基于生物信息学分析的水稻无机焦磷酸化酶基因OsIP1的克隆及其遗传转化

无机焦磷酸化酶在植物体内催化焦磷酸基团分解为磷酸基团的反应,而焦磷酸的及时降解,被认为是原初光合产物合成双糖特别是蔗糖,进而进行长距离运输的关键步骤之一。但是,蔗糖在维管束中的运输需要焦磷酸,因此,在叶肉细胞中特异性过表达焦磷酸化酶基因,被认为是拉动和促进光合作用的关键措施之一。对水稻中约30个无机焦磷酸化酶编码基因进行氨基酸序列比较、结构域特征、亚细胞定位预测以及上游顺式元件释义等生物信息学分析,进而克隆了1个预测为编码胞质型可溶性无机焦磷酸化酶的基因OsIP1(Os04g0687100),并将其与叶肉细胞特异性启动子cyFBPase相连,构建成嵌合基因cyFBPase:OsIP1;通过农杆菌转化法将其转入2个水稻品种中,累计获得48个阳性转基因植株。

江苏省“十五”前后主栽粳稻品种纹枯病抗性评价

对江苏省"十五"前后主栽的64个常规粳稻品种进行2年纹枯病抗性接种鉴定。结果表明:参试品种纹枯病发病程度及趋势在年度间、同年度重复间表现一致;早、中熟晚粳品种对纹枯病抗性相对较好,其次是迟熟中粳,中熟中粳品种抗性相对较差;参试品种中没有发现抗病或高度抗病品种,8个中抗品种分布于不同生育期类型。对水稻抗纹枯病鉴定方法和评价标准以及抗纹枯病育种相关问题进行了讨论。

水稻新裂颖突变体sg1的遗传分析与基因定位

从中籼3037辐射突变体库中获得一个颖花开裂突变体(split glume1,sg1),表型分析发现该突变体不仅颖壳异常,且伴随着生育期提前,植株变矮,颖花退化等现象,结实率也显著降低。遗传分析和分子生物学分析结果表明该突变受1对隐性核基因控制,并最终将其定位在水稻第1染色体上分子标记M1-z21与M1-z27之间,物理距离约为47kb,这是一种控制颖花发育的新基因,通过预测发现该区段内存在6个开放阅读框。

引进水稻种质穗部性状相关基因全基因组关联分析及利用探讨

对从国际水稻核心种质库中引进的315份水稻品种的5个穗部性状进行了全基因组关联分析,发现穗长和一次枝粳数受环境影响大,而粒长、粒宽和籽粒长宽比在不同环境下的变化较小。检测到与穗长、一次枝粳数、粒长、粒宽和籽粒长宽比显著关联的标记区域分别有7、5、10、8和6个,其中,粒型相关的11个区域和一次枝粳数相关的1个区域在两个环境中均被检测到。各品种携带的增效等位变异的个数与性状表型值呈显著线性相关。在所有关联位点中,香稻亚群(ARO)和热带粳稻(TRJ)亚群品种平均携带的增效等位变异数最多,最少的为温带粳稻(TEJ)亚群品种;我国水稻品种在其中6个关联位点上主要携带减效等位变异。筛选到具有30个以上增效等位变异的15份水稻种质,均属于TRJ亚群,来自11个不同国家。TRJ亚群品种在我国水稻高产、稳产育种中具有较高的应用价值,并讨论了利用TRJ亚群品种改良我国水稻穗部性状的方法。

转基因沉默HMW-GS基因的遗传规律及其在育种中的应用

以转基因小麦Glu-1-RNAi为供体亲本、弱筋品种扬麦18和扬麦13为受体亲本进行常规杂交与回交,采用半籽粒SDS-PAGE技术检测并分析亲本、Fl、F2、F3、BClF1、BC1F2、BC2Fl世代高分子量谷蛋白亚基(High molecularweight glutenin subunit,HMW-GS)的组成,研究由RNA干扰技术诱导的HMW-GS沉默效应在非转基因小麦品种中的遗传规律。结果表明:转基因小麦HMW-GS的沉默效应表现为显性遗传,在自交及回交后代中HMW-GS的沉默效应能够稳定遗传。HMW-GS的沉默效应在弱筋小麦培育工作中具有应用价值。

2007～2013年江苏省审定的水稻品种纹枯病抗性分析及抗纹枯病育种策略

对江苏省2007~2013年审定的101个水稻品种的纹枯病抗性进行分析。结果表明：101个水稻品种对纹枯病的抗性总体表现偏差,抗病和中抗类型的仅占3.0%、5.9%,而中感、感病以及高感类型的分别占24.8%、38.6%和27.7%。不同类型水稻品种对纹枯病的抗感差异明显,籼稻品种对纹枯病的抗性高于粳稻品种;粳稻品种中,杂交晚粳的抗性水平相对较好,其后依次为中熟晚粳、早熟晚粳,中熟中粳、迟熟中粳,以杂交中粳对纹枯病的抗性最差,后3种类型品种均表现中感至高度感病。不同年份间育成水稻品种的抗性分布无明显规律性,显示全省水稻抗纹枯病育种工作没有实质性开展或进展。对水稻抗纹枯病育种策略进行了讨论。

