水稻氮素利用相关基因遗传研究进展

水稻氮素利用效率的高低直接影响水稻产量以及生态环境。在水稻氮素利用相关基因的研究中,研究人员通过连锁作图和关联作图等方法克隆基因,并解析水稻的氮素利用机理,为水稻氮素高效利用育种提供了基因资源。本文从水稻氮素利用QTL定位及基因克隆,基于全基因组关联分析的水稻氮素利用相关基因克隆,利用突变体克隆水稻氮素利用相关基因,利用反向遗传学克隆水稻氮素利用相关基因等方面总结了近年水稻氮素利用相关基因的研究进展。同时对该领域的未来研究进行了展望。本文为水稻氮素高效利用基因的研究和氮素高效利用育种提供了参考。

水稻长穗颈基因eui紧密连锁SSR标记获得

02428h是从半矮秆材料02428体细胞培养后代中发现的隐性高秆突变体,其株高性状由1对长穗颈基因eui和1对半矮秆基因sd-1共同控制。以02428h与半矮秆材料南京11杂交的F2为作图群体,利用Gramene公布的SSR标记和根据NCBI中的BAC序列自己新开发的SSR标记,将eui基因定位在第5染色体上的RM3673和RM0012之间,两侧遗传距离分别为0.3cM和1.0cM,为该基因的分子标记辅助选择奠定了基础。

水稻全生育期耐盐资源的初步筛选

为了筛选全生育期耐盐的水稻资源,本研究对500份不同来源的国内外地方品种和旱稻资源用0.3%的NaCl盐溶液进行了苗期筛选。对筛选到的34份苗期存活率和绿叶率大于50%的材料和前人报道的121份耐盐材料用0.3%和0.5%的NaCl进行了全生育期耐盐性筛选。结果发现,不同材料间耐盐性差异很大,同一材料不同个体间耐盐一致性亦存在差异。0.3%的NaCl共筛选到7个品种的11个全生育期耐盐存活单株,而0.5%的NaCl仅筛选到1个品种中的1个存活单株。在存活单株中,有4个单株产量超过18 g,最高的达21.8 g。以上表明,通过大规模筛选是可以筛选到全生育期耐盐水稻资源。这些材料为耐盐机理研究和耐盐育种研究提供了材料基础。

水稻含eui基因的半矮秆突变体02428ha株高遗传分析

02428ha系从隐性高秆水稻02428h中发现的半矮秆迟熟突变体。用02428ha分别与隐性高秆材料02428h和半矮秆材料02428杂交,对其F1和F2世代株高进行遗传分析,结果表明,02428ha的株高是由3对基因控制,除eui基因和sd1-基因外,还含有另外1对半矮秆基因,暂命名为sd-h(t)。该文还讨论了02428ha潜在的育种价值。

一个水稻巨胚新等位基因ge鉴定及分子标记开发

巨胚米富含的γ-氨基丁酸(gamma-amino butyri cacid,GABA)具有缓解和预防血压上升的功效。本研究对江苏地方巨胚种质10217巨胚基因进行了克隆,发现其GE基因编码区有三个位点发生突变,第1090个碱基由C突变为G;第1302个碱基由T突变为G;第1467个碱基由G突变为A,提前形成一个终止密码子TGA。10217中ge基因是一个新的ge等位基因。本研究根据ge基因突变位点设计了一对共显性的CAPS标记GE-2,对10217/日本晴的F2分离群体进行分析后,证实GE基因突变导致了10217巨胚表型。本研究开发GE-2标记能区分GEGE、GEge和gege三种基因型,可直接用于ge基因的分子标记辅助选择育种和基因聚合育种。

