水稻糖苷水解酶基因OsINV3影响花粉育性的研究

花粉育性是水稻生殖发育中的重要性状,直接影响水稻的产量。本研究鉴定到一个包含Glyco_32核心结构域的糖苷水解酶编码基因OsINV3。通过实时定量PCR对OsINV3的时空表达模式分析发现,该基因在穗发育各阶段均有表达且在幼穗分化第6期具有较高的表达水平。通过亚细胞定位分析,发现OsINV3定位于细胞质。利用CRISPR/Cas9技术获得了粳稻9522和籼稻五山丝苗背景下的功能缺失突变体952201590-1和952201590-2、WSSM01590-1和WSSM01590-2。通过对表型分析及农艺性状统计发现,2种不同背景的突变体材料均表现为株高矮化、花粉育性下降、结实率降低。进一步分析发现,不同背景的突变材料,对育性下降的程度存在差异,在籼稻五山丝苗背景下,OsINV3的功能缺失导致花粉完全败育。通过半薄切片超显微观察发现,OsINV3的功能缺陷导致花药壁和小孢子发育异常。本研究为水稻花药发育提供新的研究思路,为水稻遗传育种提供遗传材料。

超优千号定向改良前后抗性、产量和主要农艺性状的对比评价

超优千号近年来在多地创造了水稻高产纪录,但存在高感白叶枯病和感稻瘟病的缺陷。结合常规回交育种方法与高通量全基因组分子标记辅助选择技术,对超优千号父本R900进行了白叶枯病和稻瘟病抗性的定向改良。在不到2 a时间内,获得了遗传背景回复率高(>95%)、抗性目标基因纯合的R900改良系,配组获得改良超优千号杂交组合。2019年对改良前后的超优千号多点大区对比试验表明,超优千号改良前后的产量相当,主要农艺性状相似。抗性鉴定表明改良R900以及改良超优千号的稻瘟病和白叶枯病抗性较改良前明显提高。通过超优千号定向改良实践,成功验证了利用全基因组分子标记辅助育种技术,在保持原品种超高产潜力和主要农艺性状不变的基础上,能够实现抗性的快速定向改良。