水稻qPC1基因启动子功能性变异位点的鉴定及其转运功能

【目的】鉴定水稻种子中蛋白质含量的正调控基因qPC1启动子的功能性变异位点,开发qPC1基因分子标记,并解析其转运功能,为阐明qPC1基因的生物学功能及其利用qPC1基因进行分子育种提供理论依据。【方法】采用基因定点突变、水稻原生质体瞬时转化技术和双荧光素酶报告法鉴定qPC1基因启动子功能性变异位点,利用缺陷型酵母互补试验以及水稻根部氨基酸的吸收试验解析qPC1的转运功能。【结果】相对于南洋占qPC1序列,珍汕97 qPC1启动子-7~-12 bp位置处6个碱基(CACAGA)的缺失将导致其启动子活性显著增加。对此设计对应的功能性分子标记PB13,并利用PCR技术在珍汕97与南洋占的重组自交系群体中进行验证。在缺陷型酵母互补试验中发现qPC1蛋白能够转运γ-氨基丁酸、瓜氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、精氨酸和谷氨酸等多种氨基酸,且发现qPC1能促进水稻根对多种氨基酸的吸收,并对苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸和酸性氨基酸具有较快的吸收与转运速率。【结论】水稻qPC1基因启动子区-7~-12 bp位置为其功能性变异位点,qPC1在酵母中能够参与多种氨基酸转运,且在水稻根中能促进氨基酸的吸收与转运,即qPC1蛋白可能是一种广谱性氨基酸转运蛋白。该试验结果为进一步全面阐明qPC1基因调控水稻种子中蛋白质含量的分子机制并利用qPC1基因进行优质水稻新品种的选育提供了重要信息。

云南药用野生稻核基因组细菌人工染色体(BAC)文库的构建与分析

通过云南药用野生稻核基因组BAC文库的构建,保存处于濒危状态的云南药用野生稻遗传资源。该文库包含27500个克隆,随机挑取80个克隆检测,插入片段平均大小为80kb,文库容量相当于水稻基因组大小的5.1倍。

论wild rice不一定指野生稻

野生稻,英文译为wild rice,但笔者在查阅有关野生稻(wild rice)的英文文献时发现,wild rice除指代禾本科稻属中的野生稻之外;还有文献指代的是禾本科菰属的菰米。因此,本文分两部分阐述,野生稻与菰的比较、wild rice不一定指野生稻,为后人查阅wild rice时辨别菰或野生稻提供有效的帮助。

中国水稻微核心种质不同生育时期耐冷性鉴定及其相关分析

以204份中国水稻微核心种质为试验材料,进行了水稻发芽期、芽期、幼苗期、孕穗期等耐冷性鉴定及其相关性分析。结果表明,水稻各生育时期耐冷性在籼粳亚种间、各种质之间存在明显的差异。粳稻种质的耐冷性明显强于籼稻种质,但籼稻种质中也存在耐冷性较强的种质。高阳淀稻大红芒、肥东塘稻、木樨球、卫国、兴国、山酒谷、中花8号等粳稻种质和包选21号、红米三担白、寸谷糯、红谷等籼稻种质在水稻各生育时期均表现较强的耐冷性,在水稻耐冷性育种及耐冷基因发掘研究中应加以利用。自然低温和冷水胁迫下水稻结实率与低温下发芽率呈显著或极显著正相关,而与死苗率呈显著负相关,即低温下发芽期耐冷性和芽期耐冷性强的水稻种质一般表现为较强的孕穗期耐冷性。认为低温下发芽率和芽期低温处理后的死苗率可以作为孕穗期耐冷性早期鉴定的间接指标。