江苏省杂交粳稻与常规粳稻新品种主要性状比较

利用2013-2015年江苏省粳稻新品种区域试验数据,对参试的杂交粳稻与常规粳稻主要农艺性状、品质性状及抗病性进行比较分析。结果表明:与常规粳稻相比,杂交粳稻在株高、分蘖率和每穗总粒数上具有较强的正向竞争优势,但成穗率、有效穗数、结实率、千粒质量为负优势,杂交粳稻在产量上没有明显的竞争优势。相关分析、多元线性回归分析和通径分析结果表明,每穗总粒数与结实率对杂交粳稻产量贡献最大。杂交粳稻的主要品质性状与常规粳稻相比具有一定的竞争优势;垩白粒率和垩白度在各类型品种(组合)间的变异系数明显大于其他品质性状。杂交粳稻的垩白粒率、垩白度及直链淀粉含量优质达标率均偏低,表明垩白粒率和垩白度高以及直链淀粉含量偏低是制约江苏省杂交粳稻品质性状提高的主要因素。杂交粳稻对苗瘟、穗颈瘟、条纹叶枯病的抗性总体强于常规粳稻,对纹枯病的抗性总体弱于常规粳稻;对白叶枯病的抗性,与常规粳稻相比,杂交中粳较弱,杂交晚粳较强。综上所述,江苏省杂交粳稻育种中在提高每穗总粒数和结实率的基础上应加强垩白性状的改良,并重视综合抗病性的选择。

四川省稻瘟病菌群体遗传结构分析

由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae ）侵染引起的稻瘟病是全球水稻生产上最严重的病害之一.利用6对 SSR 荧光标记对采自四川绵阳、营山、雅安、北川和武胜地区的5个稻瘟病菌群体的遗传结构进行分析.结果表明,在124个稻瘟病菌中检测出43个等位基因,平均每个位点的观测等位基因数为7．2,有效等位基因数为3．1,所有位点均显著偏离 Hardy-Weinberg平衡.5个群体的平均观测杂合度（0．374）低于期望杂合度（0．502）,暗示群体内存在因近交而导致的杂合子缺失. AMOVA 分析显示,绝大多数遗传变异（81．17％）存在于群体内个体间,仅有18．83％的变异来自于群体间的差异.5个地理群体间呈现高水平的遗传分化（遗传分化系数为0．057~0．528）.Mantel 检验表明,群体间的遗传距离与地理距离相关未达显著水平,说明稻瘟病菌的遗传变异呈现随机分布的空间模式.群体遗传学数据分析表明5个群体间存在不同程度的基因流（基因流水平为0．472~4．347）,基于贝叶斯聚类法的 Structure 分析也证实了这一结果.

SSR标记在江苏粳稻品种鉴定中的应用研究

利用农业行业标准＂NY/T-1433—2007、NY/T-1433—2014＂中分别推荐的24和48个SSR标记,对2013年江苏区试粳稻品系和2009~2014年间江苏审定品种中的46个粳稻品种进行鉴定,证实2个版本中的SSR标记均不能完全鉴别供试的江苏粳稻品种。以12个代表性粳稻品种为材料,从714个SSR标记中筛选到133个在代表性品种间存在多态性的标记,结合＂NY/T-1433—2014＂中的多态性标记共计153个,构建了46个粳稻品种的SSR指纹。以品种间SSR指纹差异位点数、标记分布均匀性及多态性评价指标值为筛选依据,从153个SSR标记中初步确定了52个核心标记用于江苏水稻品种鉴定,构建了46个粳稻品种的SSR指纹。对52个标记在江苏水稻尤其是粳稻品种鉴定中的优点及进一步完善的策略进行了讨论。

粳稻野败型细胞质雄性不育恢复系SWR78的恢复基因定位

利用野败(WA)型粳稻广亲和不育系苏秋A和广亲和广谱型恢复系SWR78配组,根据F2与BC1F1群体的育性分离情况,初步推测WA型苏秋A的育性恢复至少由3对基因控制。选取F2群体中无染色花粉植株,采用隐性基因组分析法进行恢复基因定位,将其中1个主效基因Rf4定位于第10染色体长臂上,与标记RM5629、RM5373、STS10-17和STS10-18分别相距0.17、0.03、0.03和0.07 cM。Rf4位于标记RM5373与STS10-17之间,两标记间的物理距离为78 kb。

