一个水稻全生育期卷叶突变体的表型分析和基因定位

水稻卷叶突变体是研究叶片发育机制和培育理想株型品种的重要资源。本研究以1个可稳定遗传的卷叶突变体(暂命名为rl-z)为试验对象,对其开展表型鉴定和基因定位。表型鉴定结果显示,突变体rl-z的叶片在整个生育期均呈筒状内卷,与其野生型植株相比,突变体的株高、穗长、分蘖数、千粒重均显著下降。遗传分析结果表明,rl-z的突变表型受1对隐性核基因控制。利用突变体rl-z与籼稻品种扬稻6号杂交构建的F_(2)群体进行基因定位,将卷叶基因定位于第9染色体的InDel标记JY11至JY14之间,两标记之间物理距离为38.5 kb,此区间内仅有1个预测基因(RL9,LOC_Os09g23200),该基因编码GARP转录因子。对RL9进行测序,结果表明该基因在第1个外显子103 086~103 121处缺失36个碱基,同时在103 524处存在1个单碱基突变。基因定位结果说明突变体rl-z的卷叶特性可能是由于RL9基因突变导致GARP转录因子功能异常引起的。

优异常规粳稻亲本组合选配方法及其育种应用

【目的】在了解表型与基因型差异的基础上同时对候选常规粳稻亲本进行分类,随后结合育种亲本选配四大原则进行优异亲本选配,为常规粳稻育种提供一种亲本组合选配方法。【方法】以江苏省自主选育水稻品种为材料,考察34个品种的42个表型性状,并利用41对SSR标记对以上34个品种进行基因型鉴定。通过表型值与基因型值分别计算欧几里得距离、遗传相似系数,采用Ward.D法、UPGMA法进行聚类分析。【结果】农艺性状、品质性状的遗传相似性分析表明,大部分试验品种的遗传基础背景比较相近,但SSR标记的遗传相似性分析显示34个品种的遗传相似系数在0.39~0.95,表明江苏不同单位育成的品种遗传背景仍存在不同。聚类分析结果表明,不同类群间农艺性状、品质、等位基因差异与不同生态型不存在明显关系。AMOVA分析显示试验品种96.19%的遗传变异来源于群体内。【结论】不同聚类结果得到的类群不完全一致,将农艺性状、品质性状、SSR标记的聚类结果结合起来对亲本进行分类更有利于增加亲本选配的精确度、减少育种工作量、提高育种效率。本研究应用多种指标聚类方法进行常规粳稻亲本选配,在镇稻18号与盐稻11号组合中,选育出大量优异中间材料,并育成了不同生态型新品种镇稻23号、镇稻32号和镇稻33号。

基于BSA-seq的一个苗期黄化转绿突变体基因定位

叶片是植物进行光合作用的重要场所,叶色突变往往制约水稻具有充足的源,研究叶色突变体对选育高光效品种以及进一步解析叶色调控的分子机制均具有重要意义。以育种中间材料苗期叶片黄化转绿突变体gry为对象,对其进行主要农艺性状分析,并对其突变性状进行遗传分析、基因定位。结果显示,该突变体3叶期前植株呈淡黄色至白色,4叶期变绿,除成熟期株高显著高于野生型以外,其他主要农艺性状均无显著差异。通过遗传分析确定该突变体的黄化转绿表型受隐性单基因控制。利用gry突变体与野生型的F_(2)群体构建混池,通过BSA-seq的ΔSNP-index和ED 2种算法进行基因定位,结果显示gry基因被定位在22.23~26.77 Mb区间内。在该区间内开发KASP标记对62个F_(2)黄化转绿单株进行验证与连锁分析,验证gry基因在21.18~25.30 Mb区间内。基于定位区间,结合基因注释数据库与水稻基因变异数据库推测候选基因为LOC_Os03g40020,测序表明该基因在第1768位发生单碱基T缺失,导致编码的氨基酸大量改变而产生功能变化。

