多年生长雄蕊野生稻剑叶长度的遗传分析

水稻剑叶性状与产量息息相关,也是水稻遗传学和分子生物学研究的热点之一。剖析水稻剑叶长度的遗传机理,为培育理想株型新品种、提高水稻产量奠定基础。以长剑叶的非洲长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata A. Chev.&Roehr.)为父本、短剑叶的粳稻Balilla为母本构建F2分离群体。统计2015-2017年近3年的F2群体的表型数据和基因型数据,对剑叶长度性状进行了遗传效应分析和QTL定位。一共检测到10个控制剑叶长度的QTL位点,分布在水稻的第3、4、5、7、8、9、11和12号染色体上。其中位于第9号染色体上的q FLL9-1是群体中控制水稻剑叶长度的主效位点,还鉴定到了两个新位点qFLL4-1和qFLL11-1。针对主效位点q FLL9-1构建了高世代回交群体BC6F2,验证了qFLL9-1在群体中发挥重要的效应。本研究鉴定到qFLL4-1和qFLL11-1两个调控剑叶长度的新QTL位点,验证了1个调控水稻剑叶长度的主效QTL qFLL9-1,研究结果为水稻剑叶长度QTL的精细定位奠定了基础,有利于长雄蕊野生稻种质资源的进一步开发与利用。

机遇与挑战:多年生作物研究进展

随着全球气候的急剧变化,人们期望改变传统的农业生产模式,建立可持续性发展的低碳绿色农业生产体系。中国的粮食作物种植收益低,年轻人不愿意从事农业生产,耕地撂荒问题愈发严重。传统农作物大都是一年生作物,生产中需要使用大量的化肥、农药,由此带来了严重的环境生态问题;此外,经过长期人为选择的一年生作物,普遍对环境变化的适应能力较弱,越来越难以适应复杂的气候变化。而多年生粮食作物的生命周期较长,可以连续多年生长,比一年生作物的自然资源利用率更高、劳动力投入更少、环境适应力更强。而且多年生作物一般根系发达,除了可以减少水土流失,还能减少碳元素从土壤向大气中的转移,有利于截留更多的碳、发展低碳绿色农业。因此,发展多年生作物是目前实现农业可持续发展的重要途经之一。目前,多年生作物的培育还存在着一定的困难,不过新技术的出现和发展大大加速了多年生作物驯化过程,在改良多年生作物农艺性状的同时,保持与多年生有关的生长特性。

光温敏雄性不育水稻的研究进展

50年前,袁隆平提出杂交水稻生产的设想,在中国科学家的努力下得以实现并应用.半个世纪以来,杂交水稻在中国和多个国家得到了广泛的种植,为粮食安全提供了有力的保障.近20年来,以光温敏两用雄性核不育系为基础的两系杂交稻在水稻生产中占据越来越重要的地位.中国科学家发现了多个具有实用价值的光温敏雄性不育系,并开展了系统研究,对两系法杂交稻的广泛推广发挥了关键作用.近年来,几个重要的光温敏雄性不育基因被成功克隆,并初步阐明了其作用的分子机理,对于培育新型优良的不育系具有重要意义.本文将介绍杂交水稻在中国的发现和研究现状,以庆祝50年前袁隆平先生提出杂交水稻生产的设想.

中国水稻功能基因组研究进展与展望

功能基因组研究是植物生命科学研究的核心领域之一.从少数基因的克隆到重要农艺性状的功能基因组解析,我国水稻功能基因组研究实现了跨越式发展,阐明了水稻育种中的一些重大生物学问题,功能基因组的研究为水稻品种改良和育种技术变革奠定了基础.着眼未来,我国科学家提出了继续推进"水稻2020"研究计划,适时启动水稻4D基因组的发展建议.

序列比较分析揭示水稻Pms1区段基因组的快速进化

以前的研究将水稻光敏核不育位点Pms1定位在第7染色体上.本研究对来源于定位亲本(明恢63和农垦58)的两个BAC克隆进行比较测序,以鉴定Pms1的候选基因;并通过对两个克隆的注释和比较得到5个候选基因,以进行进一步的功能检验.将这两个亲本的基因组序列与公共数据库里的日本晴和93-11比较分析,结果显示,该区段4个亲本在序列组成上存在巨大差异,这种差异主要归咎于活性反转座成分造成的基因组新近增长和变异;亚种内和亚种间以Indel或者SNP的形式存在高度的多态性.利用反转座成分的两个长末端重复进行分析发现,它们的替换速率比已有的报道要高得多.该结果证明,在自然和人工选择的共同作用下,Pms1区段正处于快速的基因组进化过程中.

