水稻耐盐性基因SKC1的KASP标记的开发与利用

籼稻品种‘Nona Bokra’中携带的SKC1^NB等位基因水稻耐盐性的主效QTL (Quantitative trait locus)位点。为了提高对水稻SKC1基因型鉴定效率,根据SKC1^NB基因中的功能性SNP位点开发了一个KASP分子标记SKC1^NB-KASP,利用该标记对‘Nona Bokra’与粳稻品种‘繁14’、‘花B’和‘武1B’的回交BC₃F₂群体进行SKC1等位基因的分型,发现在BC₃F₂群体受测的65个单株的DNA样品中,有16份样品的基因型与供体亲本‘Nona Bokra’相同,31份样品显示杂合基因型,18份样品与轮回亲本基因型相同。对这65份DNA样品的,SKC1基因进行测序以检验KASP标记基因分型结果的准确性,发现测序结果与KASP标记分型的结果完全一致。以上结果说明SKC1^NB-KASP标记可以高效、准确地鉴定,SKC1位点的基因型,大大提高了耐盐性水稻分子标记辅助选择育种的效率...     

利用有性杂交将GO基因从转基因粳稻导入籼稻

本研究将葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase,简称GO)基因通过有性杂交方式从转基因粳稻(Oryza sativa L. ssp. japonica)日本晴(Nipponbare)转入籼稻(O.sativas sp. Indica)蜀恢162,并用RT-PCR方法成功检测到GO基因已在分子水平整合和转录进蜀恢162基因组,证明了GO基因可在水稻亚种间转育。淀粉-KI显色反应结果说明GO基因已经在蛋白质水平表达并发挥功能。对GO基因蜀恢162的进一步利用及GO基因的安全性进行了讨论。     

水稻苗期耐低温基因COLD1新功能标记的设计与验证

籼稻和粳稻在苗期耐低温基因COLD1的第4外显子存在1个功能性单碱基变异SNP2,粳型COLD1 ^Jap等位基因低温耐受性表现更强,具有重要的育种利用价值。通过籼粳杂交,可将粳型COLD1 ^Jap等位基因导入籼稻品种,提高其低温耐受力。为提高COLD1基因的选择效率,根据粳型COLD1 ^Jap与籼型COLD1 ^Ind基因存在的单核苷酸差异,结合扩增受阻突变体系PCR的技术原理设计功能标记。应用5个籼稻品种、5个粳稻品种、1个籼粳杂交F₁个体以及1个籼粳杂交F₂群体对功能标记进行检测验证。结果表明,所设计的功能标记可准确区分纯合粳型COLD1 ^Jap、纯合籼型COLD1 ^Ind和杂合基因型,其扩增带型与基因型完全一致,是一种鉴定COLD1基因的有效方法。该标记弥补了前人设计的衍生型酶切扩增多态性序列功能标记费用昂贵、操作复杂及费工费时等不足,可广泛应用于水稻COLD1基因的资源鉴定和分子标记辅助选择育种。     

水稻抽穗期数量性状基因的定位及遗传效应分析

本研究利用特早抽穗粳稻品种石狩白毛和籼稻品种明恢63杂交的F2分离群体共116株,构建了含88个共显性分子标记的连锁图谱,对水稻(Oryza sativA L．)抽穗期进行基因定位。利用2种分析软件MAPMAKER／QTL和QTLMapper进行分析,共检测到3个抽穗期的数量性状基因座(QTLs)。2个软件共同发现第7染色体上RM214与A5106标记区间内存在1个主效QTL Hd7a（Hd7c),来自明恢63的这个位点的等位基因可使抽穗期延迟。其余2个QTLs分别位于第7、9染色体上。同时检测到有5对位点间存在上位性作用,但相对贡献率较小,表明上位性效应也是影响抽穗期的遗传基础。     