水稻卷叶性状遗传及育种应用研究进展

水稻叶片卷曲,可有效解决叶长和叶挺两者之间的矛盾。叶片适度卷曲有利于降低群体消光系数,提高光合效率,进而提高产量。水稻卷叶基因的发掘和应用研究成为叶片性状研究的热点之一,作者概述了在水稻卷叶基因挖掘、卷叶性状的遗传和育种应用研究方面取得的进展,对其中存在的问题进行了分析,为进一步研究提出了建议。

基于QTL定位分析策略的一般配合力遗传基础研究

【目的】一般配合力(GCA)是评价亲本利用价值的重要指标。研究GCA的遗传基础及GCA相关QTL(QTLGCA)定位的可行性,为杂交育种提供技术参考。【方法】以双亲杂交衍生的重组自交系(RIL)为被测系、若干个随机选择的纯系为测验系的NCII交配设计以及QTL定位策略,系统研究GCA的遗传组成、影响QTLGCA定位的因素以及QTLGCA与性状本身QTL之间的关系。【结果】若性状受1对等位基因控制,RIL的GCA以及QTLGCA定位均与控制性状本身基因位点的加性效应、显性效应以及测验系等位基因的频率有关;若性状受2对加/显性的等位基因控制,则GCA估计及QTLGCA定位均与基因间是否连锁无关,其影响因素与性状受一个基因控制时相同;若性状受2对互作基因控制,GCA及QTLGCA定位均与测验系等位基因频率和性状本身QTL的主效应以及基因间互作效应有关,此外,GCA效应估计还与基因间是否连锁有关。【结论】无论是GCA效应估计还是QTLGCA定位,测验系等位基因频率和性状本身QTL效应大小都是重要的影响因素。此外,QTLGCA与性状本身QTL的差异还取决于性状的遗传结构以及QTL定位方法的选择。

水稻端四体的分子细胞学鉴定及染色体行为分析

在水稻品种中籼3037第9染色体短臂端三体的自交后代中发现了一个变异株。该植株叶片内卷,株型偏散,结实率差。分子细胞学鉴定表明,该植株体细胞染色体数比正常植株多2条,多出的染色体均比较小。进一步用来源于水稻着丝粒特异DNA序列(RCS2)以及位于水稻第9染色体短臂上的特异性DNA序列为探针,进行荧光原位杂交分析,证明该变异株多出的染色体均为第9染色体短臂,故该变异株为第9染色体短臂端四体。对变异株的减数分裂染色体行为进行分析表明,在所观察的25个细胞中,96%的细胞增加的两个端着丝粒染色体可配对形成二价体,一般不与正常的第9染色体配对形成多价体。但额外染色体形成的二价体在中期Ⅰ容易发生提前解离的现象。

一组水稻卷叶近等基因系的构建及性状研究

以剑叶卷曲度不同的4个水稻卷叶资源5408、卷珍B、YSBR1、培矮64S为供体亲本,平展叶品种奇妙香为受体亲本,通过连续回交再自交,获得BC7F3卷叶株系。随机区组试验结果显示,株系间剑叶卷曲度存在极显著差异,在剑叶叶基角、一次枝梗数、千粒重3个性状上,部分株系与奇妙香之间存在显著差异,而其他所调查的性状,不同的株系与奇妙香表现基本一致,表明已获得剑叶卷曲度为目标性状的近等基因系。不同株系与奇妙香的杂种F1的剑叶卷曲度也存在极显著差异,且卷曲度基本低于对应双亲卷曲度的平均值,推测所研究的卷叶性状由隐性基因控制。对如何利用卷叶近等基因系进一步研究卷叶性状和卷叶基因进行了讨论。

水稻类病斑突变体wy3的鉴定和基因定位

在粳稻品种武育粳3号栽培群体中获得一个类病斑突变体wy3。该突变体类病斑出现于苗期,分蘖期扩散至整张叶片,属于扩散型类病斑突变体。相比野生型,突变体wy3的株高明显降低,有效分蘖数减少,穗长、每穗粒数、结实率均显著降低。遮光处理表明,突变体wy3类病斑的产生受自然光诱导。台盼蓝染色结果表明,类病斑部位有大量的死亡细胞。突变体wy3的光合色素含量和净光合速率较野生型显著降低,SOD、POD、CAT活性和MDA含量均显著高于野生型。遗传分析表明突变体表型受单隐性核基因控制,采用BSA将该基因初步定位在第2染色体短臂端粒附近。采用F2群体中1099株类病斑单株将基因定位在标记W2-17和W2-18之间28kb的物理距离内。测序结果表明,突变体wy3中的LOC_Os02g02000编码区(CDS)第375位碱基C缺失,导致翻译提前终止,突变体中该候选基因为OsHPL3的一个新等位基因。