云南新收集水稻地方品种的表型多样性分析

以来自云南16个州(市)新收集的1189份水稻地方品种为试验材料,分析了17个农艺性状的多样性指数在县(市)、州(市)、稻作生态区及稻作民族间的差异和分布。结果表明,在县(市)分析单元内,滇南、滇西南的芒市、盈江、陇川、腾冲、勐海、沧源等县(市)的多样性指数为1. 6010~1. 6822,高于其他县(市)。在州(市)分析单元内,滇南、滇西南的德宏(1. 6951)、普洱(1. 6746)、临沧(1. 6723)等州(市)的多样性指数较其他州(市)高。在稻作生态区分析单元内,有效穗数、穗粒数、千粒重和结实率等产量性状及株高、谷粒长、谷粒宽、剑叶宽和穗抽出度生物学性状的多样性指数为南部边缘水陆稻区(Ⅱ)高于滇西北高寒粳稻区(Ⅲ)和滇南单双季籼稻区(Ⅰ); 17个性状的多样性指数在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ稻作生态区间的差异不显著,而结实率、谷粒宽、谷粒长宽比、剑叶长和剑叶宽5个性状的多样性指数在南部边缘水陆稻区(Ⅱ)与滇东北高原粳稻区(Ⅴ)间存在显著差异;除剑叶角度、倒伏性、种皮色和叶片茸毛外,其他13个性状的多样性指数在南部边缘水陆稻区(Ⅱ)与滇中一季粳籼稻区(Ⅳ)间也有显著差异。在稻作民族分析单元内,哈尼族、汉族、景颇族和彝族稻作的多样性指数为1. 7033~1. 7308,高于其他稻作民族;其中,在同一州(市)不同稻作民族间,德宏州景颇族(1. 3735)、傈僳族(1. 3714)和汉族(1. 3526)的多样性指数平均值较高;同一稻作民族不同州(市)间,德宏、保山和临沧汉族及红河州彝族的多样性指数平均值较大(1. 6190~1. 6808)。大穗和大粒型资源分别为173份和84份,主要分布于德宏、西双版纳和普洱等州(市);长粒型资源主要分布于德宏州和临沧市。总体而言,位于滇南和滇西南地区的县(市)、州(市)及稻作生态区是云南水稻地方品种性状多样性分布中心,而哈尼族、汉族、景颇族和彝族等的稻作表型多样性高于其他民族。

中国粳稻地方品种孕穗期耐冷性评价及聚类分析

用原产于中国18个省的329份粳稻地方品种为材料,分析了自然低温和冷水胁迫下不同省份粳稻地方品种孕穗期耐冷性及主要农艺性状表型差异和聚类特点。结果表明,在自然低温和冷水胁迫下各省份粳稻地方品种的孕穗期耐冷性状及主要农艺性状有明显的差异。在自然低温和冷水胁迫下,天津、四川和台湾品种的结实率及冷水反应指数均较高,表现较强的孕穗期耐冷性和迟钝的冷水反应。云南品种在自然低温下表现为较强的孕穗期耐冷性(结实率),而在冷水胁迫下播种至抽穗天数和株高的冷水反应指数较高,表现为迟钝的冷水反应。从总体趋势上看,自然低温和冷水胁迫下,除个别省份外,纬度相对较高的北方省份品种的孕穗期耐冷性(结实率)强于纬度相对较低的南方省份品种。此外,在自然低温和冷水胁迫下,各省粳稻地方品种的聚类结果总体上与各省品种的地理位置及其耐冷性有密切的联系,而在冷水胁迫下品种的聚类结果与品种地理位置的关系比自然低温下更为密切。

云南元阳哈尼梯田水稻地方品种月亮谷的遗传变异分析

为了揭示云南元阳哈尼梯田持续大面积种植的水稻地方品种月亮谷的遗传变异,利用20个表型性状和48个SSR标记,对采自元阳哈尼梯田11个村寨的98份月亮谷和8份对照品种进行分析。结果显示,98份月亮谷的质量性状变异系数较小;数量性状变异系数较大,变异系数范围为2.55%～24.90%;48个标记共检测出114个等位变异,平均为2.38个,变幅为1～4个;有效等位变异为87.65个,平均为1.83个,变幅为1～3.02;Nei遗传多样性(I)指数平均为0.64。表型聚类将月亮谷与对照品种分成两大类,所有月亮谷为一类,8个对照品种为另一类;SSR聚类则将所有月亮谷与4份大于村寨内(37.82%)。11个村寨月亮谷可以分成5个居群,这5个类群与其村寨间地理位置的距离相关,相邻村寨之间月亮谷遗传距离小,遗传相似度高。月亮谷这种特殊的遗传变异是由于独特的哈尼梯田及其传统文化长期作用的结果,月亮谷可作为优异基因资源进一步发掘和利用。

