基于高密度遗传图谱的水稻穗长QTL定位与分析

【目的】深入挖掘与穗长相关的新基因,为水稻穗长调控的遗传机理研究及分子育种提供依据。【方法】以2个优良亲本‘ZP37’和‘R8605’及其杂交衍生的208个高世代重组自交系(Recombinant inbred lines,RILs)为作图群体,利用全基因组重测序高密度连锁图谱对3个不同环境下的穗长数量性状座位(Quantitative trait locus,QTL)进行定位,同时分析它们的聚合效应。【结果】共检测到11个穗长QTL,分别分布在第3、4、7、8、9和12号染色体上,其似然函数比对数值(Log of odds,LOD)介于3.07~12.87之间,贡献率在2.17%~10.94%之间,有7个QTL是新位点,其余4个QTL位点与已报道的穗长基因和QTL位置重叠或相近。在2个不同环境下重复检测到4个稳定的QTL位点;对聚合了不同数量穗长QTL株系的分析结果表明,穗长QTL表现出累加效应,QTL数量的增加能显著增加水稻穗长。【结论】本研究结果为水稻穗长QTL的克隆和功能解析奠定坚实的基础,为水稻高产育种提供理论依据和遗传资源。

基于QTL-Seq的水稻抗细菌性条斑病QTL定位

【目的】发掘水稻抗细菌性条斑病新基因,丰富抗病基因资源,为水稻抗细菌性条斑病基因克隆及分子育种提供依据。【方法】以抗病材料广西普通野生稻WP1和感病品种9311及其衍生的F8:9代RIL群体为研究材料,利用QTL-Seq初定位与细菌性条斑病抗性相关的区间,之后利用QTLIciMapping4.1进行复合区间作图以验证结果并精细定位。【结果】分别在第4、8、10染色体上鉴定了一个与细菌性条斑病抗性相关的位点,复合区间作图验证了第4染色体抗细菌性条斑病QTL位点qBLS4.1,表型贡献率和LOD值分别为10.65%和5.03,并进一步将qBLS4.1精细定位在521kb的范围内。抗感亲本序列比对分析发现,在41个基因的编码区共有252个非同义突变,可能与细菌性条斑病抗性相关。【结论】通过QTL-seq分析结合复合区间作图法可以更快速高效地对水稻QTL进行定位,鉴定了一个抗细菌性条斑病性QTL新位点qBLS4.1,为水稻抗细菌性条斑病新基因鉴定与克隆奠定基础。

利用MAS技术培育水稻多抗、优质强恢复系桂恢663

【目的】培育新的兼抗稻瘟病、白叶枯病和细菌性条斑病,且米质较优的水稻强恢复系,为选育抗病、高产、优质的杂交稻组合提供良好的亲本材料。【方法】以抗稻瘟病品种合丰占为母本,与抗白叶枯病品系粤泰占杂交,通过分子标记辅助选择(MAS),获得多个抗病基因聚合的优良单株,再经过多代自交选育,并进行田间抗性及米质鉴定、农艺性状考察及恢复力测试。【结果】培育出聚合了抗稻瘟病基因Pi-ta、Pib、Pi54和抗白叶枯病兼抗细条病基因xa5的多抗、优质强恢复系桂恢663。桂恢663对白叶枯Ⅳ型菌和强毒Ⅴ型菌表现为抗,对广西细条病优势菌株JZ-8表现为抗,对14个稻瘟病菌株,有12个达到1级抗性。桂恢663除直链淀粉含量偏低外,其余6个主要米质指标均达到国标2级标准,其与丰田1A所配抗病、高产、优质组合丰田优663通过广西品种审定。桂恢663和丰田优663谷粒具有香味。【结论】桂恢663兼抗稻瘟病、白叶枯病和细条病,且恢复力强、米质较优具有香味,是组配抗病、高产、优质杂交组合的优良亲本,同时为水稻提供重要遗传基础材料。

兼抗白叶枯病和细条病水稻材料的创新及育种利用

【目的】探讨抗白叶枯病兼抗细条病基因在杂交稻抗性改良利用中的可行性,为丰富我国水稻育种遗传基础提供参考依据。【方法】利用分子标记方法对102份水稻品种资源(材料)进行抗白叶枯病兼抗细条病xa5基因筛选。以携带xa5基因且对白叶枯病和细条病具有良好兼抗性的亲本为抗源,与感病栽培稻杂交,通过系谱法,结合分子标记辅助选择,培育优良杂交稻恢复系。优良恢复系与不育系组配出强优势组合,分析强优势组合的抗性和综合农艺性状。【结果】从102份水稻品种资源(材料)中筛选出兼抗白叶枯病和细条病xa5基因的稻种资源17份,经抗性鉴定,DP3、IRBB5、N36、N776、N777、N779和P89对白叶枯病和细条病均表现较好的兼抗性。以广恢998为母本、以DP3与9311的杂交后代优良单株Y240-1为父本进行杂交,结合分子标记辅助选择,经多代自交选育,培育出含xa5基因的优良恢复系野香占。以野香占为父本、不育系平丰A为母本组配出强优势杂交组合平丰优香占。该组合对白叶枯病和细条病均表现为中抗,同时中抗稻瘟病,米质达到部标2级优质米标准。【结论】抗水稻白叶枯病兼抗细条病的xa5基因具有部分显性效应,可用于杂交水稻育种改良;培育出含有野生稻血缘的野香占能组配出中抗白叶枯病和细条病强优势水稻杂交组合,有助于丰富和拓宽水稻育种遗传基础。

