广西药用野生稻重要农艺性状遗传多样性分析

药用野生稻具有抗病虫、抗逆境、高生物产量、高光效等优良特性,蕴藏有许多优良基因。本研究用广西所有药用野生稻分布点收集的代表性资源199份,对抽穗期、花药长度、粒宽、粒长与粒重5个重要农艺性状进行遗传多样性、主成分等分析。结果表明:广西药用野生稻具有丰富的遗传多样性,抽穗期、花药长度、粒宽、粒长和粒重的变异系数分别为9.12%、11.90%、3.39%、4.64%和6.24%,多样性指数分别为1.4878、2.0453、1.7727、1.1567和2.0379。主成分分析表明:第1、第2主成分主要与产量性状相关,累计贡献率达63.759%,第3、第4主成分特征值相近,贡献率分别为16.306%和15.542%,抽穗期与花药长度是影响的决定因子,主要反映植株的生长特征。7个地理居群按遗传多样性大小排序为:梧州市(1.6731)>玉林市(1.5784)>贵港市(1.5070)>南宁市(1.3325)>来宾市(1.2131)>贺州市(0.9629)>钦州市(0.3819),梧州市的多样性指数最高,表明梧州市是广西药用野生稻表型遗传多样性的中心。

SSR荧光标记毛细管电泳分析24个广西常规香稻品种的遗传多样性

分析香稻品种的遗传多样性和理清香稻品种之间的亲缘关系,可为选育优质香稻品种提供参考。为分析广西审定的24个常规香稻品种的遗传多样性,明确其遗传差异,本研究利用SSR荧光标记毛细管电泳技术对24个广西常规香稻品种进行遗传多样性分析。结果表明,48对SSR引物共检测出170个等位基因位点;遗传多样性参数中观测等位基因数(Na)变化幅度为1~9,平均为3.54;有效等位基因数(Ne)的变化幅度为1~4.5534,平均为2.0736,其中有效等位基因数最高是RM21,其次是RM481、RM493和RM258,说明这4对引物有较高的检测效率;Shannon’s指数(I)的变化幅度为0~1.7942,平均为0.7726;多态信息含量(PIC)值的变化幅度为0~0.7541,平均为0.3732,属于中度多态位点,说明24个广西常规香稻品种具有一定的遗传变异。24个品种遗传相似系数范围为0.3299~0.9600,其中‘三香628’与‘农香32’遗传相似系数最小,说明这2个品种遗传基础差异最大,亲缘关系最远,‘万香696’与‘广粮香2号’遗传相似性系数最大,说明这2个品种遗传基础差异较小,亲缘关系接近。聚类分析结果显示24个广西常规香稻品种在相似系数0.504处可以分为3个大类群和4个亚类群,第Ⅰ大类2个品种,第Ⅱ大类19个品种,第Ⅲ大类3个品种;第Ⅱ大类在相似系数0.624处可分为4个亚类,第ⅰ亚类1个品种,第ⅱ亚类14个品种,第ⅲ亚类3个品种,第ⅳ亚类1个品种。研究结果表明24个广西常规香稻品种具有一定的遗传多样性,但不够丰富。以数字编码形式构建24个广西常规香稻品种的DNA指纹图谱。其分析结果可为广西常规香稻品种选育和鉴定提供参考。

66个广西审定丝苗品种农艺和品质性状多样性鉴定与聚类分析

为了明确广西审定水稻丝苗品种的农艺和品质性状差异与趋同程度,选用2017—2023年广西审定的66个丝苗品种为材料,对18个主要农艺和品质性状进行鉴定、表型多样性分析和品种间聚类分析。结果表明,这66个品种农艺性状表型和品质性状多样性丰富;基于农艺性状表型和品质性状的品种间欧氏距离聚类,可分为5类,包含29个品种的类群农艺性状表型和品质性状表现趋同,此类群包含两系杂交稻品种、三系杂交稻品种和常规稻品种;两系杂交稻品种表型多样性最高,分布于各个类群中,常规稻最低,基本被聚在同一大类中。类群间农艺性状表型和品质性状差异明显,具有相同母本或相同父本的品种基本聚归同类,品种间欧氏距离短。育种组配间会出现亲缘关系较远、农艺和品质性状接近的趋同情况。结果可为广西丝苗型水稻品种的组配选育和推广应用提供理论支持。

