水稻抗瘟基因Pi-b与Pi-5的分子检测及外引抗源的利用评价

为了解2个广谱抗稻瘟病基因Pi-b、Pi-5在东北三省水稻品种中的分布以及部分外引材料在黑龙江省的应用价值,以68份水稻品种(52份东北三省材料、16份外引材料)和31份带有不同抗性基因的水稻单基因系为试验材料,利用基于水稻抗稻瘟病基因Pi-b、Pi-5设计的功能标记对其进行检测,同时采用黑龙江省稻瘟病优势生理小种进行混合接种鉴定。结果表明,供试材料中阳性对照BL1和沈农265、辽粳371、辽粳9号、辽星1号、中辽9052、吉粳53、吉粳94、垦稻19、垦糯2号含有抗性基因Pi-b;阳性对照Tetep和盐粳68、吉粳53、关东107、吉玉粳、九稻44、空育163、龙粳37、中156含有Pi-5基因,其中吉粳53同时含有这2个基因。接菌鉴定表明Pi-b、Pi-5 2个基因的抗性在黑龙江省无效。16份外引材料及31份水稻单基因系的接菌鉴定表明,目前对黑龙江省利用价值较高的抗瘟基因有Pi-3、Pi-7(t)、Pi-9(t)、Pi-12(t)、Pi-20、Pi-ta~2、Pi-z~t、Pi-24、Pi-25、Pi-gm。本研究对东北水稻生产中抗稻瘟病品种的选择以及抗稻瘟病育种实践具有重要意义。     

中国东北地区水稻抽穗期性状研究进展

水稻抽穗期是指水稻从播种到抽穗(开花)所经历的时间,它是决定水稻产量和区域适应性的重要农艺性状之一。水稻抽穗期的数量性状很复杂,受内源多基因及外源多因素调控。本文介绍了水稻中2条保守的抽穗期调控途径,论述了各抽穗期基因间相互调控关系,并重点阐述了调控东北地区水稻抽穗期的主效基因和微效基因以及东北地区水稻中不同抽穗期基因的单体类型,同时解析了不同基因型组合形式对东北水稻区域分布的决定性作用,并探讨了通过基因编辑手段,对抽穗期抑制基因进行定点突变,缩短品种熟期,扩大优良品种种植面积,旨为从南方引进新水稻种质资源提供理论和实践指导。此外,针对目前东北地区水稻育种的现状,对分子设计育种与常规育种相结合的技术方式进行了展望。     

增硝营养对不同基因型水稻苗期硝酸还原酶活性及其表达量的影响

利用控制条件下的溶液培养方法,研究了增硝营养(NH4+∶NO3-比例为100∶0和50∶50)对两种不同的基因型水稻南光和云粳苗期生长和硝酸还原酶(NR)活性及基因表达量的影响。结果表明,不同基因型水稻在增NO3-营养下生物量、氮素含量、氮积累量的增幅南光大于云粳。NO3-的存在增强了水稻硝酸还原酶的活力和NR基因OsNia1、OsNia2的表达。不同基因在水稻幼苗中,两个品种OsNia2的相对表达量均高于OsNia1。就品种而言,无论叶片还是根系,增硝后南光OsNia2mRNA表达量都高于云粳;南光叶片OsNia1mRNA表达量也较云粳叶片高。增硝营养提高了水稻NR基因的表达,增加了NR活性,促进了水稻NO3-的同化利用,从而增加了氮素在植株地上部的积累同化。南光和云粳相比,前者对NO3-的响应更为强烈。     

CRISPR/Cas9定点编辑水稻LOC_Os05g31750基因位点及靶修饰位点遗传稳定性研究

为明确CRISPR/Cas9系统中Cas9蛋白的持续剪切是否会导致原已突变的靶位点在水稻代际之间传递时再次产生新的突变,本研究以水稻粳稻品种台北309为转基因受体材料,通过CRISPR/Cas9技术定点编辑了水稻基因位点LOC_Os05g31750,并获得了6株靶位点敲除成功的T_0转基因突变体植株,经三代种植收获后,进一步对携带Cas9基因的T_1和T_2群体进行靶修饰位点PCR扩增测序检测。结果表明,来源于2个T_0纯合双等位突变体T_0-8和T_0-12的所有测试后代群体的靶修饰位点序列都与对应的T_0突变体保持一致,进一步证明CRISPR/Cas9基因编辑水稻的靶修饰位点在代际之间可以稳定遗传。本研究结果为利用CRISPR/Cas9基因编辑突变体的遗传后代进行基因功能丧失后的表型分析提供了参考依据。     

