水稻粒长基因GS3的功能基因标记鉴定

为了研究水稻粒长基因GS3的功能基因标记,建立水稻分子标记辅助育种技术体系,利用GS3特异引物对13个水稻长粒品种和9个短粒品种进行多态性扩增,回收特异性产物并测序,通过分子生物学比对分析寻找控制水稻长、短粒的功能基因标记。结果表明:在26对GS3特异性引物中,有4对引物扩增出多态性条带,分别是HGS3F3R3、HGS3F7R7、HGS3F10R10和HGS3F15R15,共产生10条多态性带,其中多态比率分别为33.3%、83.3%、50.0%和66.7%。通过NCBI Blast序列比对,确认了GS3功能基因的标记。     

水稻粒长基因qGL3功能标记的开发与鉴定

基于基因组DNA序列和PCR分析,对稻属已测序的野生稻、294份水稻微核心种质和2007~2013年江苏省审定的65份粳稻品种中粒长基因qGL3的变异类型进行鉴定。结果表明:稻属不同野生稻均含有基因qGL3的同源序列,但进化树显示其序列存在明显的分化;基于基因qGL3第10外显子的A/C功能变异开发了易于操作的dCAPS标记,并发现在水稻微核心种质中只有1个品种为A型(qgl3基因型),其余品种均为C型(qGL3基因型),表明碱基A变异为稀有变异;江苏省近年来审定的65份粳稻品种基因型均为qGL3。     

水稻粒长粒重主效基因GS3的功能标记开发与利用

【目的】开发控制水稻粒长和粒重的主效基因GS3的功能标记,并用于对广西晚稻主栽亲本美B的粒长改良,以期获得粒长增加的优良水稻亲本材料。【方法】根据短粒杂交稻亲本美B与长粒亲本宜香B在GS3基因序列的差异,开发GS3基因的功能分子标记M-GS3。利用宜香B为供体亲本,美B为受体亲本和轮回亲本,进行杂交和回交。在利用标记M-GS3对24份水稻亲本及BC_2F_7群体材料进行了基因分型检测,并对它们的粒长进行了测量。【结果】利用M-GS3对24份水稻亲本材料进行检测,发现在11份材料中含有GS3长粒等位基因,其余13份水稻亲本为GS3短粒等位基因,与24份水稻亲本的粒长表型一致。根据美B和宜香B的BC_2F_7群体材料基因分型的结果及粒长表型鉴定,筛选到10株农艺性状与美B接近,粒长大于9.5 mm的株系,其千粒重、粒长和长宽比均显著高于美B,而株高、有效穗数、穗长和结实率等性状与美B接近。【结论】标记M-GS3能有效检测出水稻亲本材料及育种群体中的GS3长粒等位基因。利用GS3基因进行水稻粒长改良,能有效提高被改良材料的粒长和千粒重。     

水稻粒长基因GS3和qGL3功能标记的设计及应用

水稻粒型是与其产量直接相关的重要性状。在前期研究证实来源于特大粒水稻TD70和籼稻品种Kasalath的重组自交系(RIL)群体中检测到已克隆的粒长GS3和q GL3基因的基础上,通过TD70和Kasalath的GS3、q GL3基因序列差异分析,设计功能标记,检测240个RILs和不同粒长的6个粳稻、9个籼稻中GS3、q GL3基因类型及其效应。结果显示:TD70和Kasalath中的GS3基因和q GL3基因分别在第2外显子上的编码区+165位置和第10外显子上的编码区+1 092位置存在一个由碱基C到碱基A的单核苷酸替换,据此设计了四引物扩增受阻突变体系(Tetra-primer ARMS-PCR)标记,TD70的GS3和q GL3基因分别扩增为270 bp和145 bp条带及448 bp和288bp条带,Kasalath的GS3、q GL3基因分别扩增为270 bp和175 bp条带及448 bp和216 bp条带;240个RILs中含有GS3-T和q GL3-T基因的株系61个,含GS3-T和q GL3-K的株系48个,含GS3-K和q GL3-T的株系17个;不同粒型基因组合的粒长存在显著差异,表现为GS3-T+q GL3-TGS3-T+q GL3-K或GS3-K+q GL3-TGS3-K+q GL3-K;长粒型的1个粳稻和5个籼稻品种的GS3基因表现为TD70带型,短粒型的5个粳稻和4个籼稻品种的GS3基因表现为Kasalath带型;所有水稻品种的q GL3基因均表现为Kasalath带型。表明开发的GS3和q GL3基因功能标记是有效的,可用于水稻分子标记辅助育种。     

