基于InDel分子标记的籼粳杂交稻与粳粳杂交稻的杂种优势比较研究

【目的】随着籼粳杂交稻育种技术的发展与完善,直接利用籼粳亚种间杂种优势培育高产的水稻品种已成为可能。利用InDel分子标记及其成熟的技术,准确地分析品种的籼粳基因型频率、籼粳稻属性、品种类型与竞争优势水平,对籼粳杂交稻的育种与品种类别的甄别具有重要的意义。【方法】征集浙江省多家育种单位培育的24个籼粳杂交组合和粳粳杂交组合,选用18对InDel分子标记引物,采用王林友等报道的方法,检测水稻样品在InDel位点上的粳型基因频率,判别参试品种的籼粳属性。采用Nei的方法求算参试品种的InDel遗传距离,用UPGMA法进行遗传相似性聚类,用SPSS 17.0统计分析软件对InDel条带赋值进行主成分分析,依据第一和第二主成分特征向量的平均分量值作平面散点图。调查或考察全生育期、株高、每穗总粒数、千粒重等10项主要农艺性状,测定小区籽粒产量及产量的竞争优势。测定InDel遗传距离与籼粳杂交组合和粳粳杂交组合竞争优势的相关性。【结果】18对InDel引物可扩增获得每个材料的籼稻特异带、粳稻特异带和籼粳杂合带型,经计算粳型基因频率,所有参试材料准确地判别出籼粳属性,并归为6类,其中12个为籼粳杂交组合,另外13个为粳粳杂交组合。经InDel标记的聚类分析,验证了上述判别的正确性。PCA分析把所有品种归入3个不重叠的区域,即籼稻区、典型粳稻与粳稻区、偏粳型与中间型区。籼粳杂交稻品种的2年小区籽粒产量分别比粳粳杂交稻品种增产12.47%和14.89%,表现十分明显的产量竞争优势。对比2类组合的10项农艺性状,籼粳杂交稻组的每穗总粒数2年分别比粳粳杂交稻品种增加32.0%和37.1,每穗实粒2年分别增加26.8%与34.4%,说明大穗是籼粳杂交稻增产的主要贡献因子。分析参试组合与嘉优2号的遗传距离（GD）及其各性状的竞争优势的相关性,结果粳粳杂交稻组合未发现有相关性,籼粳杂交稻表现为穗长和千粒重极显著呈正相关,着粒密度呈现为显著负相关。【结论】InDel分子标记技术可以有效地测定各种类型品种的粳型基因频率,并判别参试品种的籼粳属性,甄别品种的类型。籼粳杂交稻籽粒产量的竞争优势十分明显,其主要贡献因子是较大的每穗粒数。     

利用InDel标记鉴定水稻籼粳交衍生株系的籼粳属性

通过籼粳杂交培育了9个水稻品系,进行形态指数法和分子标记法籼粳属性鉴定.结果表明,GY908、GY1128、GY1124和GY2888属籼稻类型,GY926和GY2750属偏籼类型,GY726、GY770、GY1134属偏粳类型,与分子标记的遗传距离聚类分析结果一致.说明通过籼粳渐渗手段,培育中间型水稻品系,对丰富水稻新材料的遗传背景具有重要意义.     

利用籼粳稻特异InDel标记分析云南糯稻品种的籼粳特性

利用籼粳杂种优势是实现水稻超高产育种目标的重要途径之一。利用根据粳稻日本晴和籼稻93-11基因组序列设计的34对特异性插入/缺失(Insertion/Deletion,InDel)引物,对采自云南省7个地州17个县的181份糯稻品种进行籼粳性分析。通过对这些糯稻品种DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,确定各个糯稻品种的籼、粳性。结果表明:141份测试品种被鉴定为典型籼稻,18份为籼稻,8份为典型粳稻,13份为粳稻,1份为偏粳稻。主成分分析表明,云南糯稻籼粳分化明显。     

利用InDel标记量化中国栽培水稻微核心种质的籼粳成分

利用34对鉴定籼粳指数的InDel标记对184份栽培稻微核心种质的籼粳指数进行量化与评价.结果表明,微核心种质中典型籼稻、籼稻、偏籼、中间型、偏粳、粳稻和典型粳稻的比例分别为53.26％、9.24％、1.63％、1.09％、3.26％、9.78％和21.74％,偏籼粳中间型的材料较少.     

