水稻GW5基因的1212-bp Indel变异对粒形的影响

为了探明粒宽基因GW5对水稻粒形的作用,本研究利用DNA序列分析技术和PCR技术,对已测序的稻属野生种、水稻微核心种质以及2007-2013年江苏省审定的粳稻品种中GW5的变异类型进行了鉴定。研究结果表明,野生稻都含有GW5基因的1212-bp序列,但DNA序列有着明显的分化。在水稻微核心种质的籼粳亚种中,相对于GW5插入型(Ins)而言,缺失型(Del)水稻品种有着较短的粒长、较宽的粒宽、较厚的粒厚、较小的长宽比和较重的千粒质量,并且GW5基因的变异对籼亚种的粒形和千粒质量的影响均达到极显著水平。江苏省近年审定的绝大部分粳稻品种中GW5基因为缺失型。GW5基因的1212-bp Indel变异对水稻粒形和千粒质量有着不同程度的影响,这些研究结果对利用GW5的等位基因进行水稻育种有着重要的指导价值。     

水稻粒形基因GS3的功能标记开发与鉴定

籽粒的大小和形状是影响水稻产量和稻米品质的主要性状。在基因GS3序列分析的基础上,对该基因第2外显子A/C和第5外显子13 bp Indel的2个变异位点分别开发功能标记,并将其用于294份水稻微核心种质和2007—2013年江苏省审定的65份粳稻品种的基因型鉴定。研究结果表明,第2外显子的A/C变异在籼粳亚种中有着相似的分布频率,并且都对粒长、粒厚和长宽比有极显著的影响。相对于基因型C而言,基因型A在籼粳亚种中都有更长的粒长、更薄的粒厚和更大的长宽比。但是第5外显子的13 bp缺失变异只在粳稻中极低频率(0.74%)出现,属于稀有变异类型,比13 bp插入变异有着更短的粒长和更小的长宽比。这些研究结果为水稻产量和品质育种中充分利用基因GS3的优异等位基因奠定了基础。     

类重金属ATP酶基因序列遗传变异分析

OsHMA2是水稻根和地上部一个主要的Zn和Cd的转运蛋白,在水稻基因组OsHMA2位点存在OsHMA2类似基因OsHMA2-like,编码蛋白包含水稻P1B型ATP酶重金属转运蛋白的功能域。对来自世界不同稻区的27份亚洲栽培稻和8份野生稻基因OsHMA2-like编码区序列进行了测序分析,以了解水稻OsHMA2-like序列的多样性,为发掘基因资源提供信息。OsHMA2-like核苷酸序列和氨基酸序列分析表明,在471bp的编码序列内发现了6个变异位点;Tajima'sD检验表明均不显著,说明这些位点属中性进化状态;6个变异位点中,第15、78、132、214、417位点碱基不引起氨基酸的变异,而第457位的变异使得5个供试材料(1个O.nivara,4个ARO品种和1个粳稻品种)由于提前形成终止子在C末端少3个氨基酸,ARO类品种在此位点上与TRJ、IND、TEJ存在显著差异,这暗示ARO类品种可能由O.nivara演化而来。     

普通野生稻(O.rufipogon)微核心种质中广亲和基因S5~n的检测与分析

普通野生稻微核心种质中蕴含丰富的优异基因资源,是用于水稻品种改良和基础研究的重要材料。为了筛选携带广亲和基因S5n的普通野生稻种质,利用前人开发的鉴定水稻S5n基因的InDel分子标记,对107份野生稻微核心种质进行了PCR扩增和读带分析。结果筛选出3份携带S5n广亲和基因的野生稻种质,均来自海南省,该基因可能在海南完成演化。野生稻广亲和材料有助于籼粳交育种材料的创制。     

