背景的卷叶近等基因系分别与明恢63所配的、叶型为半卷及平展的杂交组合为材料,进行栽培密度试验,对光合特性、物质生产与产量形成进行研究。结果表明,卷叶的单叶正面光合速率稍低于平展叶,而其背面光合速率稍高于平展叶,叶片中后期衰老程度,卷叶显著小于展叶;群体光合速率、群体干物质生产以及产     

水稻卷叶基因RL13的遗传分析和分子定位

叶片形态是理想株型的重要指标之一,叶片适度卷曲有利于理想株型的建成,是水稻超高产育种的重要材料。在EMS诱变籼稻缙恢10号群体中发现一个卷叶突变体,表现叶片筒状卷曲,经过多代连续自交,性状稳定,命名为rl₁₃ (rolled leaf 13)。rl₁₃的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均显著高于野生型对照缙恢10号,类胡萝卜素含量在苗期、孕穗期与野生型相比有显著提高,而抽穗期和成熟期则差异不显著。rl₁₃的三片功能叶的卷曲度与野生型相比均达到极显著差异,但rl₁₃的三片功能叶之间差异不显著。通过石蜡切片分析,突变体叶肉细胞层数变薄,野生型含有的一个较大泡状细胞转变为卷叶突变体的两个大小相近的泡状细胞,导致了叶片弯曲。以该突变体为父本,西农1A为母本配制杂交组合构建F₂遗传群体,结果表明,该卷叶性状由一对隐性核基因控制。选用F₂代分离群体中的1 215个隐性单株作为定位群体,将RL₁₃定位在第6染色体短臂上分子标记RM276和SWU6-1之间,遗传距离分别为1.1 cM和0.2 cM。     

水稻叶片保绿相关性状的QTL分析

以籼稻窄叶青8号（ZYQ8）与粳稻京系17（JX17）为亲本的DH群体为材,考察叶片保绿相关性状,并利用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析。共检测到7个与水稻叶片保绿有关的QTL,包括与黑暗下保绿面积相关的3个QTL,位于第1、6和8染色体上,贡献率分别为11.07%、10.31%和11.21%;与黑暗下保绿程度相关的2个QTL,位于第1和12染色体     

水稻叶鞘相关性状的遗传分析

本研究以典型釉粳交(春江06/台中本地1号)的F1代花药加倍的DH群体为材料,系统考察了DH群体及其双亲在抽穗期的叶鞘长、叶鞘重、叶鞘厚等性状上的分布情况.结果表明,叶鞘长度的遗传力较高,受环境的影响相对较小,叶鞘长与叶鞘厚及叶鞘干重间大多呈极显著的正相关.QTL分析共检测到31个与叶鞘有关的QTL,分布于水稻第1、第...     

Rl(t)卷叶基因在杂交水稻中的遗传表达及效应研究

以Rl(t)卷叶基因的一对近等基因系卷叶珍汕97B、珍汕97B为母本, 分别与明恢63、盐恢559杂交, 研究Rl(t)卷叶基因在杂交稻中的遗传表达及效应. 结果表明: (1) 开花期, 相同叶位间, Rl(t)卷叶组合的叶片卷曲度极显著大于其对应组合; 不同叶位间, 卷曲度均以倒1叶最大, 倒2叶次之, 倒3叶最小. 相同叶位的叶基角, 卷叶组合小于对     

InDel分子标记及其在水稻研究中的应用

InDel (insertion-deletion)分子标记是指根据在近缘物种或同一物种不同个体间基因组同一位点的序列发生不同大小DNA片段的插入或缺失(insertion-deletion)而设计的多态性引物.它具有分布密度大、准确性高,重演性好的特点,已广泛应用于水稻的遗传分析和分子辅助育种研究中.本研究对InDel分子标记的开发利用进行了综述,并着重总结了其在水稻的籼粳分化、遗传多样性分析、基因定位以及功能标记开发等方面的应用进展,旨在为今后更好地开展水稻MAS育种研究提供参考.     

