外源氨基酸对层出镰刀菌菌丝生长和伏马毒素合成的影响

由层出镰刀菌引起的水稻穗腐病,不仅造成水稻产量损失,而且因产生真菌毒素而导致稻米品质下降。本研究通过在生长培养基中添加外源氨基酸,评价其对层出镰刀菌菌丝生长和伏马毒素合成的影响。结果表明,不同氨基酸和不同添加量对菌丝生长均有影响。与未添加氨基酸的对照相比,在MM培养基上添加L-精氨酸、L-谷氨酸、L-脯氨酸和L-瓜氨酸,在PDA培养基上添加L-谷氨酸,均抑制菌丝生长。添加氨基酸显著提高了伏马毒素含量,且随着氨基酸浓度升高,在PDA中产毒量减少,在MM中则呈增加趋势。外源氨基酸明显改变了伏马毒素生物合成基因在转录水平上的表达,但基因表达模式与毒素含量并不一致。综合分析表明,外源氨基酸会影响层出镰刀菌菌丝生长和伏马毒素含量,且不同氨基酸组分与菌丝生长和伏马毒素合成的关联性不同。

利用CRISPR/CAS9技术编辑水稻香味基因Badh2

【目的】香稻作为一类特殊的水稻群体,以其清香可口的品质特性备受消费者的欢迎。到目前为止,水稻中的香味主要受第8染色体上编码甜菜碱醛脱氢酶基因Badh2控制。【方法】通过CRISPR/CAS9技术对中花11的香味基因Badh2进行编辑。【结果】获得转基因T_0代植株并对其所衍生的T_1代20个单株进行了鉴定分析,获得了一个剔除了载体骨架且第1外显子上插入一个碱基T的突变体材料。该材料中Badh2 RNA水平显著下调;利用GC-MS技术测定野生型及突变体材料籽粒2-乙酰-1-吡咯啉含量,结果表明突变体材料中的香味物质显著增加;此外,我们还对野生型及T_2代香型植株水稻产量及稻米蒸煮食味品质进行了考查及测定分析,发现除分蘖数及结实率呈现出显著差异外(P<0.05),其余各项指标在两组材料间都无显著差异。【结论】通过CRISPR/CAS9技术成功地对水稻香味基因进行了编辑,可为香稻育种提供丰富的理论指导,加快香稻的育种进程。

稻米蒸煮品质性状的QTL定位

以D50/HB277衍生的由190个家系组成的F7重组自交系群体为研究材料,构建了包含102个SSR标记的遗传连锁图谱,覆盖水稻基因组1226.4cM区域,平均图距为12.02cM。利用Windows QTL Cartographer2.5软件,对蒸煮品质进行QTL分析。在杭州和海南两地实验中,共检测到6个具有显著加性效应的QTL。其中,分别控制直链淀粉含量和胶稠度的主效QTL(qAC6和qGC6)均位于第6染色体短臂RM508和RM587之间,控制碱消值的主效QTL(qASV6)位于第6染色体短臂RM111和RM3438之间,且均能在两地稳定表达。

水稻剑叶形态与稻米粒形QTL分析及相应剩余杂合体衍生群体的构建

利用D50/HB277衍生的由190个株系组成的F7重组自交系群体,在杭州和海南两种环境条件下对剑叶形态及稻米粒形进行QTL分析。共检测到控制上述性状29个QTL,分布于除第2和第11染色体以外的其它所有染色体,其中6个QTL在两种环境中同时被检测到且贡献率大于10%。第1、4和7染色体分别存在控制剑叶面积、剑叶宽度及稻米粒形等性状且贡献率较大的QTL区间,同时在上述区间还存在控制其它多个性状,表现为QTL成簇分布,并以此筛选了3个剩余杂合体,作为相关基因遗传分解、精细定位、克隆及分子设计育种的候选区域。