低纬高原和高纬平原粳稻主要耐冷相关性状的遗传分析

利用3个来自云南低纬高原的粳稻品种和3个来自日本、韩国高纬平原地区的粳稻品种,以及应用完全双列杂交获得的30个F1为试验材料,利用加性-显性-母体效应(ADM)遗传模型,在5种不同生长环境下,对单株结实率、特定结实率、穗抽出度和抽穗天数等4个主要耐冷相关性状进行了遗传分析。4个耐冷相关性状中,单株结实率和特定结实率主要受基因型×环境互作效应的影响,不存在母体效应;单株结实率和特定结实率以互作广义遗传率最高,分别为63.5%和56.5%。单株结实率与特定结实率间的表现型、基因型、加性和显性效应的相关均达到极显著水平,相关系数介于0.717～1.000;单株结实率与穗抽出度间的表现型、基因型、加性和显性效应相关也均达到极显著水平,相关系数介于0.161～0.975。穗抽出度的变异系数变幅最大,穗抽出度也是耐冷性鉴定评价中不可忽视的重要性状。穗抽出度和抽穗天数以广义遗传率为最大,分别为59.6%和81.4%。抽穗天数主要受遗传主效应控制,受环境的影响最小。低温胁迫是选择培育耐冷性品种的必要条件,一品稻(Ilpumbyeo)×昆明小白谷是培育强耐冷性粳稻新品种的最优组合。

利用微卫星标记比较云南元阳哈尼梯田两个不同时期种植的水稻地方品种的遗传多样性

为了揭示云南元阳哈尼梯田两个不同时期种植的水稻地方品种的遗传多样性,以元阳哈尼梯田过去种植(20世纪70年代收集于元阳县,现保存于种质库)的72个和当前种植的76个品种为材料,采用48个SSR分子标记进行多态性、遗传相似性和聚类分析。平均每个标记检测到的等位基因数、有效等位基因数、位点多态信息含量和基因型多样性指标在过去与当前的品种间,差异均未达显著水平。共有24个SSR标记的52个等位基因位点在过去与当前种植的品种中存在差异,其中,有18个SSR标记的32个等位基因位点在当前的品种中未检测到,同样,有16个SSR标记的20个等位基因位点在过去的品种中未检测到。基于48个SSR分子标记的平均遗传相似性系数,当前种植的品种为0.3340,过去为0.3313,过去与当前的品种分别在遗传相似性系数0.203和0.174处分为籼、粳两个亚种群。表明元阳哈尼梯田水稻地方品种经过30多年的自然与人工选择,虽有部分等位基因位点发生了变异,但仍保留了原有的遗传多样性;元阳哈尼梯田水稻地方品种存在明显的籼、粳分化。元阳哈尼梯田及其水稻地方品种是研究稻作籼粳演化的理想基地和材料。

基于表型性状和SSR分子标记的云南省水稻主要育成品种(系)的遗传相似性分析

利用株高等17个表型性状和48个SSR标记,对云南省18个育种部门(或课题组)自20世纪60年代以来选育的40个品种(系)进行遗传相似性分析。结果显示,基于17个表型性状,40个品种(系)间的遗传相似性系数值平均为0.244,籼型品种间为0.289,粳型为0.309,籼粳亚种间为0.162;基于48个SSR分子标记,40个品种(系)间的遗传相似性系数值平均为0.383,籼型为0.318,粳型为0.478,籼粳亚种间为0.267;表明表型遗传相似性低于DNA水平。48个SSR分子标记共检测到214个等位基因(Na),每个标记平均为4.458个,变幅为2～8个;有效等位基因数(Ne)平均值为2.8336,变幅为1.1515～5.2981;多态性信息含量(PIC)平均值为0.6058,变幅为0.2118～0.8816;基因型多样性指数(H′)平均值为1.1328,变幅为0.3768～1.8087;其中RM84、RM249、RM152、RM222和RM528是评价云南省水稻选育品种(系)遗传相似性比较理想的SSR标记。聚类分析显示,云南省水稻主要选育品种(系)表现为亚种间遗传差异明显,亚种内遗传差异较小,粳型品种间遗传相似性高于籼型,表明云南省选育的粳型品种(系)遗传多样性低,尤其是同一育种部门(或课题组)选育的品种间遗传相似度较高。

