利用双向导入系剖析水稻源、库相关性状的QTL

以我国高产籼稻特青和美国优质粳稻Lemont为亲本培育的双向回交导入系为材料,采用单核苷酸多态性标记定位源相关性状(剑叶长、剑叶宽、剑叶面积、叶干重和比叶重)和库相关性状(穗总粒数、千粒重和穗实粒重)的QTL.特青剑叶长、穗总粒数和穗实粒重显著大于Lemont,剑叶宽则显著小于Lemont.双向导入系群体检测到影响源、库相关性状的QTL 62个,平均每个QTL解释群体表型变异的9.0％,变幅为3.0％ ～27.9％.Lemont背景导入系在第2、3、4、6、9和11等6个染色体的区段同时定位到影响源、库相关性状QTL 17个,占Lemont背景导入系定位QTL总数的50％.特青背景导入系在第1、3、4、8和12等5个染色体区段同时定位到影响源、库相关性状的QTL 13个,占特青背景导入系定位QTL总数的28.3％.Lemont背景下绝大多数位点导入特青等位基因均增加性状值,而特青背景绝大多数位点导入Lemont等位基因都减小性状值.两个背景共同检测到影响源、库相关性状的QTL有18个,占定位到62个QTL的29.0％,表明源、库相关性状QTL定位存在明显的遗传背景效应.发现第3染色体影响剑叶长、剑叶面积、叶片干重、每穗总粒数和穗实粒重的35576704 ～36341768区间和第4染色体影响比叶重、穗总粒数和穗实粒重的4560663 ～13503095区间,在以往不同群体中均被检测到,是影响水稻源、库相关性状的重要染色体区域,对标记辅助选择培育源、库协调的超高产水稻品种具有重要的应用价值.     

“Lemont/特青”重组自交系的六性状籼粳分类研究

研究了287个“Lemont／特青”重组自交系的六个籼粳分类性状（程氏指数法）和154个RFI．P位点的遗传组成。群体的六性状总分呈连续分布，略偏向粳型，该方法将把大部分株系分入籼粳中间类型。遗传组成的分布略偏向特青并有更多的极端株系，六性状总分和分子标记的相关不明显。还就单个性状的分布和性状间重组情况，以及不同性状间及其与总分间的相关关系进行了分析。     

作物杂种优势遗传研究进展

杂种优势已经在许多作物上广泛应用,但对杂种遗传基础的认识仍显不足。显性和超显性假说是传播最广的两种学术观点,也得到一些DNA分子标记研究结果的支持。现在已经明确杂种优势是由多个基因共同控制的,基因位点间的上位性互作发挥了重要作用,存在控制杂种优势的遗传网络。这些研究将为有效预测杂种优势和利用分子设计更好地利用杂种优势奠定了良好基础。     

两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究

【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析,并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体,经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析,观察叶绿体的超微结构,并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体,应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比,白色条纹叶突变体的单株穗数减少12.86%,生育期延长11.27%,黄色叶突变体的株高降低31.08%,千粒重减少14.55%,生育期延长17.86%,并且2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明：2种突变体的类囊体结构异常,与野生型水稻相比,黄色叶突变体的类囊体片层数变少,白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失,正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明：这2种突变性状均受1对隐性核基因控制,位于不同染色体上,将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t) (Chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端,与分子标记RM1331相距9.6 cM,且与标记RM3252等共分离;将chl12(t)定位到第三染色体短臂,与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1 cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因,为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。     

优质富铁香稻新品种中广香1号的选育及高产栽培技术

中广香1号是中国农科院作物科学研究所、广西农科院水稻研究所和广东省东莞市凤冲水稻科研站联合育成的感温型优质、富铁常规香稻新品种.该品种表现株叶型好、适应性广、米质优、高产稳产、抗病性较好、稻米铁含量较高,一般产量420～500 kg/667m2,高产达540 kg/667 m2以上.2010年5月通过广西壮族自治区农作...     

利用双向回交导入系定位水稻苗期耐亚铁毒和锌毒的QTL

铁和锌是水稻生长必需的微量元素,也是重金属污染元素。在低洼或酸性土壤中,水稻容易遭受亚铁和锌毒害,抑制水稻生长,造成生物量和产量下降。为探讨水稻苗期耐亚铁毒、锌毒的遗传机制,利用优质粳稻品种Lemont和高产籼稻品种特青为亲本构建的高代双向回交导入系和308个在染色体上均匀分布的SNP标记剖析耐亚铁毒、锌毒相关的QTL。从双向导入系共检测到42个影响耐亚铁毒、锌毒相关性状如苗高、苗干重、根干重以及胁迫与对照相对值的QTL,多数位点增强亚铁毒、锌毒抗性的有利等位基因来自Lemont。其中同时在2个背景下表达的QTL有4个,占定位QTL总数的9.52%,说明大多数QTL的表达具有明显的遗传背景效应。同一遗传背景下同时影响耐亚铁毒和锌毒的QTL有9个,其中QSdw5在2个背景中均被检测到,其效应大小和方向一致,说明水稻苗期耐亚铁毒、锌毒之间存在遗传重叠位点。因此,通过分子标记辅助选择从Lemont中导入或聚合有利的遗传重叠区域,可以提高特青对亚铁毒、锌毒的抗性水平。     