基于PARMS技术的水稻粒形基因GW8分子标记的开发

【目的】开发水稻粒宽调控基因GW8的荧光分子标记,为快速、准确鉴定其基因型提供技术支持。【方法】通过与宽粒亲本GW8基因序列进行比对可知,窄粒杂交稻亲本美B的GW8基因序列在第二内含子有2个碱基缺失差异的特性之一,据此结合五引物扩增受阻突变体系技术,建立GW8基因荧光分子标记PM-GW8。【结果】利用荧光分子标记PM-GW8对42份籼稻亲本材料进行鉴定,仅在美B中检测到有2个碱基缺失的荧光信号。对亲本材料的谷粒宽度进行测量,其中美B的粒宽相对其他品种较窄,验证了该分子标记检测GW8的基因型与粒宽表型相符合。【结论】GW8荧光分子标记PM-GW8能快速检测水稻是否存在2个碱基缺失的GW8基因,为利用分子标记辅助选择改良水稻粒宽提供高效、可靠的基因分型技术。     

利用水稻功能基因SSR标记鉴定水稻种质资源

 利用 16对水稻功能基因的SSR引物研究了 2 3份世界 5个国家不同来源的水稻种质资源的遗传多样性 ,共检测出 78个等位基因变异 ,每对引物可检测 2～ 10个等位基因变异 ,平均为 5 .2个 ,品种间遗传相似系数在0 .13～ 0 .6 4之间。UPGMA聚类分析表明 ,在相似系数 0 .13处可以将材料分为 2大类 ,来自巴西、日本和中国的粳稻全部聚为第Ⅰ类 ,巴西陆稻和原产科特迪瓦的陆稻聚在第Ⅰ类的第三小群 ;第Ⅱ类全为籼稻 ,来源于巴基斯坦的籼稻和 1个来源于韩国的籼稻分布在第Ⅱ类 ,说明水稻功能基因在不同亚种、不同产地来源和不同生态类型的水稻之间存在差异 ,也进一步证实水稻功能基因的SSR标记是研究水稻种质资源分类、地理分布、生态类型和系谱分析的有效工具。     

极端粒形水稻品种GS5基因的序列及效应分析

为明确粒型控制基因GS5在2种极端粒型水稻中的序列差异和作用,本研究利用极端大粒型水稻品种TD70和小粒型水稻品种Kasalath对粒宽控制基因GS5进行了克隆和序列分析,根据序列比对结果设计分子标记,用来区分不同来源的GS5基因,并结合重组自交系的粒型信息分析该基因对粒型的调节作用。结果显示,该基因包含10个外显子和9个内含子,与TD70的GS5基因相比,Kasalath的GS5基因第1外显子上编码的第31位氨基酸由甘氨酸变成丙氨酸,同时在第36、37位缺失2个甘氨酸。以这2个氨基酸的缺失为基础,设计简单重复序列(SSR)分子标记并在2个品种及其重组自交系(RIL)中进行了验证。利用该标记可以在含有GS5-T的品种中扩增出216 bp的片段,在含有GS5-K的品种中扩增出210 bp的片段。对重组自交系的检测结果显示,含有GS5-T基因的株系有122个,含有GS5-K基因的株系有118个。含GS5-T基因的株系平均粒宽比含GS5-K基因的株系平均粒宽高出0.47 mm,千粒质量高出2.87 g,说明GS5是水稻粒宽性状的主效调控基因。     

利用GS3基因功能性分子标记改良水稻粒型的研究

以长粒品种‘三粒寸'‘IAC1246'‘JAPPENI TUNGKUNGO'和‘MIGA'作为供体亲本,以优良选系SAGC-4作为受体亲本,进行杂交和连续回交,利用GS3基因的功能性分子标记SF28进行BC_1F_1和BC_2F_1的分子标记辅助选择。在不同BC_2F_1单株派生的BC_2F_2分离群体中,观察到粒长性状的典型双峰分布或单峰连续分布。结合田间农艺性状考察,选出89个具备细长粒型且综合农艺性状良好的单株,其中4个优良单株的平均粒长从原始受体亲本的8.32 mm增加至9.84 mm左右,平均长宽比由原来的2.61增加至3.00。结果表明:GS3基因具有控制粒长和长宽比的较大遗传效应,对该基因进行分子标记辅助选择可快速改良亲本的粒型性状。     

水稻粒形控制基因研究进展

粒形是影响水稻产量和品质的重要农艺性状,受多个数量性状位点（QTLs）控制。随着功能基因组学的 快速发展和新一代测序技术的出现,目前已经定位400 多个与水稻粒形相关的QTLs,并已克隆了一些水稻粒形控制 基因。综述了水稻粒形的影响因素以及重要的粒形基因的克隆与功能分析。     

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.     