基于InDel分子标记的云南地方稻籼粳属性与表型性状相关分析

[目的]明确云南地方稻资源的籼粳属性及籼粳基因频率与表型性状间的相关性,为有效利用云南地方稻资源改良水稻品种提供理论依据.[方法]利用39对InDel籼粳特异性标记对来自云南12个地州69个县区的406份云南地方稻资源进行籼粳属性分析,通过计算云南地方稻资源在39个InDel位点上的籼粳基因频率,确定其籼粳类型;并对倒伏性、芒长、颖尖色、谷粒形状、株高、穗颈长、穗长、有效穗数、剑叶长、剑叶宽、每穗总粒数、每穗实粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、千粒重、结实率、谷粒长和谷粒宽等18个表型性状进行调查,分析籼粳基因频率与表型性状的相关性.[结果]406份云南地方稻资源中有303份籼型稻(典型籼稻、籼稻和偏籼),占74.63%,其中典型籼稻77份、籼稻214份、偏籼12份;中间型资源11份,占2.71%;粳型稻(典型粳稻、粳稻和偏粳)有92份,占22.66%,其中典型粳稻36份、粳稻54份、偏粳2份.籼粳基因频率与表型性状的相关分析结果表明,粳型基因频率与穗颈长、谷粒宽、芒长、穎尖色、穗长、剑叶长、每穗总粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、谷粒长和谷粒形状等11个表型性状呈极显著相关(P<0.01,下同),其中与谷粒宽(r=0.374)的正相关性最高,与谷粒形状(r=-0.429)的负相关性最高.[结论]云南地方稻资源存在明显的籼粳分化,InDel分子指数法所划分的7种籼粳类型在406份资源中均有出现,且其籼粳属性的分化与多个表型性状存在极显著相关性,尤其与谷粒宽(极显著正相关)和谷粒形状(极显著负相关)的相关性最高.因此,利用云南地方稻资源进行籼、粳稻定向改良及选育时应综合考虑谷粒宽和谷粒形状2个表型性状.     

水稻籼粳交亲籼型不育系的杂种优势利用

采用珍汕97B/秀水13的后代为材料,通过回交转育,育成系列亲籼型不育系.以Ⅱ-32A为对照,按8×6不完全双列杂交,分析各不育系产量性状的遗传效应与杂种优势,评价其育种价值.结果表明:(1)产量主要性状大多受加性效应和显性效应共同控制.单株重是一个复杂性状,受显性效应控制.株高、总粒数、生育期和有效穗与结实率的表型、遗传、加性和显性相关均呈负显著或极显著相关,育种上应注意上述性状的选择,提高后代结实率.(2)株高、主穗长、粒重及生育期的狭义遗传力较高,早期选择有效;而单株重、有效穗、总粒数及结实率的狭义遗传率低,分离世代长,需高世代鉴定.(3)42个籼粳交F1中有18个组合结实率高于80%,16个组合单株重超过Ⅱ优63,杂种优势表现在单株重、株高、穗粒数等性状.     

水稻亲本籼粳分化程度与杂种优势的相关性

[目的]分析水稻亲本籼粳分化程度与杂种优势的相关性,为研究双亲籼粳分化最佳配比及组配籼粳交强优势组合提供理论参考.[方法]采用ILP分子标记和程氏形态指数法对51份水稻亲本材料进行籼粳分化程度检测,基于23个ILP分子标记进行系统聚类分析,分析两种方法的相关性.按籼/籼、偏籼/偏籼、籼/偏籼、籼/偏粳、偏籼/偏粳和偏粳/偏粳6种类型配制150个杂交组合,综合分析亲本籼粳分化程度与杂种优势的相关性.[结果]采用程氏形态指数法从51份水稻亲本材料共检测出籼型20份、偏籼型19份、偏粳型6份和粳型6份;利用23对扩增结果稳定、条带清晰且只有两种等位基因的ILP引物从51份供试亲本材料中共检测出籼型14份、偏籼型20份、偏粳型11份和粳型6份,不存在100%纯籼或纯粳类型.ILP分子标记法与程氏形态指数法的籼粳分类结果均与系统聚类分析结果具有较高的吻合度,但仍在差异.51份供试亲本的粳稻成分指数与穗轴第1~2节长和抽穗时稃色呈显著正相关(P<0.05),与谷粒长宽比、酚反应和程氏指数总分呈极显著正相关(P<0.01),其中与程氏指数总分的相关系数最高,为0.81.随着组配双亲粳稻成分的增加,6种组配类型杂交组合的生育期、株高和每穗总粒数总体呈增加趋势,但单株有效穗数、结实率和千粒重总体呈下降趋势,单株重则呈先增加再下降的变化趋势.[结论]利用ILP分子标记可有效区分亲本的籼粳属性,是一种有效的水稻籼粳分类工具.采用籼/偏籼方式配组较易筛选到强优组合;虽然采用籼/偏粳方式配组获得高产组合的概率较低,但有机会获得极高产组合,在育种中亦可大胆尝试.     