江苏省粳稻品种抗稻瘟病基因型与穗颈瘟抗性分析

稻瘟病是江苏省粳稻的主要病害,以穗颈瘟的危害最为严重,选育抗病品种是防治该病害最有效的方法。为了明确江苏省粳稻穗颈瘟的主要抗病基因以及主要粳稻品种的抗稻瘟病基因型,利用稻瘟病抗性基因Pita、Pi-b、Pi-k~h、Pi-km的功能标记对2007-2013年江苏省审定的粳稻品种进行基因型检测。结果表明:65份审定的粳稻品种中同时含有3个稻瘟病抗病基因的品种6份,占审定品种的9.2%;同时含有2个稻瘟病抗病基因的品种23份,占审定品种的35.4%;含有1个稻瘟病抗病基因的品种27份,占审定品种的41.5%;不含有这4个抗病基因的品种9份,占审定品种的13.9%。2014年穗颈瘟接种鉴定结果表明:含有3个抗病基因的6份品种均表现为抗穗颈瘟;含有2个抗病基因的品种中19份品种抗穗颈瘟,4份品种感穗颈瘟;含有1个抗病基因的品种中12份品种抗穗颈瘟,15份品种感穗颈瘟;不含有这4个抗病基因的品种中1份品种抗穗颈瘟,8份品种感穗颈瘟。相关性和回归分析结果表明:稻瘟病抗性基因Pi-ta、Pi-b、Pi-km与穗颈瘟的抗性呈正相关,相关系数分别0.81、0.11和0.15;稻瘟病抗性基因Pi-k~h与穗颈瘟抗性呈负相关,相关系数为-0.05。     

基于染色体片段置换系的野生稻粒长QTL——qGL12的精细定位

【目的】利用野生稻染色体片段置换系以及次级群体,精细定位与水稻粒长相关的QTL,发掘野生稻中影响粒长的新基因,为水稻育种提供遗传材料和基因资源。【方法】利用中国农业科学院作物科学研究所野生稻实验室已构建的野生稻染色体片段置换系群体,定位到一个与粒长相关的QTL——qGL12。在此基础上,选择粒长与受体亲本9311差异显著,且携带qGL12片段的置换系CSSL141与9311回交构建次级分离群体,设计区间内分子标记引物,筛选交换单株,结合粒型表型分析与基因型鉴定,对qGL12进行精细定位。通过扫描电子显微镜检测颖壳细胞,观察细胞的长宽变化,对定位区间内的基因进行基因注释以及测序分析,预测候选基因。【结果】根据整套置换系多个环境下的表型鉴定,qGL12初定位于第12染色体标记RM28621附近;选取携带qGL12的置换系CSSL141作为精细定位的亲本,CSSL141携带4个野生稻导入片段,在多年多点的田间试验中,CSSL141粒长、粒宽、粒重均明显高于9311;利用构建的CSSL141/9311 F2群体将qGL12定位于第12染色体标记RM5479与RM28621之间,影响粒长、粒宽以及粒重,对粒长的贡献率最高,为44.61%。在定位区间内设计了7个多态性分子标记引物,选择目标区间基因型杂合的植株种植F3,通过筛选交换单株,结合交换单株的基因型与表型,将qGL12定位于RM5479与RM28586之间50 kb区间内,为进一步缩短定位区间,在此区间内设计了4个多态性分子标记引物,选择交换单株种植下一代,筛选后得到20株交换单株,结合交换单株基因型与籽粒表型,最终将qGL12定位到第12染色体15.69 kb区间,该区间内有3个候选基因,其中Os12g39650编码一种微管蛋白,Os12g39660编码一种质膜钙转运ATP酶,Os12g39670尚未有明确功能,通过测序分析发现,Os12g39650、Os12g39660在编码区内存在变异;对亲本以及后代交换单株的颖壳细胞进行电镜扫描,发现9311颖壳细胞的长度与宽度均比CSSL141小,CSSL141/9311 F4代群体中,目标区间为野生稻基因型的交换单株颖壳细胞的长度与宽度均比目标区间为9311基因型的交换单株大,表明qGL12通过调控颖壳细胞的大小影响水稻粒长。【结论】利用野生稻染色体片段置换系,将野生稻粒长QTL——qGL12定位于第12染色体15.69 kb区间内,通过调控水稻颖壳细胞的大小影响粒长。该区间内有3个基因。来自野生稻的Os12g39650与Os12g39660与栽培稻等位基因相比,存在自然变异,确定为qGL12的候选基因。     

红莲型不育系C418A的选育及评价

为了进一步拓宽水稻不育系种质资源,利用红芒野生稻与C418杂交,连续回交转育,选育出具有野生稻胞质基因和特异亲和性核基因于一体的红莲型不育系C418A。C418A具有野生稻胞质,为水稻品种多样性和基因多元化提供了丰富的胞质基因,又具有C418的特殊亲和细胞核基因,可提高籼粳2个亚种的亲和力,是籼粳杂交育种优异胞质不育种质资源。     