耐阴水稻种质资源的快速筛选技术研究

阴害直接限制了水稻高产潜力发挥。建立快速筛选耐阴水稻种质资源的技术对利用耐阴种质、选育耐阴品种具有重要意义。以中粳02428、南粳35、中籼苏农3037为材料对各种筛选指标进行了比较研究，结果表明水稻苗期黑暗下保绿能力与弱光驯化下同期的叶片干重、叶绿素含量变化，同分蘖-拨节期的叶绿素含量、净光合速率变化以及与瞬时弱光照下的净光合速率下降相一致。此指标鉴定水稻苗期黑暗下保绿能力简单方便，故可用于建立耐阴种质快速筛选技术。     

利用分子标记辅助选择Pigm-1基因改良恢复系R20的稻瘟病抗性

水稻稻瘟病是水稻的重要病害之一,给我国甚至全世界的水稻安全生产带来了巨大隐患.选育优质抗稻瘟病恢复系,进而培育稻瘟病水稻杂交组合,是选育抗稻温病品种的有效途径之一.本研究以双抗77009为抗性基因Pigm-1的供体亲本,以感病恢复系R20为受体亲本,通过杂交和连续回交方法,并利用分子标记辅助选择技术,定向改良优质水稻恢...     

孕穗-灌浆期低温对三江平原主栽水稻品种品质的影响

以三江平原主栽水稻品种龙粳29、龙粳31和龙粳46为材料,在水稻孕穗期、抽穗期和灌浆期利用人工气候箱以日平均气温16℃低温水平,对盆栽水稻处理5d,以正常栽培管理的试验材料为对照,分析不同发育时期,低温胁迫对3个水稻主栽品种产量构成因素、碾磨品质、营养品质和RVA谱特征参数的影响。结果表明:孕穗期、抽穗期和灌浆期低温处理后水稻的结实率、千粒重、糙米率、精米率、整精米率以及食味评分均降低,且与对照相比呈显著差异(P0.05);低温处理后稻米蛋白质含量显著升高,直链淀粉含量在孕穗期和抽穗期显著降低,灌浆期逐渐增加,灌浆末期高于对照;RVA谱特征参数因品种差异与对照相比有增有减,但均呈显著性差异(P0.05)。孕穗期低温胁迫对水稻产量、研磨品质和营养品质影响最大,灌浆期低温胁迫对水稻RVA谱特征参数影响最大,且3个品种间存在明显差异(P0.05)。低温胁迫下龙粳46的产量构成因素与对照相比,除孕穗期千粒重外其余差异均不显著,表现出较强的耐冷性,龙粳29研磨品质和营养品质,龙粳46的RVA谱特征参数受低温影响最小。三江平原水稻生产栽培、抗性育种和气候品质认证要综合考虑主栽品种的品质指标,在孕穗-灌浆期采取相应的米质调优栽培措施,根据气候变化科学客观地对稻米进行气候品质认证。     

耐阴水稻种质资源的快速筛选技术研究

阴害直接限制了水稻高产潜力发挥。建立快速筛选耐阴水稻种质资源的技术对利用耐阴种质、选育耐阴品种具有重要意义。以中粳０２４２８、南粳３５、中籼苏农３０３７为材料对各种筛选指标进行了比较研究，结果表明水稻苗期黑暗下保绿能力与弱光驯化不同期的叶片干重、叶绿素含量变化，同分蘖－拔节期的叶绿素含量、净化合速率变化以及与瞬时弱光照下的净光合速率下降相一致。此指标鉴定水稻苗期黑暗下保绿能力简单方便，故可用于建立     