一个水稻黄绿叶突变体ygl14(t)的鉴定及基因定位

为通过叶色相关基因的定位与克隆解析叶色变异的分子机制,本研究以从早熟晚粳稻品系鉴定出的一个黄绿叶自然突变体ygl14(t)为试验材料,利用ygl14(t)/9311的F2群体进行精细定位、候选基因预测、cDNA测序以及Real-time PCR。结果表明,ygl14(t)整个生育期均表现出黄绿叶;与野生型相比,ygl14(t)的色素含量显著下降,叶绿体发育异常,类囊体结构较松散、片层数目减少,净光合速率下降;株高和单株有效穗数显著降低,抽穗显著延迟。遗传分析及基因定位表明,ygl14(t)受1对隐性核基因控制,定位于第11条染色体短臂上的标记D-6和W1之间,两者相距40.8 kb,有6个候选基因。进一步序列分析发现,编码叶绿体信号识别颗粒cpSRP54基因Os11g0153600的第1个内含子与第2个外显子交界处的第2个碱基A变为T。cDNA测序证实,该基因第1个内含子未发生剪切,突变体ygl14(t)的编码区序列比野生型多了119 bp,造成第47位氨基酸开始错译。叶绿体发育、叶绿素合成及光合系统相关基因表达分析表明,除rpoC2表达下调,HEME表达无变化外,其他基因全部表达上调。综上所述,YGL14(t)影响叶绿体发育,可能反馈调控色素代谢及光合作用的结果,这为进一步开展高光效的分子育种研究奠定了理论基础。

一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位

【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体,命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F_2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F_2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。

优质高产宜迟播晚粳糯镇糯20号的选育

为了满足在迟播生产条件下实现高产稳产、糯性佳、综合抗性好的品种需求,综合运用亲本SSR标记组群划分、系谱分析、抗病基因功能标记世代监测、聚合品质微效基因等育种技术,培育出迟熟晚粳糯新品种镇糯20号(审定号:苏审稻20170015)。试验结果表明:镇糯20号的比较优势与双亲适度的遗传距离和丰富的遗传背景有关;与对照武运粳23号相比,镇糯20号区域试验增产3.60%,早熟1.9 d,综合抗性水平相当;镇糯20号为优质糯稻,宜迟播。并讨论了常规糯稻选育方法。

粳稻镇稻10号的优质高产育种策略及保优栽培技术

对镇稻10号优质与高产相结合的选育策略进行了剖析,并提出了优质高产栽培的技术要点。

江苏省杂交晚粳稻产量优势分析及育种策略

通过江苏省杂交晚粳与常规晚粳4轮(年)区域试验结果的对比分析,研究了穗粒结构和产量形成特点。结果表明:杂交晚粳稻相对于常规晚粳稻,每穗实粒数、株高和生育期都有竞争优势,千粒重和结实率不存在差异,但有效穗明显低于常规晚粳。相关分析表明,杂交晚粳产量与分蘖率、每穗实粒数和结实率呈0.01水平显著正相关,与株高、穗数呈0.05水平显著正相关。

镇稻系列晚粳新品种的优质高产育种策略及启示

通过对3个晚粳品种的遗传基础、产量结构、品质指标和株型特征的比较,总结镇稻系列晚粳新品种的优质高产育种成功经验:丰富的遗传背景、合理的穗粒结构、理想的株型和整体提升的品质指标。同时,对优质高产育种的育种策略进行了探讨,提出优异种质资源创新、理想株型的理论创新、配组理念创新和育种方法体系创新的设想。