野生稻种质在高大韧稻选育中的应用与展望

[目的]概述野生稻种质在水稻育种上的应用。[方法]在提出高大韧稻的育种理论和发展阶段的基础上,回顾了野生稻种质资源在水稻育种上的应用,重点阐述了1980~1997年高大韧课题组直接利用优异野生稻种质进行高大韧稻育种的主要研究成果。[结果]利用野生稻选育高大韧稻,首次成功向恢复系大规模地导入野生稻细胞核基因,获得野栽型强优恢复系。共获得测25、测253、测781、测258、测1012等5个优良恢复系,育成17个杂交水稻新组合,其中博优253为国家审定品种。将野生稻细胞核基因通过远缘杂交引入恢复系,拓宽恢复系遗传背景。选育遗传背景特异的优良恢复系是新恢复系选育的有效途径。[结论]高大韧稻育种是今后水稻育种的重要方向。     

京津唐稻区国审粳稻品种情况及其系谱分析

为推动京津唐稻区水稻育种进步,分析了2005-2014年通过国家审定的适宜京津唐稻区种植粳稻品种的产量、品质、抗性情况及其品种系谱。结果表明,审定的26个品种包括19个常规粳稻、7个杂交粳稻,涉及45个亲本。杂交育种和杂种优势利用是京津唐稻区的主要育种方法。以喜峰衍生常规粳稻品种10个,以农林8号衍生常规粳稻品种5个。审定的杂交粳稻品种全部为BT细胞质三系杂交粳稻,所用6个不育系均直接或间接来自于屉锦A;7个恢复系中,以湘晴为骨干亲本衍生3个,以C57为骨干亲本衍生4个。     

田间表现高抗条纹叶枯病新品种——徐稻3号

徐稻3号系江苏省徐州市农业科学院水稻室育成的优质高产粳稻新品种，2003年通过江苏省品种审定，定名徐稻3号(品种审定号苏审稻200306)．徐稻3号属中熟中梗稻品种，是江苏省重点推广和良种补贴的水稻品种之一，2004年，连云港市新兴农资有限公司与江苏省徐州市农业科学院联姻结成友好合作单位，买断了“徐稻3号”独占生产、经营许可权．     

水稻白叶枯病抗性基因Xa23的分子标记优化及应用

结合生物信息学的方法,对水稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)抗性基因Xa23的标记C189进行了改良和优化,获得了测序品种日本睛中C189电子克隆的序列,设计改良的分子标记,命名为P23.用P23扩增36个水稻亲本和200份中国栽培稻微核心种质材料,研究了该分子标记的稳定性和...     

水稻粒质量和粒形QTL定位及粒长位点qGL3.2的鉴定

[目的]通过水稻粒质量和粒形相关基因的QTL分析,挖掘普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)中优异基因,为高产水稻资源的鉴定与品种改良提供研究基础和创新材料。[方法]以籼稻品种‘9311’为受体亲本,普通野生稻为供体亲本构建的染色体片段置换系群体为研究材料,考察2015、2016和2017年水稻种子千粒质量、粒长、粒宽和长宽比等性状,利用QTL IciMapping 4.1软件对控制籽粒大小的QTL进行定位分析。并利用‘9311’与小粒家系Q8衍生的次级F_2群体验证第3染色体1个效应明显的QTL(qGL3.2)。[结果]3年共定位到16个QTL,分布于第2、3、6、8和11染色体上,解释遗传变异的4.52%～13.08%。‘9311’与Q8家系衍生的次级F_2群体验证了标记Indel3-17和RM3646之间qGL3.2位点的真实性,其对千粒质量、粒宽和长宽比的贡献率分别为33.18%、8.76%和59.92%;对粒长的效应尤为明显,LOD值高达39.29,可解释表型变异的贡献率达61.43%。精细定位和测序分析表明qGL3.2在基因Os03g0407400编码区发生1个C-A的替换,导致蛋白翻译提前终止。对130份种质资源等位变异类型和籽粒长度的分析表明C-A等位变异与粒长高度相关。[结论]qGL3.2位点Os03g0407400基因C-A突变对水稻粒质量和粒形有重要影响,这为该基因的进一步育种利用和分子标记辅助选择提供依据。     