基于CRISPR/Cas9技术对水稻细胞质分裂关键基因OsMAP65-3s的编辑

MAP65-3是植物胞质分裂的重要调节因子。为探究水稻OsMAP65-3基因的功能,本研究采用CRISPR/Cas9技术对水稻中OsMAP65-3基因(OsMAP65-3.1和OsMAP65-3.2)进行编辑。针对每个基因各设计了2个不同的靶位点,并将OsMAP65-3.1与OsMAP65-3.2的靶位点放在同一个载体上,构建了CSMAP65-3A和CSMAP65-3B 2个双基因编辑载体。通过农杆菌介导的遗传转化分别获得17和21个植株,PCR鉴定阳性植株分别为16和20株。对T₀代植株靶位点附近序列进行测序分析,结果表明OsMAP65-3s基因均被成功编辑,OsMAP65-3.1 2个位点编辑效率为17.50%和9.38%,OsMAP65-3.2 编辑效率为15.62%和45.00%;T₀代已获得osmap65-3.2、osmap65-3.2/OsMAP65-3.1(+/-)和OsMAP65-3.2(+/-)/OsMAP65-3.1(+/-)材料。本研究为进一步创制OsMAP65-3s突变体,开展基因功能研究和水稻胞质分裂分子机制解析奠定了理论基础。     

铝胁迫下磷对水稻苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率的关系

选用两个耐铝性差异较大的水稻品种武运粳7号(耐铝品种)和扬稻6号(铝敏感品种)作为实验材料,利用水培铝-磷交替处理试验研究了磷对水稻铝胁迫下苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率之间的关系。结果表明,从水稻铝-磷交替处理下的生物量和根系形态等指标来看,P缓解了Al对两个水稻品种的毒害作用,且对敏感品种扬稻6号的缓解作用更加明显。铝-磷交替处理下,武运粳7号的体内磷含量显著高于扬稻6号的,而根部铝含量显著低于扬稻6号,因此武运粳7号体内的P/Al显著高于扬稻6号;同时,虽然两个品种间根表及根自由空间中Al浓度没有差别,而武运粳7号根表及根自由空间中P浓度显著高于扬稻6号,表现出耐铝品种更强的质外体解铝毒能力,这可能与武运粳7号较强的磷吸收效率有关。此外,与耐铝品种武运粳7号相比,铝敏感品种扬稻6号虽然磷吸收效率低,但利用效率高,即两个水稻品种的耐铝性与水稻的磷吸收效率和利用效率不一致,这为酸性土壤水稻育种提供了理论基础,即选育适应酸性土壤的水稻基因型不仅要关注其耐铝性还要关注其磷利用效率。     

耐草甘膦水稻种质资源的创制和鉴定

为培育耐草甘膦的水稻新品种,减少化学除草剂的使用,降低农药对环境的危害并提高水稻产量,本研究通过田间试验结合实验室鉴定的方法,对84份来自辐照+EMS诱变后再杂交选育而成的水稻材料进行耐草甘膦特性筛选鉴定。结果表明,水稻材料在三叶期喷1 mg·m L~(-1)草甘膦时都能存活,无明显药害症状,药害级别为1~2级;在草甘膦浓度为2 mg·m L~(-1)和3 mg·m L~(-1)时,这些材料对草甘膦的耐性程度有较大差异,其中CA11和CA21的存活率较高,为83.3%;草甘膦浓度为4mg·m L~(-1)和5mg·m L~(-1)时,植株大部分严重萎缩,甚至整株死亡,药害级别为5级。P15/浙粳//P12组合系列的水稻材料对草甘膦的耐性明显高于其它组合材料,可正常成熟结实,有一定的利用价值。本研究结果为耐草甘膦水稻育种提供了材料并奠定了理论基础。     

一个与水稻条纹叶枯病抗性基因紧密连锁的分子标记的鉴定

针对水稻条纹叶枯病粳型(Oryza sativa ssp. japonica)抗源镇稻88尚无可供育种利用的分子标记的现状,以镇稻88和感病品种武育粳3号配组构建F2作图群体。在采用单分蘖鉴定和苗期接种鉴定方法对F2群体和F2:3家系分别进行抗性遗传分析的基础上,通过标记分析表明,RAPD标记OPO11与镇稻88中抗性基因紧密连锁,表现为共分离。使用该标记对徐稻3号等3个镇稻88衍生抗性品种进行分析,结果表明,RAPD标记OPO11可应用于镇稻88与武育粳3号组合及其衍生组合的分子标记辅助选择。     