深水稻全生育期耐盐性状的QTL定位

盐胁迫是许多沿海地区水稻生产的主要制约因素,尤其是沿海地区的咸淡水交汇区域。耐盐性是一种复杂的性状,可以通过QTL定位来帮助耐盐育种,以培育更高耐盐性的水稻品种。本研究供体亲本为沿海深水稻品种赤禾,受体亲本为美国水稻品种Lemont,杂交获得174份F9代的重组自交系,在芽期、苗期和生殖生长期分别利用浓度为15 g L^(-1)、5 g L^(-1)和5~6 g L^(-1)的NaCl进行胁迫,通过芽期相对发芽率、苗期耐盐性评级和生殖生长期的7个表型性状为基础数据,利用142个SSR分子标记绘制连锁遗传图并进行QTL分析。鉴定结果发现,赤禾在芽期表现敏盐,在苗期和生殖生长期表现耐盐;Lemont相反。3个生长时期分别有70.11%、50.57%和60.34%的品系表现为弱耐盐性,而且耐盐性为弱的负相关。本研究共鉴定出33个LOD值为2.52~10.32的QTL,解释0.06%~13.68%的表型遗传变异,解释最大遗传变异的QTL均由耐盐亲本贡献,其中芽期4个、苗期6个和生殖生长期23个位点,并在生殖生长期发现4个QTL重叠区域。这些QTL可以进一步研究,不仅为提高水稻育种的耐盐性提供了新的遗传资源,还有助于在水稻耐盐育种中,提高水稻品种的耐盐性。

广西普通野生稻种质资源抗褐飞虱评价与SSR遗传多样性分析

【目的】探究76份广西普通野生稻种质对褐飞虱的抗性与遗传多样性,为优异抗性水稻种质资源的合理利用提供参考依据。【方法】对来自临桂、贵港、邕宁、博白、横州、扶绥、玉林和防城港8个居群的76份广西普通野生稻种质资源进行苗期抗褐飞虱鉴定,利用筛选出的62对SSR引物对供试材料进行遗传多样性分析,采用Structure ver 2.3.4进行群体遗传结构分析,并构建聚类图,利用GenAlEx 6.5分析居群间的遗传分化系数和基因流,并进行不同类群的分子方差分析。【结果】广西普通野生稻种质资源褐飞虱抗性鉴定表明,表现为高抗、抗、中抗、中感的材料分别有7、34、31和4份。遗传多样性分析中,76份材料中共检测到669个等位基因,平均每个位点含10.79个等位基因,等位基因数变幅为4~19个,其中稀有等位基因348个,占总数的52.02%,平均每个位点含5.613个;主要等位基因频率变异范围在0.158~0.855,平均为0.373;Nei’s基因多样性指数(He)变异范围为0.260~0.894,平均为0.754;多态信息含量(PIC)的变异范围为0.248~0.885,平均值为0.727。8个居群He表现为防城港>邕宁>贵港>博白>扶绥>横县>玉林>临桂,种质褐飞虱抗性与居群纬度和He无显著相关性(P>0.05),居群纬度与居群He的相关系数r为-0.822,达显著水平(P<0.05)。遗传结构分析显示,K=3时,供试种质可分为3个类群,与聚类分析结果相似;8个居群两两之间有85.71%的居群间表现为中等程度的遗传分化;基因流分析表明,防城港、博白、邕宁居群之间及贵港与扶绥之间基因交流频繁。AMOVA分析表明,遗传变异来源主要为个体内与个体间,群组间的变异比例较小。【结论】76份广西普通野生稻种质对褐飞虱表现出较好抗性与丰富的遗传多样性,结合现代分子生物学技术鉴定新的褐飞虱抗性基因和优异等位基因,并转育创新抗性新种质,可用于培育多抗优质水稻品种。

中国水稻褐飞虱研究的文献计量及热点分析

利用文献数据库,客观分析国内水稻褐飞虱[Nilaparvata lugens(Stål)]研究现状,为农业科研工作者和决策者提供数据参考。采用文献计量学方法,对1958—2019年国内发表的水稻褐飞虱研究文献进行分类统计。结果表明,①褐飞虱研究从2004年以后进入大幅增长阶段,每年发文量均超过100篇;②出现频次较高的关键词有水稻品种、翅型、生物型和抗药性等;③近10年来,RNA干扰(RNAi)和分子标记辅助选择也频繁出现在褐飞虱研究文献中;④在褐飞虱研究领域,广西壮族自治区农业科学院植物保护研究所的黄凤宽和中国水稻研究所的傅强发文量最大,各发表褐飞虱研究论文94篇;⑤《昆虫知识》《昆虫学报》《植物保护》《浙江农业科学》和《中国水稻科学》等期刊是发表该研究领域论文的主要期刊,每个刊物的褐飞虱论文载文量均在100篇以上。随着农作物病虫害绿色防控工作的推进,水稻抗虫育种已受到科研人员的重视,特别是分子标记辅助选择等方法已在水稻抗褐飞虱育种中大量使用;RNAi技术既是昆虫功能基因组研究的有力工具,又是水稻抗虫新策略的首选,已成为褐飞虱研究领域新的研究热点。