利用重组自交系定位水稻种子低氧发芽力QTL

鉴定低氧发芽力强的水稻资源,进而挖掘控制低氧发芽的QTL,可以为改良直播稻低氧发芽能力提供材料基础和基因资源。在装满无菌水的10 cm高的离心管中鉴定了云南省籼稻地方品种扎西玛、江苏省优良食味粳稻品种南粳46及包含135个家系的扎西玛/南粳46 RIL群体的低氧发芽力。以28℃黑暗培养7 d的胚芽鞘长度作为低氧发芽力的评价标准。结果表明:在淹水7 d后,扎西玛和南粳46胚芽鞘长度分别为2.92,6.68 cm,二者在P=0.01水平上存在极显著差异。进而对扎西玛/南粳46 RIL群体135个家系低氧发芽力QTL分析发现,在水稻第12号染色体上的RM1300和RM1227之间检测到一个控制低氧发芽力的QTL(qAG-12)。该QTL的LOD值为3.04,可以解释11.24%的表型变异。生物信息学分析表明,qAG-12位于第12染色体上26.00~27.34 Mb的1.34 Mb范围内。该区域共有200多个注释基因,未见已报道控制低氧发芽力的QTL。以上结果表明:扎西玛和南粳46低氧发芽力存在极显著差异;qAG-12是一个新的控制低氧发芽力的QTL。

一个新的水稻白化转绿突变体的生理特性和基因定位(英文)

秋丰M来源于粳稻秋丰的自然白化转绿突变株。其主要特征为前三叶白化带绿,第四叶及以后叶片均为淡绿色,抽穗时,秋丰M的颖壳和前三叶一样仍出现带绿的白化现象。不同生长时期对野生型和突变型水稻叶片色素含量测定的结果与田间观察结果一致,秋丰M确实存在着一个叶色显著变化的过程。主要农艺性状的比较结果表明,秋丰与秋丰M除穗颈长和千粒重达到极显著差异外,其他农艺性状均无明显差异。遗传分析发现该突变性状受一对隐性核基因控制。以209株培矮64S×秋丰M F_2的隐性突变个体为定位群体,将突变基因定位在水稻第2染色体长臂上,位于 SSR 标记RM475和RM2-22之间,其遗传距离分别为17.3 cM和2.9 cM,并将该基因命名为gra_(t)。

水稻条纹叶枯病抗性遗传和育种研究进展

从水稻条纹叶枯病的病原和传毒介体、鉴定方法、抗性遗传机理以及抗性育种现状等4个方面,系统概述了水稻条纹叶枯病抗性遗传和育种研究进展,并对今后的发展趋势进行了探讨。

基于重组自交系群体的水稻粒形QTL定位

以云南省地方籼稻品种扎西玛与江苏省著名优质粳稻品种南粳46杂交获得的水稻重组自交系群体为研究对象,考察了各株系籽粒长度、籽粒宽度、籽粒长宽比和籽粒厚度4个性状,结合利用202个SSR分子标记构建的该群体分子连锁图谱对控制水稻粒形相关性状的QTL进行分析。共检测到17个加性QTL。其中粒长相关的3个,增效等位基因均来自扎西玛;粒宽相关的3个,增效等位基因均来自南粳46;籽粒长宽比相关的6个,其中5个QTL增效等位基因来自扎西玛;粒厚相关的5个,其中4个增效等位基因来自南粳46。经与前人研究结果比对,共发现2个粒形新位点,分别控制粒长和粒宽。

水稻株高基因克隆及功能分析的研究进展

株高是水稻的重要农艺性状。近年来,随着分子生物学技术的不断改进和提高,许多以往报道的和新发现的水稻株高基因得到了克隆,并进行了深入的功能研究。研究结果表明,激素在水稻株高发育中起主要调控作用,尤其以赤霉素、油菜素内酯和独脚金内酯三类激素的作用最大。调控过程涉及到激素的合成与信号途径,以及激素之间的互作。同时也存在其他调控途径,表明水稻株高形态建成是一个复杂的生理过程。以水稻株高基因功能的介绍为要点,回顾了近年来国内外在该领域的研究进展。