回交导入后代水稻种质有利基因的鉴定与筛选研究

种质资源蕴藏着品种遗传改良的各种有利基因,高效发掘种质资源的有利基因是实现育种突破的前提。本研究选择IR64、特青和新株型（NPT）为轮回亲本与13个供体的不同回交世代（BC2F2-BC4F2）群体为材料,进行耐盐、耐淹和褐稻虱抗性鉴定与筛选。结果表明,尽管多数亲本本身对这些逆境不具备很好抗性或耐性,但在绝大多数回交后代中均出现耐盐、耐淹和抗褐稻虱的超亲分离,表明这些供体均带有对这些性状的有利基因。这种潜在“隐蔽”有利基因的表达受遗传背景影响较大。从总体上看,3个性状的选择效率以IR64背景最高,特青背景高于NPT背景。BC2对耐盐性的选择效率明显高于BC3和BC4代,BC3和BC4的选择效率因不同组合而异。研究表明通过大规模回交导入和回交后代性状的严格鉴定是发掘种质资源有利基因的有效途径。     

水稻低温胁迫不同时间的代谢物谱图分析

苗期低温严重影响水稻幼苗生长, 分析低温胁迫下幼苗体内代谢物变化特征有助于解析水稻应对胁迫的生理机制。采用气质谱联用仪(GC-MS)技术系统分析水稻品种IR64遭遇不同时间段低温后代谢物图谱的变化特征。结果表明, 草酸、戊糖酸-1,4-内酯、海藻糖及水杨酸参与了水稻低温胁迫早期应激性反应; 在低温胁迫过程中, 水稻植株主要通过苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天门冬氨酸、缬氨酸、木糖醇、尿囊素和鼠李糖等含量的提高维持细胞渗透平衡。代谢物动态分析发现参与低温胁迫反应及胁迫恢复后进程的主要代谢物不同。研究结果为全面系统剖析水稻耐冷胁迫的分子生理机制打下了基础。     

IR64背景耐旱导入系“PD29”分蘖期的抗逆生理特征

以轮回亲本IR64(籼稻)及旱稻材料IRAT109为对照, 系统分析了“PD29”在灌溉(对照)与干旱(胁迫)条件下的相关生理性状特征。研究发现, 遭遇干旱胁迫后, “PD29”植株能够维持较高的相对含水量(RWC)且胁迫后复水2 h该株系的RWC迅速恢复到饱和状态, 表明其具有较强的御旱能力。干旱条件下, “PD29”的PS II最大光化学效率(F_v/F_m)、渗透势(Y)、脯氨酸含量(Pro)、活性氧清除系统活性(AOA)均显著高于IR64, 且相对于灌溉处理, 其RWC, F_v/F_m的降低幅度显著低于IR64, 净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)的降幅, Pro及AOA的增幅均高于IR64。与IRAT109比较, 干旱逆境下“PD29”的Pro含量显著偏高且AOA平均增幅较高。因此认为, “PD29”的优良耐旱性表现与其在逆境下脯氨酸含量及活性氧清除系统活性的显著增强有关。另外, 干旱环境下的P_n、G_s及T_r的显著降低, 表明“PD29”的光合性能可塑性较强, 其光合性能在有利生长环境下能高效表达, 而在土壤水有限的环境下, 能够迅速降低以减少水分的进一步损失。     

基于连锁不平衡水稻源库相关性状的关联分析

为挖掘水稻源库相关性状优异等位基因,利用分布于12条染色体的6 704个SNP标记与来自31个国家和地区的261份籼稻核心种质资源的剑叶长、剑叶宽、剑叶叶面积、倒2叶长、倒2叶宽、倒2叶叶面积、每穗粒数、千粒重、单株产量共9个源库相关性状进行群体结构、连锁不平衡状况和全基因组关联分析.结果表明,261份籼稻核心种质资源的9个源库相关性状的变异系数介于12.46％ ～26.21％,表型变异丰富.群体结构显示261份籼稻核心种质资源的最适亚群数为3.LD分析表明,SNP位点之间存在着一定程度的连锁不平衡,在显著水平-logP ＞3(P＜ 10-3)下,共检测到68个与9个水稻源库相关性状显著相关的QTL位点,其中与源性状相关的QTL位点55个,与库性状相关的QTL位点13个.在第2、第5和第11染色体上检测到同时影响源库性状的关联位点4个,可能对通过分子标记辅助育种改良品种的源库性状具有重要参考价值.