基于基因组数据库的杂草稻叶绿体分子标记开发

[目的]杂草稻的起源与演化是一个未澄清的热点问题,分子标记技术是最重要的研究手段之一。由于已经应用的分子标记数量有限,与栽培水稻缺乏特异性,因此探索新的分子标记仍然十分必要。[方法]使用网络基因组数据库中13份栽培水稻和野生稻叶绿体全基因组序列进行比对和分析,针对其中的高频变异区域设计标记引物,进而对60份杂草稻样品的标记区域测序并进行多态性验证。[结果]13份样品叶绿体全基因组中存在1020个单核苷酸多态性(SNP)位点,111个插入/缺失(InDel)位点,表现出丰富的遗传变异;选定其中3个高频变异区域,分别针对trnG-trnfM基因间区、psbM-trnC基因间区和trnT-trnL基因间区设计了3对引物,对60份杂草稻材料进行了检测,发现3个片段总长1966bp,共存在7个SNP位点,6个InDel位点,总变异序列长度为34bp,占序列总长的1.73%。系统发育树结果显示,60份杂草稻被划分为4个类群。另外,将网络数据库中的13份栽培水稻和野生稻数据进行分析,发现不同栽培稻和野生稻的籼粳类型分别被聚到杂草稻的相应类群中。[结论]所开发的3对叶绿体分子标记可以对上述杂草稻进行良好的分类,因此可以作为研究杂草稻遗传多样性及演化的分子标记。     

粳稻种质资源籼粳属性鉴定及其对表型性状的影响

[目的]针对当前江西省发展粳稻生产急需本土化优质粳稻品种的现状,为明确籼粳基因频率与表型性状之间的相关性,筛选出适用于江西粳稻育种的优质粳稻核心种质.[方法]利用30对InDel籼粳特异性标记对来自国内外的360份优异粳稻资源进行籼粳属性分析,并调查结实率、理论产量、粒型等8个表型性状,分析籼型基因频率与表型性状两者之间的相关性.[结果]360份优异粳稻资源中有典型粳稻312份、粳稻42份、偏粳型5份、偏籼型1份.籼型基因频率与表型性状的相关分析结果表明,籼型基因频率与4个表型性状呈极显著相关(P<0.01),与3个表型性状呈显著相关(P<0.05),说明粳稻种质资源籼粳属性与表型性状间存在高度的相关性.[结论]引入10％左右的籼型血缘可能有利于控制其对粳稻产量的负面作用,最终选取123份粳稻种质作为江西省粳稻育种核心亲本,为有效且合理地用粳稻资源用以改良水稻品种提供理论依据及育种材料.     

水稻淀粉合成相关基因分子标记的筛选与利用（英文）

利用分子标记检测的方法,对不同水稻品种间的淀粉合成相关基因的基因型进行了系统筛选。结果显示,淀粉合成相关基因在籼粳亚种间表现出较好的多态性,在籼稻品种内存在较大变异,但在粳稻品种内较为保守,籼稻品种9311和明恢63的基因型更接近于粳稻品种;在28个粳稻亲本中检测到6个淀粉合成相关基因存在着2种或3种等位基因型。利用在关东194和武粳13之间具有多态性的可溶性淀粉合酶基因SSIIa和SSIIIa的分子标记,在其杂交组合衍生的88份粳稻品系中检测到2个基因的4种基因型。     

湖南野生稻抗病性评价与种质创新

通过对湖南野生稻资源的白叶枯病和稻瘟病抗性评价，发掘出全生育期抗白叶枯病的野生稻种质4份，抗白叶枯病兼抗稻瘟病的野生稻种质2份。对其白叶枯病抗性遗传分析的结果表明，茶陵野生稻C15和江永野生稻G20、G22对白叶枯病的抗性由一对显性基因控制。通过栽、野杂交和复交，育成具有野生稻白叶枯病抗性基因、米质优的栽培稻新种质6个。     