水稻低谷蛋白创新种质的选育和鉴定

谷蛋白是水稻种子中含量最高的贮藏蛋白,占种子总蛋白的70%以上,是稻米蛋白中可供人体吸收的主要成分。低谷蛋白稻米可以满足肾脏病人和并发肾脏机能损害的糖尿病患者在蛋白代谢方面的特殊需求,因此培育适合肾脏病人食用的低谷蛋白品种已成为水稻遗传改良的重要目标。本研究通过引进日本低谷蛋白品种LGC-1,于2009年配置其与江苏高产优质粳稻武育粳3号的杂交组合,经过6代自交和农艺性状筛选结合分子标记辅助选择,于2013年选育出3个低谷蛋白新品系。经分子标记检测、种子总蛋白SDS-PAGE分析和谷蛋白含量测定表明,这3个品系谷蛋白含量均降至LGC-1水平,显著低于普通推广品种,且农艺性状表现优异,为水稻低谷蛋白新品种选育提供了优良的新种质。

利用BSA法检测水稻条纹叶枯病高效应抗性位点

通过前期对江苏水稻地方品种抗条纹叶枯病资源的筛选获得的一份高抗条纹叶枯病水稻品种旱稻,配制其与条纹叶枯病感病品种武育粳3号杂交组合,采用田间自然接种鉴定方法,以病情指数为表型值,对141个F2单株的F2:3株系进行了条纹叶枯病抗性鉴定。同时利用群体分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA法)对抗/感DNA池分析发现第11染色体SSR标记RM209、RM21与条纹叶枯病抗性有明显的连锁关系。利用基于完备复合区间作图方法的QTL检测软件(QTL IciMapping V3.2)在第11染色体上检测到一个条纹叶枯病抗性相关QTL,位于SSR标记RM209和RM21之间,LOD值为13.25,可解释表型变异38.39%,加性效应为负值,表明该数量性状基因座对水稻条纹叶枯病的抗性来自抗病亲本旱稻。

水稻品种爱知106抗条纹叶枯病性的遗传分析

以抗条纹叶枯病的水稻品种爱知106分别与感病品种金陵香糯、武育粳3号及武粳15杂交获得的F2群体为材料,采用重病区田间自然发病的方法,研究爱知106对水稻条纹叶枯病抗性的遗传。结果表明,爱知106对条纹叶枯病的抗性由一对核基因控制,抗病对感病为显性遗传,不同F1显性程度的差异可能与感病亲本的遗传背景有关。

富含抗性淀粉稻米淀粉特性研究

为了比较高低抗性淀粉含量水稻种质间淀粉主要特性差异,利用江苏省农科院水稻品种资源项目组筛选出的抗性淀粉含量有极显著差异的水稻种质,比较分析了RVA特征值和淀粉晶体热力学差异。结果表明,抗性淀粉含量较高的3个水稻材料崩解值较低,而消减值较高;抗性淀粉含量较小的3个水稻材料崩解值较高,而消减值较低。高低抗性淀粉含量水稻种质间RVA特征值和淀粉晶体热力学有较大的差异,可为高抗性淀粉含量功能性水稻品种育种提供新的选育指标。

用花粉管通道法将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻获得转基因植株

采用花粉管通道法遗传转化技术,将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻品系9311中,获得了转基因植株。抗虫性鉴定结果表明:部分转基因植株对水稻螟虫的抗性比对照明显提高;PCR扩增获得了与引物扩增片段长度相同的DNA片段,证实API基因已整合到受体植株的基因组中。遗传分析表明,API基因能在有性生殖过程中传递给后代,并于T4代分离出抗性纯合的株系。

高盐浓度处理对水稻苗期生长的影响

选用46份耐盐水稻种质,于2叶1心期进行高浓度盐胁迫,处理21 d后,调查出叶速率、根长、苗高、秧苗的鲜重及绿色叶片数的变化,研究高盐浓度处理对水稻苗期生长的影响。结果表明,水稻苗期植株受盐分胁迫后,与对照相比,秧苗的出叶速率降低、根长变长、高度降低、鲜重降低、绿色叶片数减少,但不同品种对高盐胁迫的反应不完全相同。