水稻半矮秆基因sd1功能标记的开发与利用

开发利用已克隆的水稻株高相关基因的分子标记用于分子育种,对水稻理想株型的育种具有十分重要的意义。通过开发水稻半矮秆基因sd1的功能标记,利用该标记对国内外99份水稻品种的sd1基因位点进行了分子检测,为分子标记辅助选择育种提供了有利工具。     

水稻低温应答基因OsLCL3的分离与功能鉴定

为探明水稻响应低温的分子机制,改良水稻对低温的抗性,从水稻低温诱导表达谱中挑选了1个受低温诱导的基因OsLCL3,通过实时定量PCR和启动子驱动GUS报告基因转化水稻的方法验证其功能。对OsLCL3进行同源蛋白搜索,发现它属于DUF761超家族,并对这个超家族中的部分蛋白序列进行了系统树分析;通过水稻原生质体瞬时表达系统,初步确定OsLCL3蛋白定位于细胞核和细胞质中。在水稻中超量表达OsLCL3基因,并对转基因植株进行低温胁迫处理,发现超量表达OsLCL3的植株在低温胁迫下的电导率显著低于野生型对照植株,胁迫后超量表达植株的存活率显著高于野生型对照植株。结果表明,OsLCL3可能在水稻对低温的应答中起着重要作用。     

水稻Wx基因微卫星标记的开发与利用

稻米的直链淀粉含量主要受耽位点控制。该基因座位的多样性及与直链淀粉含量的显著相关性已被众多研究者证实。本文报道耽基因内的一个新微卫星标记RA19。分析表明,利用该引物进行PCR扩增的产率和效率都明显高于微卫星标记“484／485”。进一步以本课题组育成的具有中等直链淀粉含量、抗穗发芽特性的保持系K81为优质基因供体,以籼型保持系川香29B、IR58025B、博ⅢB等为受体品种杂交、回交并自交,借助微卫星标记RA19辅助选择耽基因型,改良了受体保持系的直链淀粉含量。     

水稻广谱抗稻瘟病基因PigmR功能标记的开发及应用

【目的】稻瘟病是世界上最严重的水稻病害之一。通过功能标记的开发,为加快广谱持久抗稻瘟病基因PigmR在水稻育种中的应用提供依据。【方法】利用Snapgene 2.3.2软件分析PigmR的碱基变异特征,用Oligo 7设计特异功能标记。为了避免因PCR扩增失败引起的假阴性,设计扩增内参基因Actin1的引物作为参照,对功能标记进行优化。用功能标记对水稻亲本材料、丽江新团黑谷的单基因系材料、育种中间材料和南粳53045/谷梅4号BC₁F₃群体株系进行鉴定。稻瘟病鉴定的供试菌株为江苏省稻瘟病代表菌株（2018-4、2018-65、2018-102、2018-222和2018-241）的混合菌。将供试菌株移植RCA培养基上,25℃培养7 d,用黑光灯照射72 h,待稻瘟病菌产生孢子后,再用无菌水洗下,配成10×10倍显微镜下每视野30—40个孢子的悬浮液。于水稻抽穗前3—4 d注射混合菌株,每穗注射1 mL菌液,做好标记。在水稻灌浆饱满后进行抗性调查。【结果】根据PigmR与PigmS、Pigm-R4序列比对及差异分析,设计了8对分子标记引物。通过分子检测,筛选获得的PigmR功能标记GMR-3,能特异扩增来源于谷梅4号的PigmR,获得98 bp产物,而不携带PigmR扩增不出产物。以不同浓度配比优化GMR-3与内参基因Actin1检测引物Actin1-1,发现以0.4 μmol·L ^-1 GMR-3与0.1 μmol·L ^-1 Actin1-1组合浓度扩增出PigmR和Actin1特征条带的效率相当,效果最优,将该标记命名为GMRA。用该标记扩增水稻样品,携带PigmR的样品能扩增出146和98 bp条带,不携带PigmR的样品仅能扩增出146 bp条带。利用GMRA标记检测229份水稻材料,只有谷梅4号能扩增出146和98 bp条带,其他籼稻和粳稻均只能扩增出146 bp条带。进一步对29份丽江新团黑谷的单基因系材料进行检测发现,GMRA标记能有效区分PigmR与Pi9、Piz、Piz-t等同源性较高的基因,有很好的特异性。利用GMRA标记,从240份育种中间材料中筛选到3份携带PigmR的材料,可作为该基因的供体材料。利用该标记进行分子标记辅助选择,将PigmR通过回交转育到优质食味粳稻南粳53045。对南粳53045/谷梅4号BC₁F₃群体单株进行分子标记检测及稻瘟病人工接种鉴定,发现携带PigmR的单株均表现为抗或中抗,不携带PigmR的单株均表现为高感,表明导入PigmR能显著改良南粳53045的穗颈瘟抗性。【结论】PigmR的功能标记能有效用于抗稻瘟病遗传改良和资源筛选。     

