抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定

【目的】开展抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定,为育成持久、广谱抗病优质杂交水稻新品种提供优异的遗传资源和技术参考。【方法】利用分子标记辅助选择和回交育种技术,将持久、广谱的抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm导入恢复系桂R1703,获得了单基因、双基因和三基因导入系,并对其进行稻瘟病鉴定和农艺性状调查,分析不同抗稻瘟病基因间的抗性效应及抗性基因导入对受体亲本农艺性状的影响。【结果】通过对杂交后代和回交群体的Pi1、Pi2和Pigm基因相关分子标记检测,发现抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm已成功导入到桂R1703中,筛选获得7个携带有抗稻瘟病基因且抗性和农艺性状综合表现优良的导入株系,表现出较强的稻瘟病抗性。单基因导入系中,抗稻瘟病基因的抗性效应排序为为Pigm>Pi2>Pi1;双基因和三基因导入系的稻瘟病抗性均强于单基因导入系,尤其以三基因导入系抗性最强,不同基因聚合的抗性效应排序为Pi1+Pi2+Pigm>Pi2+Pigm>Pi1+Pigm>Pi1+Pi2。7个瘟病抗性基因导入株系与桂R1703在穗长和千粒重方面无显著差异(P>0.05,下同),有2个瘟病抗性基因导入系的株高显著高于桂R1703(P<0.05,下同);有1个瘟病抗性基因导入系的单株有效穗显著高于桂R1703;有3个瘟病抗性基因导入系的单穗总粒数显著高于桂R1703;有5个瘟病抗性基因导入系结实率显著低于桂R1703;有2个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著低于桂R1703;有4个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著高于桂R1703。【结论】通过分子标记辅助选育可有效聚合多基因(Pi1、Pi2和Pigm基因),使恢复系桂R1703的稻瘟病抗性得到明显提升,获得一系列抗稻瘟病且与亲本其他性状相近的遗传材料,可作为亲本材料用于选育抗病优质的杂交稻。

基于iTRAQ蛋白质组学的OsAAP6不同转基因水稻胚乳差异蛋白筛选

【目的】基于iTRAQ蛋白质组学筛选不同OsAAP6转基因水稻胚乳的差异蛋白,明确胚乳中的差异蛋白,以期为后续利用OsAAP6基因提升稻米的营养品质提供理论依据。【方法】以水稻OsAAP6超量表达阳性[OX(+)]和阴性对照[OX(-)]材料及OsAAP6互补表达阳性[ZpZc(+)]和阴性对照[ZpZc(-)]为试验材料,采用同位素标记相对与绝对定量(iTRAQ)技术对其进行蛋白质组学检测分析,并利用考马斯亮蓝G-250法对其胚乳中的4类储藏蛋白(谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白)进行含量检测。【结果】与ZpZc(-)和OX(-)转基因阴性对照相比,ZpZc(+)和OX(+)转基因阳性胚乳中OsAAP6基因的表达量分别在P<0.01和P<0.001水平极显著升高。与ZpZc(-)和OX(-)转基因阴性对照相比,ZpZc(+)和OX(+)转基因阳性水稻共有58种差异蛋白共同上调或下调表达,其中有39种蛋白显著增加(P<0.05,下同),有19种蛋白显著降低。在39种共同上调表达的蛋白中有27种蛋白参与水稻种子储藏底物的合成与积累,且有16种上调表达蛋白参与种子储藏蛋白的代谢和积累。与ZpZc(-)和OX(-)转基因阴性对照相比,ZpZc(+)和OX(+)转基因阳性水稻胚乳中的谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白含量均显著增加。【结论】OsAAP6基因上调表达,能抑制与支链淀粉合成相关蛋白的积累,但能促进其胚乳中储藏蛋白的积累,进而提高胚乳中谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白含量,可用于高蛋白水稻新品种的分子育种和遗传改良。