水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5的鉴定及基因定位

[目的]本研究旨在对水稻叶片淀粉累积早衰突变体pls5进行表型分析及基因定位,探讨水稻叶片早衰的分子机制。[方法]对pls5突变体进行田间农艺性状调查和光合速率测定;于抽穗期对倒2叶(无明显早衰表型)、倒3叶(出现早衰)和倒4叶(严重早衰表型)进行色素和活性氧含量测定,观察叶绿体超微结构;利用Real-time PCR对淀粉代谢和衰老相关基因进行表达分析,以及候选基因的图位克隆与测序。[结果]pls5突变体早期大田生长正常,早衰表型始于分蘖后期,至乳熟期所有叶片衰老。与野生型相比,pls5突变体色素含量和净光合速率极显著降低,同时每穗总粒数、结实率和千粒质量显著下降。倒3叶叶绿体中积累大量的淀粉粒,类囊体片层由于淀粉粒的大量积累被挤压到细胞膜周围;倒4叶叶绿体中积累大量嗜锇体,类囊体片层解体。同时,pls5中淀粉代谢和衰老相关基因的表达显著上调,活性氧积累。遗传分析表明,pls5的突变表型是由隐性单基因突变引起的;利用图位克隆将目标基因定位在第5染色体的长臂标记P7和P4之间,物理距离154 kb,共18个ORF;对区间内已报道基因ES5(Os05g0554400)测序,发现在第11个外显子存在437 bp的插入,导致移码突变翻译提前终止,推测其为候选基因。[结论]pls5是早衰突变体es5的等位变异,在衰老叶片中存在淀粉累积,这些有利于进一步理解叶片早衰的内在机制。

优质抗病晚粳稻新品种镇稻16号的选育与应用

镇稻16号(曾用名镇稻671,苏审稻201212)是江苏丘陵地区镇江农业科学研究所选育的早熟晚粳稻新品种。全生育期约160 d,株高约100 cm,有效穗为300万～315万穗/hm2,每穗总粒数125～130粒,结实率90%以上,千粒重约28 g。植株生长青秀,灌浆速度快,熟相好。稻米品质达国标三级优质稻米标准,食味品质好。中抗穗颈瘟和白叶枯病,条纹叶枯病轻,适宜江苏省沿江及苏南地区中上等肥力条件下种植。

优质食味超级稻镇稻11号超高产标准化栽培技术

镇稻11号是江苏丘陵地区镇江农业科学研究所育成的早熟晚粳稻新品种。该品种品质优、产量高、抗性强,被列入江苏省2012—2013年主推品种之一、江苏省重大科技成果转化项目(2010—2013年)资助的实施品种之一,2013年2月被农业部确认为超级稻品种。为了规范镇稻11号优质高产栽培技术,着重规范了品种适宜推广的江苏沿江、苏南稻区镇稻11号的产量指标、产量结构、生育指标及栽培技术,为镇稻11号大面积生产提供技术依据。

抗稻纵卷叶螟粳稻新品系选育的实践与思考

以抗稻纵卷叶螟种质资源K1(粳型)为供体亲本(母本),以农艺性状优良的优质多抗粳稻品种为受体亲本(父本),通过田间自然筛选等手段进行选育,以实现抗虫特性的定向转移。育种实践表明:多亲本杂交可丰富遗传背景、增加低世代(F2代和F3代)群体规模,利用田间自然筛选等措施,有利于抗虫性状与其它有利性状的结合,增加获得优质高产抗病抗稻纵卷叶螟新品系的几率。采用上述方法育成了3个集高产、优质、抗病、抗稻纵卷叶螟于一体的粳稻新品系,经产量鉴定和田间抗虫试验,选育出的新品系产量达到(接近)大面积应用品种的水平,品质达到国标优质米三级以上,田间表现高抗稻纵卷叶螟和抗条纹叶枯病。最后,对抗稻纵卷叶螟种质资源的育种再利用的难度、可能有效的育种策略及前景进行了讨论。

高产优质抗条纹叶枯病新品种镇稻99高产栽培技术

镇稻99是江苏丘陵地区镇江农业科学研究所选育的中粳稻新品种,在生产中表现为高产优质抗条纹叶枯病,2001年4月通过江苏省农作物品种审定委员会审定。其大面积高产栽培技术关键是:适期播种,培育壮秧,合理密植,科学肥水管理,综合防治病虫。