外源基因导入后水稻粒形的变化

利用6个供体亲本与1个受体亲本一一对应杂交,而后进行反复回交,比较了后代稳定品系与亲本之间的粒形变化。结果表明,3个千粒重小于受体亲本的供体亲本后代,千粒重都有不同程度的增大,主要原因是粒形增宽。3个千粒重大于受体亲本的供体亲本后代,其中2个千粒重降幅较大(1个稍有增加),主要原因是粒形变短。     

水稻矮杆小粒突变体dsg1的表型鉴定及粒形基因精细定位

粒形是评价水稻产量和品质性状的重要指标之一,其分子机制研究对水稻（Oryza sativa）遗传改良及品种培育有重要意义。利用EMS诱变粳稻品种TB309获得了一个矮杆小粒的突变体dwarf and short grain (dsg1)。与野生型相比,突变体dsg1株高较野生型显著降低20.35%,其矮化表型由穗长和节间长度缩短缩短所致。突变体的籽粒粒长、粒宽和粒厚分别减少15.53%、10.45%和7.26%。将突变体dsg1与9311进行杂交,获得F2群体进行表型考察和遗传分析,F2代出现表型分离,正常粒长与dsg1突变体的粒长比例符合3:1,说明该粒长突变基因是由隐性单基因控制。利用图位克隆的方法,将突变基因定位于水稻第4染色体分子标记ID2798与ID2803之间52.28 kb的区间内,并利用Gramene数据库对定位区间进行基因预测,发现该区间存在11个基因,这为该突变基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa7共显性功能标记的开发与应用

【目的】对水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa7进行精准检测和世代跟踪,通过分子标记检测Xa7基因材料的纯合或杂合型。【方法】根据Xa7、xa7和无等位基因型序列的差异,通过Premier 5软件设计了含4条引物Xa7-F、Xa7-R、Xa7null-F、Xa7null-R的功能标记Xa7fun,且采用PCR方法分别对不同遗传资源材料进行分子标记特异性检测和验证,自然高温下于孕穗期对含Xa7基因的3份杂交改良系及亲本采用剪叶接种法接种7个白叶枯病菌菌株进行抗性鉴定,并于成熟期考察记录其农艺性状。【结果】分子标记特异性检测结果表明,Xa7基因纯合型材料R084可扩增出大小为91 bp的条带,无等位基因型材料Nip可扩增出大小为153 bp的条带,杂合体Nip/R084可扩增出大小为91 bp、153 bp的条带,共显性标记Xa7fun得到的电泳条带与引物设计时预测的目标片段完全吻合;18份不同类型的种质资源均未扩增出91 bp大小的功能条带,说明这些材料均不含Xa7基因;杂交改良系Ry-1、Ry-2、Ry-3均仅含有91 bp大小的功能条带,表明Xa7基因纯合;在高温下,华占对7个菌株表现为高感...     

水稻OsNRAMP5基因低镉积累突变位点功能标记的开发与验证

为了对水稻低镉积累基因进行精准检测和世代跟踪,提高低镉积累水稻品种的分子标记辅助育种(MAS)选育效率,基于籼稻品种9311及其低镉积累突变体lcd1材料7号染色体上OsNRAMP5基因第7外显子单核苷酸的突变,参照四引物扩增受阻突变PCR(Tetra-primer amplification refractory m...