水稻窄叶突变体nrl2新等位基因的鉴定与功能分析

以籼型两系不育系Y58S的窄叶突变体nrl2(1)为试验材料,对nrl2(1)突变体材料进行表型、组织学分析,发现该突变体主要表现为叶片变窄且卷曲,维管束发育异常,大、小叶脉数显著减少;遗传分析结果表明,该窄叶表型受1对隐性核基因控制;通过基因精细定位,发现NRL2(1)定位在第3染色体46000 bp区间内;图位克隆及候选基因验证结果表明该基因是NRL2的等位基因;测序比对结果显示,突变体的第17个外显子由碱基C变为T,对应的氨基酸由谷氨酰胺变为终止密码子,造成翻译提前终止。以nrl2(1)为亲本材料,选育两系不育系,预期可选育出叶片较窄、株型紧凑、分蘖多的新型两系不育系。

利用CRISPR/Cas9技术编辑BADH2定向改良宁粳50号的香味

宁粳50号是宁夏黄河灌区的主栽品种,生产上表现产量高、稻瘟病抗性好,稻米品质优,但缺乏香味。利用基因编辑技术对宁粳50号的香味基因BADH2进行定向敲除,获得了3个阳性克隆。经过田间综合农艺性状的对比和筛选,经4代自交选育出生育期、有效穗数、株高等综合农艺性状与宁粳50号相当,稻米具有明显香味,精米垩白粒率和垩白度等品质性状无明显改变的改良株系T1、T2和T3,实现了对宁粳50号的稻米香味性状的定向改良。

不同株型水稻的农艺性状及其主效基因多态性分析

【目的】分析不同株型水稻的农艺性状及其主效基因多态性,揭示不同株型水稻的产量性状和遗传基础,为理想株型育种提供理论参考。【方法】以理想株型品系少蘖粳为对照,从背背糯、粳糯1号及重组开花后自交系中的自然重组新种质RIL60和RIL61为材料,探究不同株型水稻的农艺性状表现和遗传差异,比较其在不同天数(DAF)(10、17、24和31 DAF)的株型特点,同时对5份种质进行理想株型基因IPA1、Gn1a和DEP1及糯性基因Wx的基因型鉴定。【结果】少蘖粳为ipa1和gn1a-m1突变型,其叶部性状与其他种质差异较大,具有剑叶长、倒三叶短和叶窄的特点,在4个发育期茎、叶、穗干重均小于其他种质,但其穗干重在不同发育期中的增幅大于其他种质,表明该种质在相同时间内具有更强的光能利用率和干物质积累率,其千粒重较其余4份种质具有较大优势。RIL60的功能叶叶角度与其他种质有较大差异,其呈塔形的特点更有利于光合产物的积累,故更接近理想株型形态,其穗重低于RIL61,但其单株有效穗数较RIL61显著增加(P<0.05,下同),导致其单株产量与RIL61无显著差异(P>0.05)。RIL61在4个发育期中功能叶叶面积较其他4个种质更具优势。背背糯为dep1突变型,有更紧凑的株型和直立穗,在前期穗干物质积累量较低,但在31 DAF时期超过其他种质,具有更多的一次和二次分枝,穗间紧密,属于重穗型种质,说明其光合产物的转换能力较强。粳糯1号在穗重和着粒密度等性状上均无优势,但由于其有效穗数最多,故单株产量最高。影响理想株型水稻产量的穗部指标权重为单株有效穗数>穗重>千粒重。【结论】RIL60和少孽粳基本符合无效分蘖少、每穗实粒数多、优良的受光姿态、厚且结实的茎秆等理想株型特征,可作为理想株型育种种质。粳糯1号的株型较好且有较多的单株有效分蘖数和较高的单株产量,也可作为理想株型育种的亲本。在今后理想株型育种时,应优先考虑穗重和单株有效穗数,选择穗大、有效分蘖数多的种质,适当降低对千粒重的要求,且尽量选择含IPA1和DEP1等有利等位基因的种质,才有望育成具有理想株型的高产水稻品种。