抗黑条矮缩病水稻品种资源的筛选与鉴定

近年来,水稻黑条矮缩病严重影响我国水稻生产,培育高抗黑条矮缩病的水稻新品种迫在眉睫。获得抗性好的水稻资源是育种的基础。本研究通过对保存的2000份水稻地方品种连续2年设置2个试验点的黑条矮缩病抗性鉴定,初步筛选出连续2年没有发病的资源38份。对这38份中农艺性状较好的6份粳稻资源进行人工室内接虫鉴定,获得高抗水稻黑条矮缩病的水稻资源1份。与感病对照相比,水稻黑条矮缩病毒(RBSDV,rice black-streaked dwarf virus)在抗病品种体内的表达量下降71.5倍,表明抗病品种对RBSDV在体内的复制有明显的抑制作用。本研究为水稻黑条矮缩病抗病育种和抗性基因的定位、克隆奠定了材料基础。

利用染色体片段置换系定位水稻赖氨酸含量的QTL

以籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建95个染色体片段置换系,对水稻控制赖氨酸含量的QTL进行了定位。结果显示,共有7个染色体片段置换系(chromosome segment substitution line,CSSL)的稻米赖氨酸含量与亲本9311差异显著。利用代换作图法共鉴定了4个与赖氨酸含量相关的QTL,分别位于水稻第8、9和12染色体上。其中qH-LY8和qHLY9.2来自高赖氨酸含量籼稻品种9311,正向加性效应百分率分别为9.6%和8.5%;而qHLY9.1和qHLY12则来自低赖氨酸含量粳稻品种日本晴,负向加性效应百分率分别为-16.0%和-21.3%。

水稻矮秆多分蘖突变体mz3的遗传分析和基因定位

通过EMS诱变粳稻品种中花11获得一个稳定遗传的矮秆多分蘖突变体mz3。遗传分析表明该突变性状受一对隐性基因控制,并利用mz3与籼稻品种南京11杂交建立的F2群体,将该基因定位在水稻第6染色体长臂上的SSR标记RM19353与RM510之间约747kb范围内。由于该区间包含控制水稻株高和分蘖的D3基因,结合表型分析,推测突变基因与D3可能为一对等位基因。设计7对引物分别对中花11与突变体mz3的基因进行测序,结果显示,与中花11相比,D3基因在mz3中第636位核苷酸由G突变为A,使得编码色氨酸的密码子TGG突变为终止密码子TGA,导致翻译提前终止。进一步对定位群体中10个隐性极端个体测序,结果显示所有极端个体都带有该突变位点。亚细胞定位结果表明,突变体编码的D3蛋白与野生型一样定位在细胞核中,荧光双分子互补试验结果表明,突变体D3蛋白不能与D14蛋白发生互作,推测突变体编码的D3截短蛋白缺少了与D14互作的氨基酸序列,从而阻碍了独脚金内酯信号传递。因此,mz3表型很可能由D3基因突变引起。

水稻地方品种苗期耐盐QTL的定位

水稻耐盐遗传位点的发掘可为耐盐遗传机制的研究提供理论基础,为耐盐品种培育提供基因资源。以云南地方籼稻品种扎西玛与江苏著名优质粳稻品种南粳46为亲本构建的水稻重组自交系群体为研究对象,鉴定了各株系的苗期耐盐性,结合该群体的分子连锁图谱对控制水稻苗期耐盐性QTL进行分析,共检测到4个QTLs:qSST-1、qSST-3、qSST-5和qSST-11,分别位于第1,3,5,11号染色体上。4个QTLs的增效等位基因均来自于亲本南粳46。经比较发现有3个QTLs与已克隆水稻耐盐基因不在同一染色体区间,说明为新的耐盐基因候选位点。结果对进一步发掘和利用新的水稻耐盐QTL具有重要意义。