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。

小粒野生稻基因渗入系桂恢1561的有利基因鉴定和育种利用

挖掘野生稻有利基因对栽培稻进行遗传改良是当前水稻育种研究的热点。利用远缘杂交技术获得了小粒野生稻基因渗入系桂恢1561,通过农艺性状考查、配合力测定和稻飞虱抗性鉴定,确认桂恢1561粒大(32.2 g)、穗长(28.3 cm)、优质、兼抗褐飞虱(抗级2.5)和白背飞虱(抗级2.9)、配合力好,具有较高的育种价值。利用桂1025/桂恢1561构建的重组自交系和近等基因系对来自于桂恢1561的有利基因进行遗传定位,对PL9、GS12、Bph31(t)和Wbph9(t)等4个主效基因进行连锁分子标记开发;利用分子标记辅助育种技术将桂恢1561有利基因导入多个骨干亲本,创制出9个新的优质、多抗恢复系;进一步以桂恢1561及其衍生系作为恢复系选育出11个优势杂交稻组合,其中,华浙优1561和旱优711已通过广西农作物品种审定委员会审定。

广西审定花生品种系谱及农艺性状演变

为加快花生新品种选育效率,分析了广西1986-2016年审定的51个花生品种系谱及农艺性状的演变。结果表明,广西审定花生品种共涉及75个直接亲本,其中,主要以广东的育成品种及广西的中间材料为主。杂交育种是广西花生品种改良的主要手段,并以“育成品种×中间材料”和“育成品种×育成品种”两种组配模式为主。粤油551、汕油523、粤油223等是广西审定花生品种的骨干亲本。近年以来,广西审定花生品种荚果产量增产显著,但品质性状没有明显提高,株高、侧枝长、百果重、百仁重对增产贡献较大。因此,加强国内外花生优异种质的引进和利用,重视品质和抗性改良,是广西花生育种需要完善的地方;在常规杂交育种的基础上,利用分子标记辅助育种等现代生物技术手段,以实现花生育种更好更快的发展。

水稻氮素营养诊断及施用策略研究进展

氮素是水稻生长不可缺少的元素之一,对水稻进行氮素诊断,根据诊断结果和栽培目标,及时调整相应施肥措施,实现精准施肥,可最大限度地提高肥料利用率,并减轻环境污染。综述了水稻氮素诊断的发展历史、诊断手段的优缺点、未来氮素诊断发展趋势等多方面内容,分析了穗肥对于水稻产量、产量构成因素和稻米品质的影响,以期充分发挥氮肥效应,为氮素诊断和穗肥追肥提供参考。

栽培稻种质资源的南方水稻黑条矮缩病抗性鉴定评价

南方水稻黑条矮缩病是一种以白背飞虱为主要传播介体的病毒性病害,近年来给我国水稻生产带来巨大危害。为筛选具有南方水稻黑条矮缩病抗性的稻种资源,本研究以2812份来自国内外的栽培稻种质资源为材料,利用田间自然诱发鉴定和室内人工接种鉴定方法相结合进行南方水稻黑条矮缩病抗性鉴定,结果表明,供试材料中抗病材料比例仅为0.46%,不同地理来源、不同种质类型、不同生态地理型的抗病性水平不一致;感病材料比例达99.54%,其中包含多个我国近年来水稻生产中的主推品种,表明栽培稻资源的总体抗性水平低。结合田间自然诱发鉴定、室内人工接种鉴定和农艺性状考查,获得7份抗病表现稳定且农艺性状较好的优异抗源材料,可作为抗源亲本用于南方水稻黑条矮缩病抗性基因挖掘和水稻品种抗南方水稻黑条矮缩病改良。