农杆菌介导的牡丹江8号高效转基因体系的建立

粳稻品种牡丹江 8号具有繁殖周期短、对多个白叶枯病和稻瘟病生理小种感病或高度感病的优点 ,因此 ,是水稻抗白叶枯病和抗稻瘟病基因克隆研究中候选基因功能验证的一个理想受体。本试验通过对农杆菌侵染参数的优化 ,建立了农杆菌介导的牡丹江 8号高效转基因操作体系。在 3次重复试验中 ,该转基因操作体系抗性愈伤转化率分别为 6 7.5 %、 75 .8%和 70 .0 % ,抗性植株转化率分别为 36 .2 %、 4 2 .1%和 37.9% ,具有较高的转基因效率和转基因稳定性 ;

农杆菌介导籼稻明恢86高效稳定转化体系的建立

以籼稻恢复系明恢86为材料,探讨受体材料、愈伤代龄、预培养时间、筛选时间等因素对转化效率的影响,并建立了高效稳定的农杆菌介导籼稻转化体系。转化技术参数如下,水稻花后15 d幼胚诱导的胚性愈伤(2～6代),作为转化受体材料,经4 d预培养,农杆菌侵染30 min,共培养3 d后,在30 mg·L-1潮霉素筛选出抗性愈伤,抗性愈伤经50 mg·L-1潮霉素筛选10～15 d后立即分化,幼胚的胚性愈伤转化频率可达6.98％,并且能够周年转化。

水稻空间诱变后代的微卫星多态性分析

选用 2 99对微卫星引物 ,对经卫星搭载回收的水稻品种“特籼占 13”种子种植后选育出的 5个突变株的后代进行DNA多态性分析 ,结果表明 :变异植株与原种之间均存在着不同程度的微卫星多态性 .在有效扩增的 2 83对引物中 ,引物多态性频率介于 0 .35 %～ 2 .47%之间 。

基因枪转化获得的转基因水稻中外源基因整合与表达规律研究

通过基因枪法将cecropinB和bar基因共转化水稻 ,获得多个水稻优良品系的转化材料。对转基因的结构和表达的系统分析 ,发现外源基因的整合模式多种多样 ,有简单也有复杂。其中插入位点数的变化范围为 1～ 7个 ,拷贝数的变化范围为 1～ 1 0个。转基因拷贝数的多少与其表达和沉默不存在必然的联系。相同整合模式的转基因事件中基因的表达存在较大的差异。选择标记基因bar比非选择标记基因cecropinB的表达框的完整性和转录概率要高。但是发现大部分表达框完整的bar基因发生基因沉默 ,而在终止子发生序列丢失的cecropinB基因的表达则明显提高。

水稻株高基因eui的初步分子定位

A pair of near isogenic lines, 307T with eui gene, Zhenshan 97 with sdl gene, and its F, populationwere used to RFLP mapping of eui gene. Sixty three RFLP probes on chromosome 5 were screened, two markers,RG435 and RG493 were found to be linked with eui gene, genetic distance between eui and RFLP markers were calculated.

水稻花药培养技术的总结与探讨

总结了水稻花药培养 (花培 )技术中影响培养力的主要理化因素、花培后代遗传特性的利用、花培技术育种应用的关键 ,分析提出花培技术和遗传育种应用需要深入研究的问题 ,并对水稻花培的发展作了初步的探讨 .

干燥处理对水稻愈伤组织绿苗再生和若干生理生化特性的影响

本实验采用滤纸和硅胶干燥法预处理水稻愈伤组织能明显提高愈伤组织的绿苗分化频率。其中以干燥处理4天、愈伤失水量在50％以上的培养效果较好。干燥处理能促进愈伤组织对矿物质元素的吸收、影响过氧化物同工酶的表达、降低脯氨酸的含量,而对细胞透性影响不大。

抗除草剂基因(BAR)转基因水稻的毒性试验

为了对抗除草剂基因 (BAR)转基因水稻进行安全性评价 ,对该样品进行了急性毒性试验、致突变试验及 30天喂养试验。结果大、小鼠经口 L D5 0 >2 1.5 g/ kg BW,无致突变作用 ,30天喂养试验 16、32、6 4g/kg BW各剂量组大鼠生长发育、体重、食物利用率、血常规、脏体比及病理组织学观察等指标与阴性对照组比差异均无显著性 ,无作用剂量为 6 4g/ kg BW。提示抗除草剂基因 (BAR)转基因水稻食用是安全的。