蛋白质影响水稻米饭食味品质的机理

以杂交中籼丰两优1号组合为材料,设置不同的播期和收获期,分析稻米主要品质指标(直链淀粉、总蛋白含量、RVA特征值等)和米饭食味品质,并用二硫苏糖醇(DTT)或蛋白酶(Trypsin)分别打破样品蛋白质二硫键或酶解蛋白质后,观察RVA特征谱和膨胀势的变化,旨在明确蛋白质对不同食味品质样品RVA的影响,进而探索蛋白质影响米饭食味品质的机理。结果表明,第3播期(6月13日)稻米品质主要指标(直链淀粉、总蛋白、膨胀势、RVA特征值)与第4播期(6月23日)样品差异不显著,但食味品质明显好于后者;分别经蛋白酶处理后,第3和第4播期样品RVA上升段斜率差异不显著,但前者后段冷却后回升斜率明显小于第4播期。由于影响RVA特征谱后段凝胶刚性的主要因素是淀粉与水之比,刚性随淀粉凝胶中含水量减少而提高,食味品质较好的第3播期米粉经蛋白酶处理后,凝胶刚性小且减弱程度大,这可能是蛋白质酶解后形成蛋白质碎片的持水能力弱,即淀粉与水之比低,由此推测蛋白质影响米饭食味品质可能在米饭蒸煮后阶段,即可能与蛋白质水合后持水能力差异有关。

香稻资源遗传多样性的比较

利用60个水稻SSR标记,对来自国内外的370份香稻材料的遗传多样性进行了比较分析。结果共检测到361个等位基因,每个位点的等位基因变幅为2～10个,平均Nei基因多样性指数(He)为0.663,变幅为0.104(RM308)～0.885(RM2634)。籼粳亚种间的遗传多样性具有明显差异,籼稻的等位基因数和Nei基因多样性指数均高于粳稻。地方品种的遗传多样性高于选育品种,选育品种等位基因数仅为地方品种的86.5%。分子方差分析表明,香稻材料中总变异的43.08%是由于亚种间的遗传差异引起的。不同稻区的遗传分化程度总体介于1.69%～14.40%之间。其中,华南与西南、华中与西南地方品种间遗传差异的分化程度达显著水平。聚类分析将参试材料明显分为籼粳两大类,同时地域相同(稻区)、相邻省份的香稻材料基本归为同一类群。

一个控制水稻株高QTL qPH3的遗传分析

利用D50/HB277衍生的重组自交系群体,对水稻株高进行QTL分析。在杭州和海南两种环境条件下,共检测到6个控制株高的加性效应QTL,分别位于第1、2、3、4、6和8染色体上,其中,位于第3染色体的QTL qPH3效应较大,在两种环境条件均能稳定表达且贡献率分别为16.52%和16.60%。进一步筛选获得1个剩余杂合体,对其衍生的RHL-F2群体进行遗传分析,其qPH3检测贡献率达76.13%。通过后代验证,最终将其锁定于标记RM16211和RM16237之间物理距离约204kb区域内。这将为该基因的精细定位及克隆奠定基础。

一个水稻“斑马叶”叶色突变体基因zebra leaf2(zl2)的图位克隆

从粳稻品种Asominori组培后代中获得一个稳定遗传的黄绿相间叶色突变体(zebra leaf 2,zl2)。该突变体在苗期表现为黄绿相间的斑马状,分蘖后期斑马叶性状逐渐减弱,到抽穗期叶片逐渐变为淡黄色。与野生型相比,zl2在3叶期、分蘖盛期、抽穗期及成熟期叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量显著降低,成熟后其结实率、千粒重、株高也显著下降。电镜观察结果显示,苗期zl2叶片黄色部分叶肉细胞中叶绿体显微结构发生了明显的异常,而绿色部分与野生型基本一致。遗传分析结果表明,zl2突变性状受一对隐性核基因控制。从zl2与籼稻品种南京11衍生的F2群体中挑选1607株表现为突变性状的分离单株,最终将该突变基因定位于第11染色体约164.3kb的区域内。基因预测表明该区域内存在13个ORFs,其中ORF12编码一个类胡萝卜素异构酶,序列分析表明突变体中的该基因第10个内含子与第11外显子的交界处碱基A突变为T,导致cDNA发生错误剪切,缺失4个碱基,产生移码突变,并于第395个氨基酸处提前终止。RT-PCR分析表明,相对野生型在突变体中ZL2的表达量显著下降,同时叶色相关基因PORA、RbcL、RbcS、Cab1、Cab2、psaA、psbA、OsDVR表达量也显著下降,而HEMA1、YGL1、V1、V2、SPP、OsPPR的表达量显著上升。结果表明ZL2在水稻叶绿素合成及叶绿体发育中起着重要作用。