优质富硒水稻新品种中广122的选育

中广122是广西壮族自治区农业科学院水稻研究所与中国农业科学院作物科学研究所共同育成的优质富硒常规籼稻新品种,具有株型集散适中、剑叶直立、高产稳产、综合抗性优良、硒富集能力强等特点。稻米品质主要指标达到NY/T 593—2013《食用稻品种品质》优质一级标准。2021年通过广西农作物品种审定委员会审定(桂审稻2021175号)。

适宜桂南地区种植的杂交水稻新品种旌优华占及其高产栽培技术

杂交水稻新品种旌优华占2017年通过广西农作物品种审定委员会审定。2017-2018年在广西横县试种、示范,表现出生育期适中、分蘖力强、有效穗多、株型适中、抗倒力强、优质高产稳产广等特点。本文总结了旌优华占在横县的种植表现和高产栽培技术。

美国的水稻生产特点及对我国的启示--以路易斯安那州为例

美国是水稻出口大国,水稻科研能力与生产水平位居世界前列。本文对美国特别是路易斯安那州的水稻生产和科研情况进行考察,目的是为了给国内水稻科研与生产提供参考及借鉴。路易斯安那州水稻种植面积在美国位居第3,达到17.20万hm2,种植的水稻类型分为长粒稻、中粒稻及特种稻,其中,长粒稻的种植面积最大,占89%;2019年水稻单产为7.15 t/hm2,总产达到119.78万t,总售价3.09亿美元。栽培管理技术先进,广泛使用洁田技术和机械化种植技术。高通量的分子标记辅助选择技术深度应用到水稻育种工作中。

分子标记辅助选育抗褐飞虱和抗稻瘟病的水稻恢复系

【目的】通过分子标记辅助选择培育兼抗褐飞虱和稻瘟病的水稻新恢复系,为杂交水稻抗病虫害育种提供新的种质资源。【方法】利用常规回交育种、分子标记辅助选择和抗病虫鉴定相结合的手段,将广谱高抗稻瘟病基因Pi9导入携带抗稻褐飞虱基因Bph14和Bph15的优良恢复系桂恢1561中。【结果】在BC2F3中检测到17个株系聚合了Bph14、Bph15和Pi9的纯合基因,其中GH18-1、GH18-7、GH18-10和GH18-18等4个株系农艺性状与轮回亲本桂恢1561相似,褐飞虱及稻瘟病抗性均达到抗级水平。【结论】通过常规的回交选育、分子标记和抗性鉴定相结合的方法,筛选获得4份聚合了褐飞虱抗性基因(Bph14、Bph15)和抗稻瘟病基因Pi9的抗性水稻中间材料,为选育新的双抗病虫害水稻恢复系提供种质资源。

水稻叶舌紫色性状基因的定位分析

【目的】为水稻紫色叶舌标记性状在分子标记辅助育种、品种鉴定、制种除杂和植物新品种权保护等方面的应用提供参考。【方法】以日本晴(叶舌为绿色)与WPB-1(叶舌为紫色)作为亲本,通过系列杂交、自交与回交构建BC_(1)F_(4)代群体,通过表型统计与遗传分析,结合表型混样池的GSR 40 K SNP芯片检测,筛选存在差异的分子标记位点,进而定位目标基因可能存在的区段。【结果】水稻叶舌颜色性状至少受2个基因控制。当2个基因均为显性时叶舌表现为紫色,否则表现为绿色,且2个控制基因为显性互补效应;筛选出与叶舌颜色性状相关的差异位点27个,分别位于第2、3、4和8染色体上。【结论】研究群体中位于第4染色体目标区段上的1个目标基因有可能是Os 04 g 0557500,该基因控制花色苷的积淀;另1个基因可能是未被发现的新基因,需进行后续研究确定。