抗条高产优质粳稻——华粳7号

华粳7号于2010年通过江苏省农作物品种审定委员会审定(审定编号:苏审稻201010),由江苏省大华种业集团有限公司以武育粳3号与镇稻88配组,于2004年育成,属迟熟中粳稻品种,并作为该公司今年隆重推出的水稻新品种。该品种抗条、抗倒,产量高,熟期早,米质优,适宜江苏省苏中及宁镇扬丘陵地区种植。     

用SSR标记比较亚洲栽培稻与普通野生稻的遗传多样性

 用 30对SSR引物比较了 5 2份不同生态型的栽培稻和 34份不同省 (区 )的普通野生稻 (简称CWR)的遗传多样性 ,发现在 2 84条多态性带中 ,有栽培稻特异带 15条 (5 .2 % ) ,普通野生稻特异带 117条 (41.2 % ) ,栽培稻与普通野生稻的差异主要来自野生稻。栽培稻和普通野生稻的平均基因多样性分别为 0 .6 7和 0 .9,每一位点在栽培稻中的等位基因平均为 5 .3,而在野生稻中平均为 9.6 ,栽培稻中的等位基因数仅为野生稻的 6 2 % ;野生稻材料间的平均遗传距离为 0 .80 11,远大于栽培稻品种之间的 0 .6 6 0 3,说明野生稻的遗传多样性大于栽培稻。此外 ,籼稻品种与粳稻品种之间的平均遗传距离也明显大于籼、粳亚种内品种间的遗传距离 ,表明籼粳分化是亚洲栽培稻遗传分化的主流。聚类分析结果表明 ,SSR标记既能较好地将栽培稻与野生稻分开 ,又能较好地进行籼粳稻的分类。     

江苏省部分粳稻品种对条纹叶枯病的抗性鉴定及分子检测

为明确江苏省近年生产上主栽的粳稻品种对条纹叶枯病的抗性来源,探讨采用与抗条纹叶枯病基因Stv-b~i共分离的SCAR标记进行分子标记辅助育种的可行性.本研究以抗条纹叶枯病的日本粳稻品种关东194和感条纹叶枯病的梗稻品种武育粳3号为对照,对江苏省近年来育成的28份粳稻品种对条纹叶枯病的抗性进行了田间鉴定,并利用与 Stv-b~i共分离的SCAR标记对供试材料进行分子检测,同时对抗病品种的亲本来源进行了系谱追踪.结果显示,与Stv-b~i共分离的SCAR标记能准确鉴定含该基因的抗性品种,该标记可用于标记辅助选择育种.系谱分析证实江苏省大部分抗性粳稻品种如镇稻88、徐稻3号、南粳46等均含有来自籼稻Modan和Mudgo的Stv-b~i基因;而不含Stv-b~i基因但对条纹叶枯病抗性较好的粳稻品种如扬辐粳8号、淮稻9号和淮稻11号则可能具有其他抗源.表明生产上利用的主栽粳稻品种条纹叶枯病具有多种抗源,对聚合不同来源的抗性基因及培育持久抗性的水稻品种具有重要意义.     

广东野生稻种质资源保护与育种利用

野生稻是水稻新品种选育的重要基因来源。广东自1978—1980年开展首次全国野生稻资源普查搜集以来,在野生稻种质资源保护和利用方面取得显著成效：在广州建立了国家野生稻种质资源圃和广东省水稻种质资源库,目前入圃种植保存野生稻资源5 188份、繁殖种子入库保存4 000余份,涵盖20个野生稻种;在广州和茂名各建立了1个普通野生稻原生境保护区;形成了种茎入圃、种子入库保存及原生境保护相结合的野生稻资源保护体系。利用广东野生稻资源直接或间接育成156个品种通过国家、省、地品种审定,其中18个通过国家品种审定,而且大部分品种米质达到国标、部标或省标优质3级或以上等级,说明野生稻资源在优质稻品种培育中发挥着重要作用。但广东野生稻种质资源保护与育种利用工作仍存在以下主要问题：野生稻原生境保护区布局不全面,野生稻自然生存呈现濒危趋势;野生稻资源鉴评设施设备条件不完善,深度鉴评基础薄弱,影响野生稻资源充分利用。建议加大野生稻保护与鉴评经费投入,加强野生稻原生境保护区规划建设和管理,加强野生稻资源优异种质创新、育种新材料创制和相关应用基础研究,以促进野生稻资源保护和育种利用取得更大成效。