水稻近等基因系构建及应用研究进展

近等基因系是作物遗传育种研究中常用的遗传群体,具有遗传背景简单的特点。介绍了回交转育、从突变体中和高世代群体中分离以及其他综合方法等构建水稻近等基因系的方法,综述了近等基因系在水稻基因定位、基因效应研究、品种选育、生理机能和重要农艺性状鉴定等方面的应用情况。     

粳稻恢复系条纹叶病抗性的定向改良

在对20个粳稻恢复系进行条纹叶枯病抗性鉴定的基础上,选择感水稻条纹叶枯病的优良粳稻恢复系宁恢8号为母本,与抗条纹叶枯病的日本粳稻品种关东194杂交,以宁恢8号为轮回亲本进行回交,利用与条纹叶枯病抗性基因Stv-bi共分离的SCAR标记对回交后代进行辅助选择,将Stv-bi转育到优良恢复系宁恢8号中,培育抗条纹叶枯病的粳稻新恢复系。     

水稻广谱抗瘟基因Pigm紧密连锁分子标记开发及其育种应用

根据广谱抗瘟基因Pigm精细定位结果,筛选获得共显性InDel标记DG-3在Pigm基因供体亲本谷梅4号与9个籼稻受体亲本之间存在明显且稳定的多态性。在T98B×谷梅4号和R640×谷梅4号2个组合的BC1F1群体中随机取单株进行稻瘟病抗性表型及基因型分析,结果表明,无论是田间病圃鉴定,还是室内接种鉴定,分子标记DG-3对这2个组合回交群体的抗稻瘟病表型选择效率达95%以上,说明DG-3与Pigm基因紧密连锁。在此基础上,采用分子标记辅助选择与回交育种相结合的方法,利用DG-3在9个组合的回交群体中选择含有目的基因的单株分别与相应轮回亲本逐代回交,分别获得了9个组合的BC3F1群体,为进一步连续回交定向改良轮回亲本的稻瘟病抗性奠定了基础。     

温室条件下抗除草剂转基因水稻与杂草稻杂交和回交后代的适合度分析

在温室条件下,将抗除草剂转基因水稻Y0003和99-1与马来西亚杂草稻和国内安徽塘稻人工授粉获得的携带抗性基因的F1、F2与相应杂草稻回交,统计回交结实率和携带抗性基因的比例,并对携带抗性基因的杂交/回交代的适合度进行了测定,综合判断抗性基因漂移的风险。研究表明,在人工授粉的条件下,携带抗性基因的杂交代都能与相应的杂草稻回交并结实,结实率为15%～60%。F1的种子绝大多数都对草丁膦表现出了良好的抗性,F2和回交代分别表现为3∶1和1∶1的抗性分离比例,符合孟德尔遗传规律。适合度研究表明,杂交代、回交代与相应的杂草稻相比没有明显差异,大多数的杂交种的适合度和回交代相差不大,个别杂交代的适合度没有回交代高。以上研究结果表明在无除草剂选择压下,携带转基因水稻Y0003和99-1的抗性基因的2种杂草稻的杂交和回交后代有在适宜环境条件下生存定植的可能性。     

一个水稻卷叶基因rl(t)的精细定位

 叶片适度卷曲是水稻理想株型塑造的重要组成部分。卷叶基因rl(t)在杂合状态下可使叶片适度卷曲,增加水稻产量,具有较高的育种利用价值。以卷叶珍汕97B\[携带rl(t)基因\]与平展叶品种奇妙香（轮回亲本）杂交并回交的BC5F3和BC5F4为定位群体,在前人关于rl(t)的定位区间内设计了15对多态性分子标记,将rl(t)精细定位于第2染色体上分子标记P95053和P113.6之间的11 kb范围内,遗传间距约0.04 cM。区间内只包含1个释义基因,预测编码GL2类同源异型结构域,属于同源异型盒家族中的HD GL2类（也称为HD ZIP Ⅳ）转录因子。卷叶基因rl(t)的精细定位为克隆目标基因和研究其调控机理奠定了基础。     