水稻卷叶突变体rl28的特性与基因定位

叶片是光合作用的主要器官,适度卷曲有利于改善群体光照,提高光能利用率,因此,发掘和研究叶片发育相关基因是改良株型和植物生长发育研究的重要基础工作。本研究报道了一个新的水稻稳定遗传卷叶突变体rolled leaf 28(rl28),与野生型相比,rl28从拔节期起叶片开始沿中轴脉向内侧卷曲,叶片的卷曲度均极显著高于野生型,且叶夹角也不同程度小于野生型。扫描电镜及石蜡切片观察表明,rl28叶片单位面积气孔数、气孔导度显著高于野生型,蒸腾速率极显著高于野生型,rl28中脉增大及临近的2个泡状细胞数量减少。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,RL28基因被定位在第5染色体标记5-43和5-34之间,物理距离为90 kb。本研究将为RL28基因的图位克隆及功能研究奠定基础。     

水稻穗部性状的QTL分析

水稻穗部性状与产量关系密切。以粳稻品种日本晴和一个大穗籼稻材料H71D为亲本构建F₂群体,于2011和2012年分别以172个单株和138个单株,对穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、总粒数、穗着粒密度等5个穗部性状进行QTL定位。以LOD≥3为阈值,两年共检测到38个QTL,其中2011年21个,2012年17个,2年重复检测到的QTL为4个,占总数的10.5%。5个性状之间大都具有显著的表型相关性,相关性较强的性状之间具有较多相同或紧密连锁的QTL,效应值较大的QTL易于在不同群体和不同环境中被重复检测到。检测到的QTL为进一步进行元分析和精细定位打下了基础,也为通过分子标记辅助选择提高产量提供了有用信息。     

水稻剑叶性状的遗传分析和基因定位

本研究以水稻籼粳杂交(窄叶青8号×京系17)F1经花药培养, 产生的双单倍体(DH)群体和应用该群体已构建的分子图谱为基础。 采用QTL区间作图法对5个剑叶性状进行定位分析, 结果表明, 在DH群体中, 剑叶长、 宽、 长宽比和叶面积呈连续分布, 受微效多基因控制, 并且各性状均存在一定数量的超亲遗传类型。 4个性状共检测出13     

水稻条斑花叶突变体生态st(t) 的鉴定与遗传定位

利用EMS诱变育成优良籼型恢复系缙恢10号,从其后代中鉴定出一个白色条斑花叶突变体st(t),在三叶期开始表现白斑,拔节期白斑变为不规则线状,一直保持到成熟。突变体叶绿素含量明显下降,类胡萝卜素含量显著升高。透射电镜观察表明,突变体的绿色叶片部位与野生型相比,在细胞结构上无明显差异,叶绿体发育正常;突变体的白化部位细胞结构异常,质体内多含有积聚在一起的嗜锇小球,不能发育出正常叶绿体所具有的类囊体和基质片层结构。遗传分析表明该性状受一对隐性核基因调控,利用1 500株西农1A/st(t)的F₂隐性定位群体,最终把St(t)基因定位在第6染色体SSR标记RM19745和RM19762之间,遗传距离分别为0.07 cM和0.27 cM,根据9311基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为345 kb。这为St(t)基因的图位克隆和分子标记辅助育种奠定了基础。     

水稻株型相关性状的QTL分析

以南方籼型杂交稻恢复系泸恢99和北方粳型超级稻沈农265杂交衍生的重组自交系群体(recombinant inbred lines, RILs)为试验材料, 对株型性状(株高、穗长、分蘖和叶片性状)进行不同环境下的数量性状基因位点(quantitative trait locus, QTL)分析。共检测到39个相关QTL, 分布在水稻第1、第2、第3、第6、第7、第8和第9染色体上, LOD值介于2.50~16.90之间, 有11个QTL能在两年中被检测到。株型相关的QTL在染色体上成簇分布, 主要分布于第1、第6和第9染色体上, 这可能与株型性状间显著或极显著相关有关。其中, 在第9染色体上RM3700B–RM7424区间存在1个QTL簇, 含4个QTL, 即qPH9、qPL9、qFLL9和qSLL9, 这4个QTL在两年中均被检测到。此外, 进一步鉴定出5个能稳定表达的QTL, 其中, qPH8、qFLW6和qSLW6效应较大。这些信息综合反映了株型相关性状遗传的复杂性, 有助于我们更全面地了解和掌握株型性状的遗传基础。