优质常规稻品种桂野丰的选育与栽培技术

桂野丰是广西农业科学院水稻研究所育成的感温型常规优质常规稻新品种。该品种粒型长,株型集散适中、剑叶直、分蘖力强、耐寒性较强、茎杆粗壮、抗倒力强、穗长适中、穗大粒多、着粒密、熟期转色好、有特殊的玉兰香味。米质达部颁2级,平均单产442.3~465.6 kg·hm^-2。2017年通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定,适宜在广西桂北、桂中和桂南作早晚稻种植。

水稻抽穗期QTL qHD8.3的遗传分析与初步定位

从普通野生稻/9311染色体片段代换系群体中筛选获得一个含有早抽穗QTL的代换系CSSL13。光温反应特性分析表明:CSSL13早抽穗的特性对光温表现不敏感。利用CSSL13和9311所衍生的BC5F2群体进行遗传分析,发现该群体中单株抽穗期呈明显的双峰分布,早抽穗和迟抽穗单株分离比符合3∶1的分离比,表明该早抽穗特性受一对显性主效基因控制。进一步利用BC5F2群体中76株极早抽穗的单株和52株极晚抽穗的单株将该q HD8.3定位在8号染色体分子标记M07和M13之间,物理距离约为1.6 Mb。

应用SSR标记技术加速稻种提纯复壮

采用株系循环法及指纹图谱SSR标记检测种子DNA纯度的方法对桂野丰进行提纯复壮,并连续2年在33.3hm^(2)繁种田进行纯度及农艺性状调查验证。筛选出2对能够有效鉴定桂野丰纯度的SSR标记RM71和RM493。提纯复壮后桂野丰株高、穗长、结实率、有效穗数、长宽比、千粒重等均已达到或超过初审水平,说明SSR分子标记能够快速、有效地进行常规稻提纯复壮,从源头上确保该品种种子纯度,为生产提供优质的种子,同时为常规稻、三系杂交稻保持系和恢复系种子提纯保优提供依据。

一个水稻长芒基因AWN-2的定位与克隆

本研究在以广西普通野生稻DP30为供体,籼稻品种9311为受体构建的染色体片段代换系中,筛选鉴定出1份稳定遗传的具有长芒表型的染色体片段代换系。利用该代换系与轮回亲本9311构建了BC5F2分离群体,对控制长芒表型的基因进行了遗传分析,发现该群体中长芒与短芒的单株分离比符合3:1的比例,表明该长芒性状受一对显性核基因控制。采用图位克隆法,将目的基因精细定位于水稻第4染色体分子标记M7和M8之间的12.14 kb范围内,该区域只有一个候选基因即LOC_Os04g43840,测序分析发现与栽培稻日本晴、9311相比,CSSL5的LOC_Os04g43840基因在5'UTR区有29个碱基的缺失和2个碱基的置换,因此,推测LOC_Os04g43840可能为该长芒候选基因。

籼稻品种9311抗白叶枯基因鉴定和定位

稻白叶枯病(bacterial blight,BB)是威胁中国水稻生产的最主要病害之一。本研究在田间观察材料时发现普通野生稻染色体片段代换系CSSL45高感白叶枯病,于是利用6个不同的白叶枯菌株对CSSL45及其受体亲本9311进行抗性鉴定,结果表明它们之间对不同菌株表现出明显的抗感病差异。随后利用GX0312菌株对9311/CSSL45的194个F2分离单株进行接种鉴定,遗传分析表明:籼稻品种9311的抗性由一个显性的抗白叶枯基因控制。最后进一步利用分子标记对472株感白叶枯病的单株进行重组单株检测,最终将Xa41(t)定位在水稻第11号染色体的SSR标记RM27320和RM27335之间,物理距离约为220 kb。本研究定位的Xa41(t)可能与此前报道的4个抗性基因Xa3/Xa26、Xa4和Xa40是互为等位基因。因此,合理利用Xa41(t)基因与其他不同抗性基因进行聚合,对广西水稻白叶枯病抗性育种具有重要的意义。

多重PCR技术可鉴定杂交水稻种子纯度

为建立一种利用多重PCR技术对水稻多个基因位点进行同步检测的方法,本研究以‘丰田优553’、‘吉丰优3550’及其杂交种子为试验材料,根据不同SSR分子标记的扩增片段差异,筛出亲本间差异明显的SSR分子标记,然后设计多重PCR鉴定杂交水稻种子的纯度,并与普通PCR的鉴定结果进行对比分析,验证多重PCR鉴定杂交水稻种子纯度实用性。结果显示,共筛选到48对SSR分子标记,其中‘丰田1A’与‘桂恢553’之间的差异性引物有23对;‘吉丰A’与‘广恢3550’之间的差异性引物有24对。根据PCR扩增片段大小的差异,对两个杂交组合设计的两组双重PCR的纯度鉴定发现,普通PCR的鉴定结果与多重PCR的结果一致。说明多重PCR能够对多个水稻基因位点进行同步检测,为杂交水稻种子纯度的鉴定提供技术参考。

高产优质三系杂交籼稻新组合那优5722的选育

那优5722系广西壮族自治区农业科学院水稻研究所用自育不育系那丰A与自育恢复系桂恢5722配组育成的感温型籼型三系杂交水稻新组合。该组合高产稳产、大穗重粒、米质优、抗倒性较好,2020年通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定。