一个内含子长度多态性标记与栽培稻F1花粉育性基因座连锁

本研究利用两份栽培稻(OryzasativaL.)种质HITAR005和IRGC20509杂交建立了含有500个单株的F2群体,采用内含子长度多态性标记对F2群体中的117株进行了标记基因型分析。研究发现一个内含子长度多态性标记,RI01594,其标记座位上与父本(IRGC20509)相同基因型的纯合植株完全消失,且母本纯合基因型植株与杂合基因型植株的比率符合1:1(!2C=0.90,"2C相似文献   

转录因子OsHOX4过量表达及T1代转基因植株中纯合系鉴定

OsHOX4基因是属于水稻植物同源结构域(HD-Zip)转录因子家族的一个成员。本研究利用农杆菌介导法将OsHOX4基因转入籼稻(Oryza sativa ssp.indica)IR64中,获得54株过量表达植株。我们利用southern杂交分析确定了各个株系的拷贝数后,利用TAIL-PCR方法对4个不同的单拷贝株系进行了研究,并在其中找出T-DNA在3个单拷贝株系染色体上的插入位点(分别为染色体5,8,10)。根据T-DNA在各个株系的插入位点分别设计特异性引物,从T1代转基因株系里鉴定出纯合的植株。我们观察到OsHOX4过量表达植株的分蘖数明显高于野生型,株高比野生型明显的变矮,在同一个株系的纯合和杂合的转基因植株表型也有很大的差异。在TAIL-PCR分析基础上,为从T1代转基因作物中鉴定出纯合的植株提供了方法和理论依据。     

超级稻育种理论的研究进展和思考

水稻在中国甚至亚洲是一种十分重要的栽培作物。有关水稻的研究报道无论籼稻还是粳稻在各种科技杂志上是越来越多。本文作者试图立足于“足源”、“畅流”、“大库”、稻米品质和抗性去总结和归纳超级稻育种理论的有关内容，并详细阐述了与“足源”有关的株型育种、高光效育种和分子标记辅助育种。与此同时，简要介绍了四川农业大学水稻研究所与此有关的部分研究内容。     

籼粳稻基因组295个InDel标记的开发

插入/缺失(InDel)分子标记具有使用简单,结果清晰可靠的优点。本研究通过比对粳稻品种日本晴和籼稻品种93-11的基因组序列,在全基因组范围内设计了634对InDel候选标记,通过PCR检测比较2种粳稻(日本晴和台中65)和2种籼稻(93-11和黄华占)的多态性,发现295对标记在2种籼稻间及2种粳稻间均带型一致,而在籼、粳亚种间有多态性,因此这套295对标记可以在涉及籼粳亚种的基因定位和分子育种中应用。     

普通野生稻矮化突变体的株高与分蘖基因的QTL 定位及主效基因的遗传分析

为了挖掘和克隆更多控制株高与分蘖的基因应用于水稻育种,利用多分蘖普通野生稻矮秆突变体与少分蘖高秆南特号组配杂交组合F1并构建分离群体F2;并且对该群体的株高与有效分蘖数进行性状遗传分析以及基因型检测,利用IciMapping V3．0对株高与分蘖数进行QTL连锁遗传分析。结果表明,两亲本的株高与分蘖数均为多基因控制的数量性状,且存在极显著的正相关;利用平均分布于水稻12条染色体上的345对分子标记对两亲本普通野生稻矮秆突变体与南特号进行多态性筛选,共筛出194对差异明显的多态标记,多态率为56．23％;利用122对基因型清晰的多态标记对571株F2分离群体进行连锁分析,共获得33个与株高相关的QTLs,19个与分蘖数相关的QTLs;检测到1个与株高有关的主效QTLs,定位于1号染色体RM302～RM104标记之间,对表型贡献率达71．72％。找到一个控制株高的主效QTL,与分子标记RM302和RM104紧密连锁,对株高具有极强的矮化效果,该结果为进一步克隆矮秆基因与株型分子育种提供理论基础。     