长雄蕊野生稻枝梗角度QTL定位及遗传分析

水稻是世界一半以上人口的主食,如何提高水稻单位面积产量一直是科学研究与育种研究关注的重点。而水稻枝梗角度对稻米产量及抗性具有重要意义。本研究利用长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)跟粳型栽培稻Balilla杂交构建了F2群体,利用基于PCR的Indel标记构建了分子连锁图谱;通过QTL分析软件QTL IciMapping4.0检测2016年和2017年的数据,共得到6个控制水稻枝梗角度的QTLs。这些位点分别位于第2、4、9、10和12染色体上,每个QTL能够解释3.7%～43.3%的表型变异。第4染色体上的qBA-4-2位点和第12染色体上的qBA-12-1位点在两年的定位实验中均被检测到。其中,qBA-4-2对枝梗角度表型贡献率最大,是一个主效QTL;qBA-2-1以及qBA-12-1还未见报道,可能是两个新的QTL。挖掘新的枝梗角度基因有助于人们进一步认识水稻的驯化历程和选育出高产优质的水稻新品种。

多年生长雄蕊野生稻感光性的遗传分析

非洲的长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)具有多年生、抗病、抗虫、耐寒、耐旱等优良特性,可用于栽培稻的遗传改良。但其感光性强,长日照下不抽穗。为了在分子标记辅助育种过程中排除不需要的强感光性,须先找到长雄蕊野生稻中控制感光性的QTL。感光性是指水稻受日照长短的影响而改变其抽穗期的特性。抽穗期作为水稻重要的农艺性状,与产量有着密切的联系。本研究以长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)为父本,栽培稻巴利拉(Balilla)为母本杂交构建的F2群体为研究材料。对F2群体的抽穗期性状进行QTL定位分析,共得到6个控制水稻抽穗期的QTL,这些QTL分别位于第2号、第4号、第8号和第9号染色体上。在两年长日照下的F2群体中都检测到第8号染色体上的qDTH-8-1位点,但短日照下未检测到该位点,说明其跟感光性相关。qDTH-8-1是一个主效位点,对抽穗期表型贡献率最大,其中包含已被克隆的DTH8/GHD8基因。此外,我们还检测到另外4个已被定位但未被克隆的位点qDTH-4-1、qDTH-8-2、qDTH-9-1和q DTH-9-2,他们在本群体中的效应不大。结果表明,长雄蕊野生稻的感光性主要由qDTH-8-1控制,育种后代中要注意检测该位点的基因型。通过检测长雄蕊野生稻中的抽穗期QTL并进一步克隆到基因,这有助于深入了解野生稻强感光性的遗传机理,为水稻品种改良提供基因资源。

长雄蕊野生稻茎围和穗颈围的遗传分析

长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)具有多年生、大柱头、大花药、抗病、抗虫、耐寒、耐旱等优良特性。茎围与水稻抗倒伏能力相关,而倒伏会影响植株的光合作用,从而导致水稻产量降低、品质下降。本研究以粗秆的非洲长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)为父本,与细秆的亚洲栽培稻粳稻(Oryza sativa L.japonica)品种‘Balilla’为母本构建F_(2)作图群体,通过软件R/qtl分析了两年的茎围和穗颈围基因型及表型数据,共得到13个控制水稻茎围和穗颈围的QTL(Quantitative trait loci),其分布在第1、2、3、4、5、7及8号染色体上。其中控制茎围的位点有7个,控制穗颈围的位点有6个。茎围与穗颈围的主效位点(qSC-8-1/qRC-8-1)位于同一区域,可能属于同一位点。该位点已被报道,但还未见克隆。此外,茎围位点qSC-2-1、qSC-2-2、qSC-7-1与穗颈围位点qRC-3-1、q RC-7-1属于新位点。通过对水稻茎围与穗颈围的遗传研究,找到控制相关性状的遗传位点,有利于水稻抗倒伏品种的选育及种质创新。