云南疣粒野生稻34个居群遗传多样性的ISSR分析

应用13个ISSR引物对云南省分布的疣粒野生稻(Oryza meyerianaBaill.)34个居群的遗传多样性进行了分析。检测到135个多态性位点,多态性位点百分率(PPB)为80.36%。在居群水平上,基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)分别为0.2666和0.4028。把云南疣粒野生稻34个居群分别按照行政区、经纬度、河流流域和海拔划分成不同类型,计算它们的Na、Ne、H、I和PPB各项数值,发现疣粒野生稻遗传多样性以思茅市最高,临沧、西双版纳次之,保山、德宏最低;太平洋水系澜沧江中下游海拔较高的疣粒野生稻居群多样性较丰富。可将云南疣粒野生稻分为两大群,一大群是思茅地区的材料,另一大群包含德宏、临沧、西双版纳地区的材料。最后讨论了疣粒野生稻种质资源保护的相关问题。

云南当前种植地方稻种SSR遗传多样性分析

选用20对SSR引物对2007-2008年间从云南省56个县(区)收集的416份地方稻种进行遗传多样性分析。共检测到116个等位变异,每个位点变幅为3～13,平均为5.8个;SSR引物多态性信息含量PIC指数平均为0.681,最小为RM18的0.349,最大的RM6748为0.891;56个县的PIC变幅为0.025～0.679,平均为0.381,勐海县的PIC最高,广南县等仅有1份参试材料的8个县的PIC最低。聚类结果表明,在遗传一致度为0.362处将56个县的稻种分为3个类群,第Ⅰ类包括勐海等54个县,在阈值为0.499处又分为2个亚类,其中亚类Ⅰ-1包括36个县,亚类Ⅰ-2包括18个县,第Ⅱ类仅包括思茅区,第Ⅲ类仅包括河口县;楚雄州的牟定县与姚安县的遗传一致度最大,为0.943,大姚县与姚安县的遗传一致度也较高,为0.925,思茅区与宁蒗县的遗传一致度最小,为0.033,各县(区)的遗传一致度与地理位置有一定的相关性。本研究结果表明,云南当前种植的地方稻种具有丰富的遗传多样性,但分布很不均匀,遗传多样性主要集中在西双版纳、德宏、普洱、临沧和红河5个州市。

云南元阳哈尼梯田地方稻种的主要农艺性状鉴定评价

对当前(69份)与20世纪70年代(66份)云南元阳哈尼梯田135份地方稻种的23个农艺性状进行鉴定评价。结果表明,23个农艺性状多样性指数(H′)的平均值为1.801,其中当前和过去分别为1.766和1.784;当前和过去变异系数的平均值分别为21.7%和19.5%;表型类型丰富,当前地方稻种的多样性保存状况好。主要表型特性是红米类型多,有84份,占62.2%;落粒性强,7级以上的稻种有120份,占88.9%;大穗多粒型丰富,穗长和每穗总粒数平均分别为24.8cm和175.0粒。筛选出紫糯、月亮谷等16份优异资源,可供深入研究与育种利用。