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。     

旱作对籼粳稻产量及相关性状的影响

研究了旱作对籼、粳亚种间产量及其相关性状的影响,并用逐步回归分析法建立亚种间水稻旱作的产量回归模型。研究表明,旱作在生育期、分蘖数、有效穗、穗长、株高、总粒数、结实率、千粒重等性状上对籼型品种的影响较粳型品种的影响大。在旱作条件下,粳型产量总体表现比籼型品种高。     

Morphological Classification of Traditional Philippine Upland Rice Cultivars in Upland Nurseries Using Cluster Analysis Methods for Recommendation, Breeding and Selection Purposes

Using eight morphological parameters with six cluster analysis methods, a set of 21 traditional and four improved Philippine upland rice cultivars (cvs) could be separated into five groups: (1) improved semi-dwarf plant type, (2) improved or 'moderately modified' (short) Indica plant type, (3) traditional tall Indica plant type, (4) traditional tall Japonica plant type and (5) traditional short Japonica plant type. The results emphasized the importance of the separation into Indica and Japonica plant types, but the cultivars could be classified more accurately using growth characteristics such as tillering ability, followed by plant height and leaf area parameters. The clusters containing Indica cvs consistently showed a higher tiller number per plant, a higher growth stage (DC classification) and narrower leaves than clusters with Japonica cvs. The parameters culm length, plant height, leaf area, leaf length and width were represented in subgroups with both long and short expression of the respective characteristic. Use of the existing variability of morphological traits within the group of traditional upland rice cvs should be beneficial in recommendation, breeding, selection and development of upland rice cvs for the different rice ecosystems as well as for the upland rice/rice blast pathosystem.     

一个新的水稻内卷叶突变体的表型和遗传分析

叶片是光合作用的重要器官,适度卷曲有利于改善群体光照、提高光能利用率,卷叶基因是培育理想株型的重要资源。为研究控制水稻叶片形态建成的分子机理,从EMS诱变粳稻品种日本晴的M₂代中分离了一个叶片向内卷曲的突变体s1-145,该突变体叶绿素含量增高,株高和育性等产量性状正常。遗传分析表明该性状受一对隐性基因控制。利用InDel标记将该基因定位于第2染色体R2-34.70和R2-34.79之间物理距离为90 kb的范围内。本研究结果为该卷叶基因的克隆和功能分析奠定了基础,对水稻株型改良提供了基因资源和育种材料。     

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。     

基于染色体片段置换系群体检测水稻株型性状QTL

株型是由多个形态和生理性状集成的复合性状,它与水稻产量密切相关。挖掘优异株型等位基因或QTL,对水稻超高产育种具有重要意义。本研究利用籼稻昌恢121和粳稻Koshihikari构建的208个染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines, CSSLs),在3个环境下,对控制株高、剑叶形态和分蘖数的QTL进行检测,共鉴定到35个株型性状QTL,分布于11条染色体上(除9号染色体以外),解释表型变异2.00%～22.86%。值得关注的是qPH-1-1、qFLW-6和qFLA-3均能在3个环境下被检测到,其中qFLW-6为1个新鉴定到的剑叶宽QTL。对qPH-1-1和qFLA-3位点进行鉴定,验证了这2个位点等位基因的加性效应和环境稳定性。本研究为株型性状QTL的进一步精细定位、克隆及分子辅助聚合育种奠定了基础。     

水稻颖壳和浆片异常突变体ahl的基因定位

研究水稻花发育基因对于水稻相关性状的分子育种具有十分重要的意义。本研究报道一个水稻颖壳和浆片异常突变体ahl (abnormal hull and lodicule),来源于优良恢复系缙恢10号的EMS诱变群体。该突变体内外稃变小并发生严重扭曲,浆片顶端伸长。内外稃异常导致灌浆后米粒变小、畸形,千粒重下降。该性状遗传稳定,受一对隐性基因控制,利用群体分离分析法(bulked segregation analysis,BSA)将AHL基因定位在第2染色体上的SSR标记RM14153与RM14167之间,遗传距离分别为1.19 cM和1.34 cM,物理距离为226 kb。研究结果为AHL基因的图位克隆和功能研究奠定了基础。     