镇稻晚粳系列品种的特性分析及育种启示

通过比较近期审定的4个镇稻晚粳品种,总结出镇稻系列晚粳品种具有遗传背景丰富、穗粒结构协调、品质指标协同优化、综合抗性突出、株叶形态良好等特征特性。探讨了商业化育种策略,提出利用核心种质丰富遗传背景、拓展理想株型内涵协调"丰""优""抗"以及综合应用多种育种方法实现多基因聚合的设想。

粳稻优质食味相关性状的组群比较及育种策略

将江苏省2006、2007两年粳稻区试的6个试验组别按食味分值分为优质群和普通群,对主要品质理化指标及产量增幅进行了组群比较(t检验),结果表明:食味品质与营养、外观、蒸煮等品质指标有显著的关系,即较低的蛋白质含量、较好的外观品质、适宜的直链淀粉含量和较高的胶稠度有利于食味的提高,但不同熟期、不同类型的优质群在不同年份,食味品质与其相关品质理化指标的关系密切程度存在差异;优质群的产量增幅与普通群总体上差异不显著。因此,优质食味可以与加工、外观、蒸煮品质的优质指标协调统一,在当前的产量水平下注重优质食味的选择对产量的提升没有显著影响。最后讨论了优质食味品种适宜的选育策略。

优质水稻新品种镇稻12号的选育与应用

镇稻12号(曾用名镇稻654)是江苏丘陵地区镇江农业科学研究所选育的中熟晚粳稻新品种。全生育期164d左右,株高110cm左右,有效穗为270万～300万穗/hm2,半直立穗型,每穗总粒数140～150粒,结实率90%左右,千粒重27g左右。植株生长清秀,灌浆速度快,熟相好。稻米品质达国标一级优质稻谷标准,米饭口感柔软滑润,食味品质好。中抗白叶枯病,感穗颈瘟和纹枯病。2009年2月通过江苏省品种审定,适宜在苏南地区种植。

中抗稻瘟病优质高产早熟晚粳镇稻28号的选育与应用

镇稻28号是江苏丘陵地区镇江农业科学研究所以迟熟中粳主推品种淮稻5号作母本,与本所选育的优质食味超级稻品种镇稻18号作父本杂交,通过7代系谱法选择,于2016年育成的早熟晚粳新品种,2021年3月通过江苏省农作物品种审定委员会审定,2021年12月通过安徽省引种备案。该品种参加2019-2020年江苏省中间试验,全生育期155.1d,比对照武运粳23号早熟0.5d;株高98.3cm,有效穗数334.5万/hm^(2),每穗实粒数118.3粒,结实率94.5%,千粒重28.5g;中抗稻瘟病和条纹叶枯病,品质达《食用稻品种品质》标准二级。示范试种中表现出综合抗性强,产量潜力大,品质优,熟相好,耐肥抗倒等优点,适宜江苏沿江、苏南地区及皖南稻区种植。

镇糯晚粳系列品种的特征特性与育种启示

通过对镇糯晚粳系列4个产业化品种的遗传基础、产量结构、品质指标、综合抗性和抗倒性等进行分析,总结出镇糯晚粳系列品种的特性:遗传背景丰富、早熟高产稳产、品质优糯性佳、综合抗性较好、耐肥抗倒。同时对糯稻的商业化育种实践进行了探讨,提出利用非糯主推品种或糯稻骨干亲本为育种起点,强化结实性、直链淀粉含量、白度和冷饭回生度及绿色高效相关性状选择的育种思路。

优质晚粳稻新品种镇稻13号的选育与应用

镇稻13号是江苏省丘陵地区镇江农业科学研究所选育的中熟晚粳稻新品种。介绍了镇稻13号的选育经过、主要特征特性及栽培技术要点。