云南15个特有少数民族当前农家保护的稻、麦、玉米地方品种多样性

相对于种质资源的异位保护,作物地方品种的农家保护和利用作为植物种质资源保护方法被提出,但是,关于这种方法的有效性却知之甚少。文章采用问卷式和农村参与式调查评价方法(PRA),通过对云南省15个特有少数民族分布的11个州(市)、36个县、124乡(镇)、237个行政村中的306个村寨(村小组),针对当前农家保护的稻、麦(包括小麦、大麦、燕麦和黑麦)和玉米地方品种多样性进行实地调查分析,结果发现已有44.8%的村寨稻地方品种丢失,77.5%的村寨麦地方品种丢失,37.3%的村寨玉米地方品种丢失。共调查采集到农家保护的地方品种901个,其中稻、麦和玉米分别为371、119和411个。每个村寨均有农家保护的地方品种(平均为2.9个),平均每100户农户、1 000人和100 Ha耕地面积分别有3.3个、8.0个和5.2个地方品种。其中,尤以西盟县勐梭镇里拉村委会老缅小组有18个地方品种(包括10个稻和8个玉米),元阳县新街镇土戈寨村委会箐口村有14个稻地方品种最为突出,实属少见。同时,各民族农家保护的地方品种多样性存在显著差异,变幅为16～120个,其中,稻在各民族中的分布变幅最大,为1～72个,主要分布于滇南、滇西南热带、亚热带民族地区;麦变幅次之,为0～47个,主要分布于滇西、滇西北高海拔、温凉民族地区,且在傣族、基诺族和阿昌族等3个民族中已丢失;玉米变幅最小,为4～40个,最均匀。总之,各民族农家保护地方品种的主要驱动力是满足该民族传统文化习俗的生活需求,以及由于缺乏适宜当地特殊生境的新品种以满足生产需求。因此,云南特有少数民族地区是开展农家保护研究的理想基地,建议在该区域选择一定村寨建立地方品种农家保护示范区,同时加强对当前农家保护的地方品种的高效利用研究。

不同地理来源水稻品种的SSR分子标记遗传相似性分析

为了评价云南水稻品种与国内外水稻品种间的遗传相似性,利用48个SSR分子标记对90个来自9个不同国家的水稻品种进行遗传相似性分析,结果共检测到269个等位基因(Na),平均每个SSR标记检测到5.604个,变幅为3～10;共检测到159.775个有效等位基因(Ne),平均为3.329,变幅为1.578～6.090;每个SSR标记的多态性信息含量(PIC)变幅为0.366～0.836,平均为0.661。90个水稻品种间的遗传相似系数(GS)变幅为0.021～0.875,平均为0.328。90个品种在相似系数0.212处分为籼、粳两亚种类群;聚类树形图能划分品种的地理来源;亚种内,粳型品种较籼型品种的遗传相似度高。云南粳稻育成品种的遗传相似性较高,云南水稻地方品种的遗传多样性较高,应加强对云南水稻地方品种的有效保护和籼粳分化等研究。

低温胁迫下粳稻选育品种耐冷性状的鉴定评价

选取来源于中国11个省份和其他9个国家的347份粳稻选育品种作为试验材料,分析了自然低温和冷水胁迫下,不同来源粳稻选育品种孕穗期的耐冷性及主要农艺性状的表型差异和聚类特点。研究表明,在自然低温和冷水胁迫下各省份或国家粳稻选育品种主要农艺性状及其冷水反应指数有明显的差异。在自然低温和冷水胁迫下,云南和日本品种的孕穗期结实率及其冷水反应指数均较高,表现出较强的孕穗期耐冷性。从总体趋势上看,在自然低温下,除个别省份外,我国纬度相对较高的北方省份品种的孕穗期耐冷性强于纬度相对较低的南方省份品种;而在冷水胁迫下,品种的耐冷性与其来源地的关系并不密切,没有呈现出一定的规律性。此外,聚类结果表明,不同省份或国家粳稻选育品种的聚类结果与其品种的地理来源均有一定的相关性,而与自然条件相比,冷水胁迫下粳稻选育品种的聚类结果与其品种的地理来源的相关性更为密切。