Photosynthetic ability,grain yield and an esterase band in rice genotypes

Summary Four Indica and one Japonica (Tainung 67) of rice (Oryza sativa L.) varieties had an esterase band (tentatively designated as E₁), and also had higher photosynthetic ability than other five Japonica varieties without E₁ band. The F₁ plants of Tainung 67 × Mineyutaka (low photosynthetic ability, no E₁ band) showed E₁ band and a low photosynthetic ability. Of 34 F₂ plants, 28 had E₁ band, but 6 had no E₁ band of which 5 plants showed a low photosynthetic ability. These results suggest that an esterase gene and one of the photosynthesis gene are linked, and the gene for low photosynthetic ability is dominant.Among 42 new Japonica strains and 2 control varieties bred in Taiwan, most genotypes with E₁ band showed higher grain yield potential (grain field/growth days) in local test.Esterase band may be used as a marker for high photosynthesis and grain yield ability in breeding.     

粳稻杂种劣势的遗传及表型特性分析

杂种优势是自然界的一种普遍现象,但在杂交水稻育种实践中也时常发现杂种劣势现象,为了更好地阐明杂交育种理论和揭示品种本质有必要对杂种劣势的遗传机理进行更深层次的研究。本研究旨在通过两个韩国粳稻品种(Aranghyangchalbyeo和Sanghaehyangheolua)及其正反交后代(F1,F2)特性的比较,解析水稻杂种劣势的表型、类别及其遗传模式。形态学分析表明,正反交F1植株的劣势表现均明显、稳定且不受环境影响,主要农艺性状的中亲劣势值均为负值,其中F1的株高、分蘖数和结实率与亲本相比显著降低(P<0.01);F1劣势表现从发芽后第5d开始,地下部的劣势表现比地上部更为明显。细胞组织结构观察表明,分蘖盛期F1劣势植株叶片发育正常,而其根部气腔发育较亲本迟缓,从而阻碍了地上部与地下部的通气情况,因此也影响了整个植株的正常生长。遗传学分析发现,该劣势组合成熟期F2群体中正常与劣势植株呈现7:9的分离,结合分蘖盛期该F2群体株高的分离模式,推断该杂种劣势的表型是由两个互补的显性基因控制。该研究结果为揭示杂种劣势的多样性及分子遗传机制提供了新思路。     

水稻苗期低温诱导表达新基因OsCOI的克隆、过表达载体的构建与转化

水稻苗期冷害是导致水稻减产的重要因素之一。为了发掘新的耐冷基因、诠释其耐冷分子机制并应用分子育种的手段提高水稻苗期耐冷性,前期已通过Northern表达分析,从已构建的水稻苗期低温诱导表达正向抑制差减cDNA文库中,发现了一个受低温诱导上调表达的功能未知的C2H2型锌指结构域蛋白新基因(特命名为OsCOI)。本研究进一步通过RT-PCR的方法从水稻中克隆了该基因,构建了其植物过表达载体,并通过农杆菌介导转入水稻基因组中,获得了其过表达转基因水稻株系,为进一步研究该基因的功能并探讨其在水稻耐冷分子育种中的应用价值奠定了基础。     

栽培稻种内rDNA基因IGS序列分析及系统学意义

以普通野生稻为对照, 将rDNA基因间区(IGS)序列用于栽培稻种内不同亚种以及亚种内不同品种的亲缘关系分析。结果表明, 栽培稻种内IGS序列长度为2 130~2 145 bp, G+C含量为74.59%~75.29%, 变异位点229个, 占10.70%, 信息位点76个, 占3.51%。IGS序列中籼亚种和粳亚种之间有38个亚种标志性碱基差异, 主要分布在IGS 5′ 端近400 bp的序列中。用IGS序列构建的系统树能将栽培稻的籼亚种和粳亚种分为两大类, 亚种内不同亲缘关系的品种也能区分开。本研究结果支持爪哇稻为栽培稻中一个独立亚种的观点。