FACE条件下水稻生育后期剑叶光合色素含量及产量构成的响应研究

为明确CO2浓度增高对水稻叶片光合能力的影响,利用自由CO2富集系统(free-air carbon dioxide enrichment,FACE)研究‘松粳9号’和‘稻花香2号’水稻生育后期剑叶光合色素含量及产量构成的变化趋势;通过测定水稻孕穗—抽穗期剑叶叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量,分析光合色素组成、各组分间相关关系及品种间差异;收获后实测产量构成因素,比较处理及品种间差异。结果表明,与对照相比,高CO2浓度下水稻孕穗和抽穗期叶绿素a含量都极显著升高,‘松粳9号’和‘稻花香2号’的最大增幅分别达28.46%和19.58%;抽穗后20 d分别极显著降低15.25%和23.20%。高浓度CO2极显著降低水稻抽穗后20 d叶绿素b含量,两品种降幅分别为7.57%和5.33%;极显著增加抽穗后30 d叶绿素b含量,增幅分别为4.19%和9.46%。高CO2浓度下两品种水稻抽穗期类胡萝卜素含量显著增加9.47%和13.55%,抽穗后10 d之后显著降低,最高降幅达13.54%和16.67%。高CO2浓度下水稻总叶绿素含量和叶绿素a/b比值在孕穗和抽穗期增加,抽穗后20 d减少。高CO2浓度对产量构成因素均有正面影响,增加了水稻单位面积穗数、结实率和千粒重,显著提高了千粒重,两品种增幅分别达8.6%和4.5%。试验结果明确了高CO2浓度对水稻灌浆前期剑叶光合色素的积累有促进作用,后期有抑制作用,品种间响应差异显著;千粒重增加是增产的主要因素。     

利用InDel标记鉴定水稻育种材料的籼粳属性

准确高效鉴定水稻材料的籼粳属性对于开展水稻籼粳亚种间杂种优势利用有着重要意义.利用19对基于籼稻(9311)和粳稻(日本晴)全基因组DNA序列比对获得的差异片段而设计的特异插入/缺失(Insertion/Deletion,InDel)引物,对48份育种上常用的籼稻、粳稻和中间型材料(品种)进行了InDel 标记的籼粳属性分析,利用DNA样品在这19对InDel位点上的籼型或粳型基因频率,结合聚类分析和主成分分析,确定了这些材料的籼粳属性,通过比对程氏指数法的籼粳鉴定结果检验了InDel分子标记法在水稻籼粳属性鉴定上的有效性.结果表明,InDel分子标记法与传统的程氏指数法的总体吻合率为89.58％,在典型籼稻或典型粳稻材料上两者的吻合率为100％;在具有复杂遗传背景的中间型材料上,InDel分子标记法比程氏指数法具有更高的准确性.因此,InDel分子标记法是真正鉴定籼粳的特异方法,比传统方法具有更高的灵敏性和准确度,可以用于籼粳属性鉴定及遗传分化研究.     

抽穗期高温胁迫对水稻产量构成要素和品质的影响

以扬稻6号与南粳43为试验材料,通过在人工气候箱中进行高温处理,研究抽穗期高温胁迫对水稻产量构成要素及稻米品质的影响,旨在深入探讨高温对水稻的伤害机理。研究表明:水稻抽穗期高温降低了水稻的每穗总粒数、结实率和千粒重,同时稻米的糙米率、精米率、整精米率、可溶性糖和蛋白质含量也呈下降趋势,而稻米的垩白率、垩白度和直链淀粉含量增加明显,随胁迫温度的提高和胁迫时间的延长,2个水稻品种的产量构成要素和稻米品质急剧下降。相同温度胁迫下,扬稻6号的热害指数(Index of heat sensitivity,HIS)稍低于南粳43,其中扬稻6号的产量构成要素和品质受高温的影响也稍低于南粳43,说明扬稻6号耐高温能力高于南粳43。研究结果为进一步了解高温对水稻结实和稻米品质的伤害机理,筛选耐热性强的水稻品种提供重要的理论依据。     

水分胁迫下水稻拔节孕穗期冠气温度差与产量及品质的关系

为明确不同土壤水分条件下冠气温度差与不同抗旱性水稻品种产量及品质的相互关系,本试验在大田环境下,以辽粳294、开粳1号为材料,在拔节孕穗期设置5个水分梯度处理。结果表明,水分胁迫显著影响水稻的冠气温度差,胁迫越重,冠气温度差绝对值越小;不同水分胁迫下,水稻冠气温度差日变化与气温、空气湿度密切相关;相同环境条件下,抗旱性弱的品种辽粳294的冠气温度差绝对值低于抗旱性强的品种开粳1号;水分胁迫下水稻冠气温度差绝对值与每穗实粒数、千粒重、结实率、产量、糙米率、精米率、整精米率、碎米率、食味值均呈显著正相关,与秕粒数呈显著负相关;辽粳294和开粳1号的土壤水势分别在-0.008~-0.015 MP和-0.02~-0.03 MP范围内达到水分临界水平,且此时平均冠气温度差分别维持在0.2℃和0.7℃,对产量影响不显著,说明这2个冠气温度差值可分别作为辽粳294和开粳1号在拔节孕穗期的节水灌溉指标。本研究为建立稻作节水灌溉指标,实现水稻灌溉精确定量奠定了一定的理论基础。     