云南哈尼族地区稻作地方品种的表型多样性分析及优异资源筛选

【目的】研究云南省哈尼族地区稻作地方品种的表型多样性,筛选出具有该民族特色的优异稻种资源,为水稻新品种的选育提供优良亲本材料,也为保护云南哈尼族的稻种资源及其多样性提供参考依据。【方法】采自云南省4个州(市)14县(市)哈尼族当前栽种的171份稻作地方品种,对其进行统一栽种,并测定分析其株高、穗长、有效穗数等12个数量性状及穗型、剑叶角度、倒伏性等6个质量性状的多样性,筛选出具有该民族特色的优异稻种资源。【结果】171份稻作地方品种12个数量性状的变异系数为8.93%~96.62%,其中,有效穗数、株高、穗抽出度、剑叶长、剑叶宽、单穗粒数、结实率、谷粒长和谷粒长宽比等9个性状的变异系数均在10.00%以上,以穗抽出度的变异系数最大,为96.62%,以千粒重的变异系数最小,为8.93%。12个数量性状的多样性指数为1.914~2.063,平均为2.016,其中,以剑叶宽最大、结实率最小;除结实率、千粒重和谷粒长宽比外,其他9个性状的多样性指数均在2.000以上。6个质量性状中,穗型以中间型最多,有95份,占55.56%;剑叶角度以直立型最多,有76份,占44.44%;倒伏性以直最多,有100份,占58.48%;落粒性以极高最多,有141份,占82.46%;种皮色以白色最多,有89份,占52.05%;芒长以无芒最多,有157份,占91.81%。6个质量性状的多样性指数为0.368~1.291,其中,以剑叶角度的多样性指数最大,芒长的多样性指数最小。4个州(市)稻作地方品种的数量性状多样性指数排序为红河州>西双版纳州>普洱市>玉溪市,质量性状的多样性指数排序为红河州=普洱市>西双版纳州>玉溪市。在遗传相似系数0.230处,171份供试材料聚类为四大类群:第Ⅰ类群仅含2份材料,主要特征为单穗粒数多,千粒重较大,穗抽出度较长,有效穗较少和剑叶较短;第Ⅱ类群含94份材料,主要特征为株高较矮,穗抽出度短,剑叶稍短和结实率较低;第Ⅲ类群含52份材料,主要特征为有效穗数较多,籽粒长宽比较大,单穗粒数少;第Ⅳ类群含23份材料,主要特征为株高较高,有效穗数多,穗较长,剑叶较长和千粒重轻。【结论】云南哈尼族地区当前栽种的稻作地方品种具有丰富的表型多样性。筛选出矮秆型、多穗型、大穗型、大粒型、长粒型和多粒型等16份特异种质,可作为稻作育种和遗传研究的材料。

云南不同种皮色地方稻种的总黄酮含量及其对种子萌发的影响

为了解不同种皮色地方稻种的总黄酮含量与其种子萌发品质的相关性,测定了17份云南地方稻种谷粒、糙米和谷壳的总黄酮含量,以及谷粒和糙米的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数4项萌发指标。结果表明,红皮和紫皮谷粒及糙米的总黄酮含量显著、极显著高于白皮,而谷壳的总黄酮含量则无明显差异。红皮谷粒的4项萌发指标均高于紫皮和白皮,但仅红皮与白皮谷粒之间的发芽势差异达到极显著水平;红皮糙米的4项萌发指标极显著地高于紫米和白米,且除发芽指数外,紫米的其他3项萌发指标显著或极显著地高于白米,表明有色种皮谷粒、糙米的总黄酮含量较高,其萌发指标也相应较高。相关分析表明,谷粒的总黄酮含量与4项萌发指标之间没有明显的相关性,但糙米的总黄酮含量则与4项萌发指标呈显著正相关;谷壳的黄酮含量与种子萌发无关,而糙米的黄酮含量则显著地影响种子的萌发特性。

贵州省贞丰县和松桃县农业生物资源调查及物种多样性比较分析

本文以调查的行政区域(县、乡镇)、民族和生物资源用途为分析单元,采用生物多样性测度指标(物种丰富度、优势度、多样性指数、均匀度指数和相似性系数)评估了贵州省贞丰县、松桃县6乡(镇)不同民族管理利用的农业生物资源物种多样性。结果表明,两县物种的多样性水平都较高且相当,但松桃县3乡(镇)的物种多样性水平较贞丰县3镇的更高;苗族管理利用的物种多样性比布依族、土家族和汉族的更高。在农业生物资源用途分析单元内,松桃县寨英镇及布依族、土家族利用的粮食作物物种、松桃县盘石镇、正大乡和苗族利用的蔬菜及一年生经济作物物种、贞丰县鲁贡镇和松桃县寨英镇以及苗族、布依族管理的果树及多年生经济作物物种、松桃县盘石镇和苗族利用的药用植物物种的多样性比其他乡镇、民族的更高。