水稻类病斑突变体lmm4的鉴定及其基因定位

在EMS诱变的日本晴突变体库中,筛选到一个类病斑突变体。该突变体类病斑出现于分蘖始期,而后慢慢扩散至叶鞘、茎秆,最后至整个植株,属于扩散型类病斑突变体。相比野生型,突变体的lmm4的株高明显降低,有效穗数减少,穗长缩短,结实率、每穗实粒数、千粒重均显著降低。遮光处理实验表明,突变体lmm4类病斑的产生受自然光诱导。突变体lmm4的光合色素含量和净光合速率明显低于野生型。电子显微镜观察发现突变体类病斑部位叶肉细胞中的叶绿体结构发育异常。台盼蓝染色实验表明突变体类病斑部有大量的死亡细胞。二氨基联苯胺染色实验表明类病斑部位有过氧化氢沉积。稻瘟病抗性鉴定结果表明,与野生型相比,突变体lmm4对C7和G1等稻瘟病菌生理小种的抗性明显增强。实时PCR分析证明在突变体lmm4中防卫反应相关基因POC1、PAL、PBZ1、PR1的表达量显著提高。遗传分析表明突变体表型符合单隐性核基因控制的遗传规律。lmm4定位在第5染色体着丝粒附近Ind-4和Ind-6之间大约235kb的区域内。

水稻苗期低温白叶突变体 cde2的鉴定和基因定位

从粳稻品种Asominori的组培后代中发现了一个温度敏感的叶绿素缺乏突变体。低温(23℃)条件下该突变体幼苗3叶期前表现为白化表型随后致死,但在正常温度条件下与野生型无明显差异(30℃)。与野生型相比,该突变体幼苗低温条件下叶绿素含量明显下降,叶绿体结构发育异常。遗传分析结果表明,该突变体受一对隐性核基因控制,定名为cde2(chlorophyll deficient 2)基因。从cde2与籼稻品种培矮64衍生的F2群体中挑选1064株表现为突变表型的单株进行基因定位,将该基因初步定位于水稻第1染色体的着丝粒附近,随后利用已有的SSR标记和自行开发的Indel标记,进一步将该基因定位在标记RM11041和Indel1之间,物理距离为365.6kb。此外,对该突变体叶绿素合成、光合作用以及质体转录/翻译系统相关基因的表达量测定表明,CDE2突变后增加了与叶绿素合成和质体转录/翻译相关基因的表达,但降低了光合作用相关基因的表达。结果表明,CDE2在水稻叶绿素合成以及叶绿体的发育过程中起着重要的作用。

香稻品种RVA谱多样性研究

对来自不同种植区域的593份香稻材料(香糯稻152份,香籼稻342份,香粳稻99份)进行了RVA谱的多样性分析。结果表明,香糯稻以最终粘度的变异系数最大,为42.9,香籼稻和香粳稻以回生值的变异系数最大,分别为71.9和76.1。按遗传多样性指数(Shannon-wiener多样性指数)的分级标准计算,不同种质资源RVA谱特征值的分级情况复杂,除了峰值时间分布相对集中外,其他特征值的分级情况差别较大。RVA谱各特征值的遗传多样性指数均大于1.0,香糯稻峰值粘度和最终粘度的遗传多样性指数高达2.02和2.01,香籼稻和香粳稻均以回生值的遗传指数最高,分别为2.09和1.99。不同香稻种质间的淀粉糊化特性潜在分异明显。

超级稻品种中嘉早17产量相关性状QTL定位研究

以中嘉早17/D50F_2和F_（2∶3）群体为材料,考查各群体株系产量相关农艺性状,同时构建其遗传连锁图谱,最后定位到与产量性状相关的66个QTL,其贡献率变幅为0.08%~20.45%,分布于除第9染色体外的其他各染色体上。两个群体在第3、7、10染色体某区段同时定位到多个与产量性状相关的QTL,这些QTL的加性效应来自中嘉早17。在定位到的66个QTL中,F_2和F_（2∶3）群体均检测到,且贡献率较大的QTL qPH-10（株高）、qFLW-4（剑叶宽）、qTGW-2（千粒重）加性效应均来自中嘉早17。初步检测到超级稻品种中嘉早17携带多个高产QTL,为今后将中嘉早17的优良基因导入其他水稻品种进而培育产量更高、综合性状更优良的超级稻新品种提供理论和技术支持。