利用香味基因(fgr)的功能分子标记1F/1R高效选育籼稻香型不育系

为了尝试利用分子育种技术高效选育实用性籼稻优质香型不育系,本实验对参试的13份水稻籼型(Oryzasativa ssp.indica)保持系进行了稻米香味性状测定,并采用香味基因(fgr)的功能分子标记1F/1R进行PCR分子检测,发现宜香B有浓烈香味,PCR扩增出Ⅰ型带(fgr/fgr),其余材料均为Ⅱ型带(Fgr/Fgr)。利用该分子标记,对Ⅱ-32B/宜香B配组的F1～3进行了1F/1R标记多态性鉴定,结果表明,分子标记具有共显性特性,表现为单基因控制模式。经过F2代分子标记辅助选择,F3代入选株系的香味特异性标记1F/1R纯合率高达96.0%。在F3选留的Ⅰ型纯合系基础上,结合株型、粒型、透明度、垩白度、糊化温度、直链淀粉等指标的田间和室内选择,选株与Ⅱ-32A成对交,并以后每世代保持约50～60对成对交规模,连续5代选株成对交,最终获得了一批性状稳定的优质香型不育系(保持系),暂定名为浙农香A(B)系列。实验还选取4份代表性不育系(保持系)作了较为全面的特性鉴定,结果表明,该4份不育系(保持系)的1F/1R均为Ⅰ型标记,香味明显,且株型良好、粒型细长、高透明度、低垩白、中等糊化温度、中等AC含量,是...     

红梦香文心兰萜类合成酶基因OnTPS的克隆与表达分析

单萜化合物是香味文心兰花香的主要成分.为研究文心兰单萜化合物合成的分子机理,本试验以文心兰香味品种红梦香为材料,基于文心兰转录组数据克隆获得萜类合成酶基因OnTPS,利用生物信息学方法鉴定其分子特性,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析其表达模式.结果表明,OnTPS的开放阅读框为1 797 bp,编码59...     

水稻直链淀粉含量早代定向跟踪筛选技术构建

选择直链淀粉含量适中(14%～17%)、口感好的优质水稻品种(系)作母本,直链淀粉含量较高(20%～25%)、口感较差而稻瘟病抗性好的水稻品种(系)作父本,进行杂交得F_1代种子,F_1代自交得F_2代种子,混收F_2代种子2 000粒;用冷碱液糊化法对不含胚半粒糙米进行简单碘蓝染色,然后与用国标法建立的标准色谱进行比对,鉴定出直链淀粉含量的大致范围,留下直链淀粉含量14%～17%的对应剩下含胚半粒,将其种植在稻瘟病自然诱发的田块,混收F_3代抗稻瘟病种子2 000粒,然后再通过比色法鉴定单粒的直链淀粉含量;周而复始,直至选育出稳定的优质抗稻瘟病单株,从而构建出一套简单、高效的水稻直链淀粉含量早代定向跟踪筛选技术,加快食味品质育种进程。     

一个水稻木质素单体合成突变体的鉴定及分析

在粳稻品种浙粳88经60Co-γ射线辐照产生的后代中,获得1个茎秆脆弱的水稻突变体浙粳88GH。利用m(a)ule试剂测定木质素成分,与野生型浙粳88相比,浙粳88GH的皮层和维管束木质素单体成分改变。在基因初定位基础上,利用PCR扩增和基因测序对第2条染色体90kb目标区域中候选基因进行分析,证明LOC_Os02g09490基因第1个外显子191位碱基由C突变为G。通过生物信息学方法对到LOC_Os02g09490基因的家族谱、蛋白质三维结构进行分析,并通过qRT-PCR方法检测到LOC_Os02g09490基因在浙粳88根、茎、叶中的组成型表达和在浙粳88GH中极低水平表达。构建2个亚细胞定位载体并通过农杆菌介导的方法在烟草中瞬时表达,第1次试验证明LOC_Os02g09490蛋白定位在细胞核与细胞膜。