基于全基因组芯片开发水稻HRM特异分子标记

植物中广泛分布着单核苷酸多态性(SNP)位点。在此基础上发展而来的SNP标记因其具有高分辨率和共显性等优点,已成为当前作物遗传研究重要的分子工具。本研究拟建立基于高分辨率熔解曲线(HRM)技术的SNP分子标记,从而实现对栽培稻和野生稻的高效基因分型,为今后水稻的基因挖掘、品种鉴定以及分子育种等提供可靠、快捷的技术工具。利用水稻全基因组9 K SNP芯片对栽培稻品种黄华占和野生稻Y605进行扫描,寻找两者之间的SNP位点,并将其开发成基于HRM技术的特异分子标记。然后,利用这些分子标记对亲本黄华占、野生稻Y605以及两者的BC3回交群体进行分子检测,以验证其有效性。水稻9 K基因芯片在黄华占与野生稻Y605之间总共找到了4198个SNP位点,它们在12条染色体上较均匀分布。在水稻第1号染色体上随机挑选出5个SNP位点开发成基于HRM技术的特异分子标记。利用这些标记对黄华占与野生稻Y605的BC3F1和BC3F2群体进行检测分析,发现它们都能准确区分亲本的纯合与杂合基因型。并且,在回交后代的第1号染色体ZY1-1~ZY1-4标记区间检测到野生稻片段插入。水稻全基因组9 K SNP芯片可以很好地应用于水稻SNP标记的开发。开发的SNP特异标记能准确、高效地对栽培稻和野生稻进行基因分型。进一步完成基于HRM技术的水稻全基因组SNP标记的开发,可为今后野生稻的分子遗传研究、有利基因挖掘和育种应用提供高效的分子检测手段。

小粒野生稻渗入系抗南方水稻黑条矮缩病QTL分析及利用

为杂交水稻南方水稻黑条矮缩病抗性育种提供基础材料和理论依据,对来源于小粒野生稻基因渗入系的抗病材料桂恢1561和感病材料桂1025的重组自交系株系进行南方水稻黑条矮缩病抗性鉴定,并利用QTLNetwork-2.2软件对重组自交系的南方水稻黑条矮缩病抗性进行QTL定位。结果表明:从210份重组自交系株系中鉴定获得对南方水稻黑条矮缩病抗及中抗的株系材料共计31份,其中,配合力较高的株系有7份;定位到4个抗性QTL(qSRBSDV3、qSRBSDV4、qSRBSDV7和qSRBSDV12),qSRBSDV3位于第3染色体RM5548~RM85区间,qSRBSDV4位于第4染色体RM3471~RM518区间,qSRBSDV7位于第7染色体RM5508~RM1135区间,qSRBSDV12位于第12染色体RM7102~RM1261区间,其中qSRBSDV4为主效抗性位点。

大穗型优质水稻恢复系桂3158的选育

桂3158是广西农业科学院水稻研究所用恢复系桂796(5 B4/印度大穗稻//198 R)为母本,以恢复系中间材料(IR 36/合浦野生稻//IR 24)为父本杂交,其F1与桂582(桂99//Calotoc/02428)进行复交后用系谱法经9代筛选和优势鉴定选育而成,具有大穗多粒,稻米品质优良及稻瘟病抗性较强等特点。桂3158所配组合利达优3158和万太优3158分别于2017、2018年通过广西农作物品种审定委员会审定。

广西普通野生稻渗入系耐低氮和氮素利用率的鉴定评价

以广西普通野生稻Y11为供体,籼型恢复系GH998为受体构建的166份野生稻渗入系BC3F5为研究对象,设置不施氮(LN)和正常施氮(NN)2种处理,调查株高、有效穗和穗长等12个表型性状,结合耐低氮(NDT)性状、氮素利用率(NUE)性状进行综合评价,以筛选出可利用的氮高效利用育种材料。结果表明:渗入系所有表型均值NN处理均高于LN处理,受施氮影响较大的性状为茎叶含氮量和谷物含氮量,增幅分别为56.89%和37.89%;影响较小的性状为穗长和千粒重,增幅分别为0.50%和2.76%;除穗长外,11个性状在2个施氮处理间呈极显著差异,而且穗总粒数、穗实粒数呈正态分布。渗入系NDT性状的相对生物产量(RBY)与相对生物含氮量(RBN)均值居于双亲之间,且RBN为正态分布;相对谷物产量(GRY)和相对谷物含氮量(RGN)均值高于双亲且趋近GH998,均为正态分布;说明渗入系的耐低氮能力与野生稻的高生物产量和高谷物含氮量特性相关。NUE性状均值处于双亲之间且趋近于GH998,说明氮素高效利用能力主要来源于栽培稻;NDT和NUE性状之间呈显著负相关,因此提高水稻耐低氮能力会降低氮高效利用率。NDT性状的主要影响因子是谷物含氮量和茎叶干重;NUE性状主要影响因子是有效穗、单株产量和谷物产量等。因此,依据研究结果对渗入系进行综合评价筛选,获得3个耐低氮、12个高氮素利用率和3个氮高效且耐低氮的株系,为水稻氮高效育种提供理论依据和育种材料。