基于QTL-Seq的水稻抗细菌性条斑病QTL定位

【目的】发掘水稻抗细菌性条斑病新基因，丰富抗病基因资源，为水稻抗细菌性条斑病基因克隆及分子育种提供依据。【方法】以抗病材料广西普通野生稻WP1和感病品种9311及其衍生的F8:9代RIL群体为研究材料，利用QTL-Seq初定位与细菌性条斑病抗性相关的区间，之后利用QTLIciMapping4.1进行复合区间作图以验证结果并精细定位。【结果】分别在第4、8、10染色体上鉴定了一个与细菌性条斑病抗性相关的位点，复合区间作图验证了第4染色体抗细菌性条斑病QTL位点qBLS4.1，表型贡献率和LOD值分别为10.65%和5.03，并进一步将qBLS4.1精细定位在521kb的范围内。抗感亲本序列比对分析发现，在41个基因的编码区共有252个非同义突变，可能与细菌性条斑病抗性相关。【结论】通过QTL-seq分析结合复合区间作图法可以更快速高效地对水稻QTL进行定位，鉴定了一个抗细菌性条斑病性QTL新位点qBLS4.1，为水稻抗细菌性条斑病新基因鉴定与克隆奠定基础。     

水稻品种Cas209抗白叶枯病遗传

研究了水稻品种Cas209对菲律宾稻白叶枯病菌群Ⅱ代表菌系Pvo86的抗性遗传方式。对Cas209与感病品种杂交的F_1、F_2、和回交群体的分析,揭示了Cas209抗性由单一的显性基因所控制。连锁关系试验表明,这一新鉴定的显性基因与Xa-4连锁,重组值为27.4％,但与xa-5是独立的。这个新的抗白叶枯病基因定为Xa-10。     

水稻短根突变体ksr1的遗传分析和基因定位

从甲基磺酸乙酯诱变的Kasalath突变体库中,在苗期筛选到一个水稻短根突变体 ksr1,6 d苗龄时该突变体的根长只有野生型的20%左右,遗传分析表明该突变性状由一对隐性核基因控制.利用突变体与粳稻日本晴杂交发展的F2群体对突变基因进行了定位分析,初步定位结果显示目的基因 KSR1 与第4染色体上SSR标记RM1223连锁.在该标记附近进一步发展了8对SSR标记和2对InDel标记,将突变基因定位于InDel标记4-24725K和SSR标记RM17182之间,该区段物理距离为155 kb.     

水稻抽穗期基因的精细定位、克隆和生物学功能分析

介绍了水稻抽穗期QTL研究的进展,在相同亲本日本晴/Kasalath衍生的不同类型的多个群体中,共检测到15个QTL;应用高世代回交后代,精细定位了其中8个QTL;将在初步定位时同一区间检测到的1个控制种子休眠期QTL(Sdr1)和1个抽穗期QTL (Hd8),分解为两个紧密连锁的基因;将经过精细定位表明可能具有双重功能的单个孟德尔因子Hd3,分解为两个功能不同的紧密连锁的基因Hd3a和Hd3b;根据QTL近等基因系的光周期反应以及这些座位间上位性互作的研究,明确了其中6个QTL的生物学功能;应用图位法克隆了其中3个QTL,研究了它们的表达和调控,并与拟南芥的同源基因进行比较。为水稻其他数量性状以及其他作物数量性状的遗传学研究,提供了一个范例。     

大豆霜霉病(Peronospora manschurica)抗病性遗传分析

本研究于田间以种植感病品种病粒为感染行,并以田间采集的菌孢子进行接种的方法,对1984年配制的4个杂交组合和1988年配制的4个杂交组合与5个回交组合的F_1、F_2、F_3和B_1代抗感病性进行研究。调查分析表明:大豆霜霉病是由单基因控制的简单遗传,F_1代抗病性为完全显性,F_2代抗病单株与感病单株按3:1分离F_3代出现抗病系和抗病分离系,两类系的比例为1:2。F_1代与感病亲本回交,回交一代抗病与感病单株分离比例为1:1。F_1代与抗病亲本回交,回交一代表现抗病。     

粳稻SSR连锁图谱的构建及恢复系卷叶性状QTL分析

  调查了粳稻品种秀水79 (P1)与粳稻恢复系C堡 (P2)及其衍生的254个重组自交系的SSR标记基因型和两个环境下主茎剑叶卷曲度,构建了该组合的SSR标记连锁图谱并分析了剑叶卷曲度QTL及其与环境的互作。在检测的818对SSR引物中,有90对引物在P1与P2之间扩增出多态性条带。单标记回归分析显示有12个标记在两个环境下均显示与剑叶卷曲度呈极显著相关。74个信息位点构成的连锁图谱全长744.6 cM,位点间平均图距10.1 cM。利用两种分析软件 WinQTLcart 2.5和QTLNetwork 2.0共同检测到3个QTL (qRL 1、qRL 7和qRL 8 1),其中qRL 8 1是新发现的,在两个环境下贡献率分别为15.5%和12.8%,加性贡献率为6.6%,且与环境不存在互作。     