高直链淀粉突变体Goamy2的淀粉糊化特性及淀粉结构分析

以高直链淀粉及突变体材料Goamy2及其野生型亲本Ilpumbyeo米粉为材料,比较了它们在理化性质和糊化特性上的差别,并通过体积排阻色谱(Size Exclusion Chromatography,SEC)分析其水溶性和不溶性淀粉组成结构差别。从冷水溶性成分来看,Goamy2主要以小分子DP141～DP2(DP为聚合度)为主,而Ilpumbyeo中带分支的链DP4100～DP64也就是相对大分子所占的比例较高,达到33.3%。从热水溶性淀粉成分来看,突变体Goamy2直链淀粉和支链淀粉的比例大致为4∶1,而Ilpumbyeo直链淀粉和支链淀粉比例大致为1∶1。至于两个材料的热水溶性支链淀粉链长分布,长短链比例差别较大,Goamy2长短链比率为0.67,而Ilpumbyeo为0.32。从热水不溶性成分来看,两个材料均以支链淀粉为主,直链淀粉所占的比例很低,均不到5%。热水不溶性支链成分的链长分布中,野生型亲本Ilpumbyeo以短链为主,短链所占的比例高达72.5%,而突变体Goamy2短链和长链几乎各占一半。

稻米蒸煮食味品质及其仪器分析的研究现状

综述了有关食味品质和蒸煮品质的国内外的研究成果,重点论述了直链淀粉含量(AC)、胶稠度(GC)和糊化温度(GT)对食味品质的影响及其遗传机制,概述了RVA(Rapid Visco Analyser)的工作原理和测得各项指标对蒸煮品质和食味品质的影响。

超高产早稻新品种中嘉早17的选育及栽培技术

经浙江、湖南、湖北、江西、安徽等多省试验和示范种植,中嘉早17表现出高产稳产、抗性较好、适应性广、适宜轻型栽培等特点,适宜在长江中下游双季稻区作早稻种植。本文主要介绍了中嘉早17号的选育经过和区试表现,并对其栽培要点进行了概述。

稻米直链淀粉含量的简易测定方法

为了便于育种材料的选择利用,对农业部米质测定标准(NY147-88)中直链淀粉含量的测定方法做了简化,省去了样品碱消化时沸水浴消煮过程,取而代之的是样品加入碱液后静置过夜。利用21个高中低直链淀粉含量的样品对两种测定方法进行比较验证,其测定结果成高度正相关(r2=0.9908),测定结果的绝对误差小于1.2%。简易法具有简单、易操作、无需沸水浴消煮、节约试剂蒸馏水的特点,特别适合大批量材料的测定,便于普通育种工作者操作使用。

水稻香味基因的研究进展

水稻香味是稻米品质的一个重要性状。近年来,对香稻的研究已经从表型特征特性深入到分子及生物化学水平。文章阐述了水稻香味基因的研究进展,包括香味基因的定位与克隆、生物化学基础的研究以及育种应用等方面,并对其研究前景进行了展望。

水稻叶色突变分子机制的研究进展

叶色突变表型明显、易于鉴别,在高等植物叶绿素代谢、叶绿体结构、功能和发育机理等基础研究中具有重要意义。目前在水稻中已定位约80个叶色突变位点,涉及除第12条染色体外的所有染色体,并已成功克隆出多个叶色相关基因。本文从叶绿素代谢、叶绿体发育、花青素代谢及核-质信号传导等方面,综述目前已克隆的水稻叶色突变相关基因的功能、表达模式和作用机理,阐述水稻叶色突变的分子机制。

高产杂交早稻新组合株两优173的特征特性与栽培、制种技术

株两优173是中国水稻研究所和湖南金健种业有限公司用两系不育系株1S与恢复系R173配组育成的籼型两系杂交早稻新组合,2010年通过国家农作物品种审定委员会审定。该组合表现优势强,具有高产稳产、抗性较好、适应性广等特点,适宜在湖南、江西、浙江、湖北、安徽南部等长江中下游双季稻区作早稻种植。

香型优质杂交早籼中2优308的选育及应用

中2优308是中国水稻研究所选育的香型优质高产杂交早稻新品种,于2008年12月通过江西省品种审定委员会审定。2007～2008年参加江西省早籼稻区试,综合性状明显优于对照品种金优402,其品质达到国标三级米标准,并具有香味,非常适合粮食企业作为理想的配方米原料。该品种经试种和示范种植,均表现出高产稳产、抗性较好、适应性广的特点,适宜在长江中下游双季稻区作早稻种植。