水稻非整倍体无性繁殖过程中的遗传稳定性

无性繁殖是保存非整倍体的一个有效手段。为研究该过程中非整倍体的遗传稳定性,从水稻第8染色体短臂端三体(2n+·8S)自交后代中筛选出相应的端四体(2n+·8S+·8S),其田间性状表现为植株矮小,叶片非常窄且内卷,结实率差。在多年无性繁殖过程中,该端四体所添加的其中1条·8S容易丢失使无性系产生性状变异。通过FISH分析发现该无性变异系的原始株中所添加的2条·8S具有以下特点:其中1条·8S在着丝粒区域检测不到水稻着丝粒的基本组分CentO序列,但可以检测到水稻着丝粒的另一基本组分CRR序列,该染色体可以稳定遗传;另外1条·8S在着丝粒区域同时检测不到CentO和CRR序列,该染色体不能稳定遗传。而在最初保存的相应端三体亲本材料的·8S中,同时包含CentO和CRR序列。说明·8S上的CentO和CRR在多年的组织培养过程中会随机丢失,导致含有·8S的非整倍体在无性繁殖过程中的遗传不稳定性。

稻属种间天然异交种的分子细胞学鉴定

利用基因组荧光原位杂交(GISH)技术快速鉴定了栽培稻与野生稻的天然异交种的基因组组成,分析了该杂种在减数分裂中期Ⅰ的染色体配对情况。根据根尖细胞的染色体数目,发现该杂种是具有36条染色体的三倍体;通过减数分裂中期Ⅰ染色体的配对研究,发现该杂种染色体很少发生配对,绝大部分染色体以单价体形式存在;结合GISH技术的分析,证实该杂种是由A、B和C 3个染色体组组成。因此该杂种是栽培稻和小粒野生稻的天然杂交种。

复杂性状遗传分析策略和方法研究进展

复杂性状是指由多基因和非遗传因素共同作用的一类性状的总称,包括表型呈连续分布的经典数量性状,多基因控制但表型呈间断分布的二歧或多歧性状,以及难以准确度量的动物各种行为性状等。动植物的许多重要经济性状以及人类复杂疾病均属于复杂性状范畴。阐明复杂性状的遗传基础,对于动植物新品种的遗传改良具有十分重要的意义。本文在阐述复杂性状基本概念的基础上,综述了复杂性状的遗传分析策略以及近年来取得的主要研究进展。最后,对后基因组时代复杂性状基础研究面临的挑战提出了一些讨论,以供参考。

基于遗传位置的水稻与玉米重要农艺性状QTL比较研究

收集整理了水稻与玉米15个共有性状已发表的QTL定位信息,依据QTL遗传位置信息整合遗传图谱,开展了水稻与玉米基因组QTL水平的比较研究工作。结果表明:1)任一性状QTL的定位频率在染色体上的不同区域内是不同的,存在着若干"热点区域"。QTL定位频率较高的区域,往往能够反映不同遗传背景、不同环境条件下这一区域对特定性状的强表达。在这些区段内,有较高的概率找到控制这一性状遗传率较高的QTL。2)几个不同性状QTL的热点区域常常发生重合,这可能是控制不同性状的基因在染色体上密集排列紧密连锁成一个基因簇造成的;也可能是一个基因影响了多个性状,即一因多效的结果。这些同时对几个性状产生影响的活跃区域,对作物的遗传改良有较大利用价值。

一个水稻小粒矮突变体的候选基因分析

通过T-DNA标签法,从水稻小粒矮突变体(sgd)的侧翼序列分析中,发现了一个与小泡膜蛋白(vesicle-associated membrane protein,VAMP)形成相关的预测基因,该基因位于水稻第7染色体上编号为P0567H04的BAC中(基因座为Os07g37270),属于SNARE基因家族成员。RT-PCR分析结果显示,在小粒矮突变体与对照中花11之间.该候选基因叶、幼穗中存在显著的表达差异:突变体小粒矮的叶、幼穗的cDNA用ActinI引物标定浓度后,用该基因特异RT-PCR引物不能扩增出条带,而中花11的叶、幼穗的cDNA用RT-PCR引物则能扩增出条带,表明这个与小泡膜蛋白形成相关的预测基因(Os07g37270)是一个可表达的、有功能的基因,T-DNA插入目标位点后,可能造成了该基因的失活,因而产生了突变表型。性状调查结果显示,sgd突变体的结实率明显降低,植株变矮。以上结果说明,Os07g37270的功能与细胞中小泡膜蛋白的形成以及花粉的育性有关,推测其可能是控制小粒矮性状产生的候选基因。暂将该基因命名为OsVAMP,并进一步预测了该候选基因的进化信息。