水稻根尖边缘细胞对铁胁迫的缓解效应

 从20个水稻品种中筛选出较耐亚铁的水稻品种协优9308和敏感品种IR64,采用静置培养（使边缘细胞附于根尖）和摇床培养（移除根尖边缘细胞）,测定根相对伸长率、含水量、根尖保护酶（POD、SOD、CAT）活性以及各根段铁含量,研究边缘细胞对水稻根尖铁胁迫的缓解效应。结果表明,铁毒处理抑制根的伸长、降低幼根的含水量,移除边缘细胞的根相对伸长率以及含水量都低于保留边缘细胞的根,且随着铁毒处理时间的增加,根相对伸长率和幼根的含水量总体呈现下降趋势。在200 mg/L铁毒处理下,根尖保护酶（POD、SOD、CAT）活性受到抑制（除静置培养下协优9308的POD活性外）,摇床培养对酶活性的抑制程度较大。铁毒处理使根段铁含量显著上升,静置培养下根段铁含量从0~2 mm到8~10 mm依次增大,摇床培养除8~10 mm根段外其余均无显著差异。说明边缘细胞在水稻根尖铁毒防御中起着一定的作用。     

Mutagenic Improvement of Shattering Characteristic of the Restorer Line of a Hybrid Rice “Xieyou 9308”

The newly developed hybrid rice combination "Xieyou 9308" (Xieqingzao A/T9308) has been regarded as a super-high-yielding rice variety, of which the yield potential reached as high as 12 t/ha. However, its high shattering characteristic (as high as 60%) has limited its wider application. In the current experiment, a non-shattering mutant line, M9308, was developed from T9308 by gamma irradiation. Comparisons were made but no marked differences were found between T9308 and M9308 as well as between their F1 hybrids crossed to Xieqingzao A for major agronomic and grain quality characters as well as resistance to diseases. Genetic analysis indicated that the non-shattering character of M9308 was governed by a single recessive gene.     

田间条件下水稻根系分布及其与土壤容重的关系

 采用大田和筒栽方法研究了超高产三系杂交稻协优9308和两系杂交稻两优培九在穗分化期和开花期根系生长和分布及土壤容重对根系分布的影响。结果表明，在田间条件下，土层15 cm内水稻根系占根系总量的89%～98%，深层根系丛间比丛中比例高。不早衰的协优9308根系生长量较两优培九大。土壤容重提高，根系总生长量下降，且深层根系的量和比例下降。就深耕法对水稻根系生长和分布的影响进行了讨论。     

QTL Mapping for Rice Hull Thickness and Related Traits in Hybrid RiceXieyou 9308简

We conducted a quantitative trait locus (QTL) analysis of 165 rice recombinant inbred lines derived from a cross between Zhonghui 9308 (Z9308) and Xieqingzao B (XB) in Hainan and Hangzhou, China. Grain thickness (GT), brown rice thickness (BRT), hull thickness (HT) and milling quality were used for QTL mapping. HT was significantly and positively correlated with GT and BRT. Twenty-nine QTLs were detected with phenotypic effects ranging from 2.80% to 21.27%. Six QTLs, qGT3, qBRT3, qBRT4, qHT6.1, qHT8 and qHT11, were detected repeatedly across two environments. Inherited from XB, qHT6.1, qHT8 and qHT11 showed stable expression, explaining 9.92%, 21.27% and 10.83% of the phenotypic variances in Hainan and 9.61%, 6.40% and 6.71% in Hangzhou, respectively. Additionally, the QTL cluster between RM5944 and RM5626 on chromosome 3 was probably responsible for GT and milling quality. The cluster between RM6992 and RM6473 on chromosome 4 played an important role in grain filling. Three near isogenic lines (NILs), X345, X338 and X389, were selected because they contained homozygous fragments from Zhonghui 9308, corresponding to qHT6.1, qHT8 and qHT11, respectively. The hull of XB was thicker than those of X345, X338 and X389. In all the lines, qHT6.1, qHT8 and qHT11 that regulated rice HT were stably inherited with obvious genetic effects.     