籼粳重组自交系亲本籼粳特性与杂种优势的关系

为了提高两系杂交稻亚种间杂种优势利用的预见性,以5个两用核不育系和9个籼粳程度不同的重组自交系为材料,研究了亲本籼粳特性与杂种优势的关系。结果表明,F1杂种产量优势与亲本籼粳特性之间以第1~2穗节长鉴定的籼粳特性较好地表现出籼粳差异与产量优势的关系,父本籼粳特性是以籼性越强的杂种优势越大,母本则以粳性越强的杂种优势越大;粳性的增强是有利于每穗实粒数、有效穗数、结实率和千粒重优势的提高,而籼性的增强是有利于每穗总粒数和着粒密度优势的提高;籼粳亚种杂种优势的利用应以培育粳型亲籼系不育系和优良的籼型恢复系(父本系),采用粳母籼父配组方式的利用途径。     

InDel指数法评价水稻籼粳成分的验证

传统的籼粳分类采用程式指数法,需要大田种植、鉴定,所需时间长。利用分子标记可以快速、准确鉴定籼粳成分。Lu等开发了1套34对InDel标记,用于快速鉴定籼粳的成分。为了进一步验证该方法的准确性,利用734对SSR标记和34对InDel标记分别对籼粳杂交后代材料进行籼粳成分鉴定,结果2套标记鉴定结果较为吻合,证明该套InDel标记完全可以用于水稻籼粳成分的快速准确鉴定。     

水稻待测粳型亲籼系的杂种优势研究

培育粳型亲籼系可能是克服籼粳杂种不育性，利用籼粳杂种优势，提高水稻产量的有效途径。本文研究了待测粳型亲籼系与籼稻杂交的F1杂种优势。试验表明，第一，粳型亲籼系G3005－4－1与籼稻杂交，其F1理论产量中亲优势强大，而其他亲籼性好而粳型性强的系统与籼稻杂交，其F1理论产量中亲优势弱，第二，粳型亲籼系G3005－4－1与粘稻杂交，F1主要表现为穗大粒多，结实正常，并且不存在生育期偏长和植株偏高的现象。第三，F1理论产量中亲优势与双亲平均值和分子标记测得的双亲相似系数均无显著相关关系。     

Studies on the Growth Habits and Characteristics of Two Polyploid Indica-Japonica Hybrid Rice with Powerful Heterosis

Based on a series of polyploid indica-japonica hybrid plant lines obtained from a new breeding strategy of using double predominance of wide cross and polyploidization to breed super flee, two polyploid indica-japonica hybrids, PSR073 and PSR120 were studied in their growth periods to show the powerful heterosis in a larger scale and to study the characteristics of polyploid indica-japonica hybrids more elaborately. The leaf age, tiller growth, flowering habits, and agronomic traits of them were observed to analyze their growth habits and characteristics. The results showed that the.agronomic traits of PSR073 and PSR120, such as the plant height, panicle length, grain length, grain width, and 1000-grain weight, all acquired obvious predominance of polyploidy, and that the seed setting rate was more than 83%. No significant difference was observed between the two tetraploids and common diploids in the leaf age, tiller growth, and flowering habits. It was concluded that the characteristics of the two powerful heterosis polyploid hybrids were different from those of the polyploid rice reported earlier. Wide cross and polyploidization had no negative effects on their growth habits and characteristics; on the contrary these had powerful heterosis. This had provided theoretic and practical evidences for their application to agricultural production.     

Analysis of Indica-Japonica Differentiation in Rice Parents and Derived Lines Using ILP Markers