超级杂交稻协优9308恢复系落粒性的诱变改良

通过γ射线诱变恢复系T9308干种子筛选到了难落粒突变体M9308。除落粒性外,突变体及其与不育系协青早A配制的杂种F1的主要农艺性状、稻米品质和抗病性无显著变化。遗传研究表明,M9308的难落粒性受单隐性基因控制     

超级杂交稻协优9308生理模型的研究

观察比较了超级杂交稻协优9308和高产杂交稻协优63的生理特性。与高产杂交稻协优63相比,超级杂交稻协优9308表现出两个明显的顶端优势,即营养生长期间的“茎蘖顶端优势”和灌浆成熟期间的“粒间顶端优势”。认为这两优势是协优9308超高产的生理特性和基础,据此提出以单茎（蘖）物质生产优势为基础,以“两个顶端优势”为中心的超级杂交稻协优9308的“生理模型”,即(1) 协优9308 干物质生产能力高,全生育期单株干物质生产量达120 g;抽穗后仍具有较高生产力,此间生物产量占总生物产量的40%。(2) 营养生长期“茎蘖顶端优势”显著,有效分蘖终止期较早,出现在移栽后2周左右,幼穗发育整齐,成穗率>65 %。(3) 灌浆成熟期“粒间顶端优势”显著,优势粒灌浆势高,齐穗后第2周便达到灌浆势的峰值,此后仍保持一定的灌浆能力;劣势粒灌浆进程比优势粒滞后,在临近成熟时,仍未出现灌浆势峰值;支撑劣势粒灌浆势不减的生理机制是：根系衰老迟缓,花后物质运转势较高,功能叶衰老迟缓。这一超级杂交稻“生理模型”的经济产量指标是11~12 t/hm2。     

不同类型水稻品种对白背飞虱忌避性、抗生性和耐害性的测定

 研究了19个不同类型的水稻品种对白背飞虱的忌避性、抗生性和耐害性的测定。4个粳稻品种(91-17、丙90-98、丙850和丙93-63对成虫表现出较强的忌避性,丙93-63对白背飞虱产卵具有明显的忌避性。协优9308和春江06对白背飞虱的抗生性最强,协优413对白背飞虱具有一定的抗性。     

后期功能型超级杂交稻的概念及生物学意义

 在借鉴国际水稻研究所新株型育种经验基础上，我国于1996年开始实施中国超级稻育种计划，采取的技术路线是理想株型塑造与籼粳亚种间杂种优势利用相结合，至2005年的目标产量是在百亩（6.67 hm2）规模下单季稻达到12 t/hm2（800 kg/667 m2）。介绍了国外水稻超高产育种和国内超级稻育种的基本情况，着重介绍了由中国水稻研究所育成的超级杂交稻组合“协优9308”。该组合表现出高产与优良株型的完美结合，生育后期青秆黄熟，结实率高，籽粒饱满。2000年在浙江新昌验收百亩片平均产量达到11 837 kg/hm2，最高产田块产量达到12 282 kg/hm2。以“协优9308”为例，提出了“后期功能型”超级杂交稻的概念和生理特征，并对今后的超级杂交稻育种策略进行了讨论。     

分蘖角度动态型水稻的形态特征及生长特性分析

以前期分蘖半散生、抽穗后直立的分蘖角度动态型水稻材料DI508为研究对象,对照全生育期直立型材料9308和全生育期半散生型材料M09,研究了全生育期分蘖角度的变化和相关的生理生态特性。结果表明, DI508在分蘖期具有明显的丛生快长和拔节后直立抽穗的特性,生育后期上3叶功能稳定。其主茎的第1、第2和第3分蘖在始蘖期与水平地面夹角平均值分别为59.74°、62.94°和68.54°,与半散生水稻材料M09表现一致;抽穗后接近90°,与直立型水稻材料9308表现一致。DI508的分蘖成穗率为68.35%,较M09的66.24%增加309个百分点。DI508成熟期单株干物质量为155.54 g,较M09和9308分别高15.84%和64.09%;平均单蘖干物质量9.15 g,较M09和9308高63.69%和44.78%。拔节后至成熟,DI508的上3叶净光合速率平均值为26.89、25.69和24.83 μmol/（m2·s),具有较强的光合功能。最后,讨论了分蘖角度动态型水稻前期半散生快长、后期直立灌浆特性的生长优势以及在水稻高光效、高产育种上的潜在利用价值。