Revealing the indica-japonica differentiation in parents of hybridization between indica and japonica rice and their derived lines can provide theoretical and practical bases for the breeding of practical inter-subspecific hybrid rice. Using subspeciesspecific molecular markers ILP （intron length polymorphism） and Cheng＇s index, the indica-japonica differentiation was analyzed with special materials including 18 indica-japonica hybrid parents and 39 derived lines, which accumulated different wide compatibility and restoring genes by convergent cross method in 21 years spanning four breeding phases. The indica-japonica differentiation was detected on all tested loci in 57 materials. Among the 18 parental lines, 4 were japonica type, 5 japonicaclinous type, 8 indicaclinous type and one indica type. The japonica proportion indexes in indica restorer lines Minghui 63 and 9308 were 12.50 and 33.33 %, respectively, while that in japonica restorer line C418 was only 31.25%. Among the 39 derived lines from indica-japonica hybridization, one was japonica type, 11 japonicaclinous type, 20 indicaclinous type and 7 indica type. The japonica proportion index in Minghui 502 was only 10.42%. The results of indica and japonica classification by ILP molecular markers and Cheng＇s index were relatively consistent. The correlation coefficient between the japonica proportion index and morphology index was 0.794＊＊, while that between the indica proportion index and morphology index was -0.7662＊＊. ILP markers could be used to accurately detect the proportion of indica/japonica content in the genome of a rice variety. The results of indica-japonica differentiation analysis could make reasonable explanation for that the hybrids obtained from indica-japonica type restorer lines had obvious heterosis. This conclusion would provide important guidance in efficient use of beneficial genes of inter-subspecific hybrid rice.     

一个新的水稻隐性高秆突变体的遗传分析和基因定位

 【目的】寻找新的水稻隐性高秆基因,为解决水稻不育系的包颈现象及增加恢复系的株高提供重要的遗传资源。【方法】在田间试验时发现一株高秆突变体,经过连续3代的自交和选择后,获得稳定遗传的高秆突变体。突变体的株高比野生型中花11平均增加72.3%。将带有高秆基因的杂合体自交,分析F2代株高的遗传行为,结果表明高秆性状由一对隐性基因控制。分别配制突变体、野生型与培矮64之间的杂交种及其自交F2分离群体,在突变体配制的分离群体中鉴定出72株极端高秆突变体,株高明显高于对照群体中的最高植株高度。【结果】利用均匀分布于水稻12条染色体上的147对多态性分子标记,分析这些标记位点在极端高秆突变体群体中的分离特征,结果证明高秆基因位于水稻第3染色体。进一步发展了4个InDel标记,确定高秆基因位于RM168与M127.1-3-3标记之间,物理距离为713 kb。【结论】该基因是一个新的隐性高秆基因,暂命名为lc3。     

影响铁路货车磁粉探伤质量的原因分析及对策

通过专项检查发现的问题,对影响货车磁粉探伤的原因进行了分析,提出了提高探伤设备性能、控好磁悬液质量、抓好工件表面清洁质量等提高磁粉探伤质量具体措施,以及时发现货车配件及轮对车轴裂纹、消除安全隐患,确保货车车辆运行安全。     

水稻籼粳性特异分子标记的筛选与判别体系的建立

【目的】准确区分水稻的籼粳性在籼粳亚种杂种优势利用和进化研究等方面具有重要意义。根据在籼稻和粳稻中存在的核苷酸序列差异设计的分子标记,已被广泛应用于水稻籼粳性的判别中。但是已公布的这些籼粳性判别分子标记在遗传背景多样的实验材料中是否仍然表现出籼粳特异性尚未可知;此外,目前籼粳性的判别多是基于待测品系与 2 个对照品种的比较,无法反映待测品系与籼（粳）亚种群体的籼粳相似性。因此,需要筛选出一套能在多样性遗传材料中都表现出籼粳性特异的分子标记,并建立籼粳组群判别体系客观判别水稻的籼粳性。【方法】在能代表世界水稻遗传多样性的水稻多样性种质平台 2（RDP2）中,利用 7 万个 SNP分子标记的基因型,选取保留群体遗传多样性的 92 份水稻品种（系）,对已知的 51 对用于籼粳性判别的分子标记进行筛选;并根据籼粳特异性分子标记的聚类结果,选取 5 份籼稻和 5 份粳稻组成籼稻和粳稻判别组,利用籼性判别值量化水稻籼粳性。【结果】在 51 对分子标记中筛选到 24 对籼粳特异性强的分子标记（在籼 / 粳稻群中出现专一带型的频率均高于 69.5%）,它们均匀分布在水稻 12 条染色体上。根据籼粳特异分子标记的带型结果,92 份品种（系）可分为籼稻和粳稻 2 个组群,聚类结果与这些品种（系）已知的籼粳性完全吻合。根据聚类结果,构建了组群判别体系,随机选取 10 份品种（系）对其籼性判别值进行计算,其中 1 份偏籼品系、1 份偏粳品系、4 份籼稻品系、4 份粳稻品系,准确地实现了对其籼粳性的量化判别。【结论】筛选出一套可在 遗传背景丰富的材料中进行籼粳性鉴定的分子标记,并基于籼粳组群建立了一套籼粳判别体系,高效准确判别水稻的籼粳性。