利用Wx和fgr基因双功能性标记高效选育优质水稻保持系

对选取的13份籼型保持系进行直链淀粉含量和香味测定及分子标记(484/485和fgr-1F/1R)检测,筛选出宜香1B作为试验用分子育种优质供体亲本。配组Ⅱ-32B/宜香1B,F2代进行该双标记分离分析,结果表明,不仅F2单株间特异性谱带差别明显便于鉴别,且呈现出两对独立遗传基因分离模式。选取F2代484/485和fgr-1F/1R呈Ⅰ型(与宜香B相同的带型)和Ⅲ型(杂合带型)的优良单株,经F3～F6加代,并结合农艺性状(株型、播抽历期等)和稻米品质性状(粒型、垩白度、透明度等)鉴定和选择,在F6再利用484/485和fgr-1F/1R分子标记进行复测和验证,从而获得了一批株系内性状基本稳定、株型好、直链淀粉含量中等、具有香味、外观和蒸煮食用品质优良的高世代株系。经测交鉴定,发现其保持系株系比例约占75.5%。表明利用Wx和fgr基因功能性分子标记的早世代检测和辅助选择,结合常规优质保持系鉴定和选育方法,可以快速获得直链淀粉含量中等、香味、长粒型、透明、低垩白、较易糊化等综合性状较优的保持系。

内源激素对水稻成熟胚培养力的影响

The effect of endogenous hormones on the culture capacity in mature rice embryo culture and the possibility of increasing culture efficiency by the means of adjusting exogenous hormones of media based on endogenoushormones of rice embryo were studied. The results showed that the callus initiation and plant regeneration were related to endogenous hormones of mature rice embryO and its derived callus. Improving the balance of endogenoushormones through adjusting exogenous hormones of media is a effective means of raising culture efficiency.

分子标记辅助选择选育香稻恢复系

为了选育香稻恢复系,以广东香稻品种美香占为香味基因供体,以自育抗性恢复系丰986和R476为受体,通过比较编码BAD2(betaine aldehyde dehydrogenase)的fgr基因序列和9311序列设计功能性STS标记Aro,并在回交和复交的分离世代利用Aro标记开展香味基因的分子标记辅助选择育种,同时使用氢氧化钾法对香味基因纯合的单株的香味性状进行鉴定,鉴定结果表明Aro标记在香稻育种过程中选择效率达到100%,最终选育出农艺性状较好并具有抗白叶枯病基因Xa21和抗褐飞虱基因Bph14的香型恢复系C349和C354。分别利用C349、C354和两系不育系广占63S、Y58S配组。试验结果表明,在产量水平上含有香味基因的恢复系C349和C354与广占63S配制组合的单株粒重分别达到41.30 g、42.60 g;与Y58S配制组合的单株粒重分别为38.02 g、41.89 g,均与对照品种扬两优6号的产量水平相当。

寒地水稻花培育种研究

介绍了寒地水稻花培育种30年来的研究情况和所取得的研究成果 ,包括花药培养技术研究和花培后代遗传规律研究以及采用花药培养技术育成水稻品种的特征特性及其生产应用状况 ,并讨论了水稻花培育种今后的发展方向。

利用染色体片段置换系定位水稻粒型QTL

水稻粒型是衡量稻米外观品质的重要指标之一,鉴定和定位水稻粒型QTL对开展水稻粒型分子育种具有重要意义。本研究以8个染色体片段置换系为材料,选用分布水稻12条染色体上的153个SSR标记检测染色体片段置换系的置换片段,采用代换作图法对控制水稻粒型的3个主效QTL进行定位。结果表明:153个SSR标记中有104个标记在亲本间具有多态性,多态率为68.0%;8个染色体片段置换系在第3和第5染色体分别有6个和2个置换片段,置换片段长度分别为14.8 cM、16.6 cM、15.5 cM、18.9 cM、29.1 cM、35.0 cM、17.9 cM和17.0cM,平均长度为20.6 cM;8个置换片段上共鉴定出3个粒型QTL,控制粒长的qGL-3-1和qGL-3-2分别被界定在水稻第3染色体RM5551与RM6832及RM6832与RM3513之间,遗传距离分别为14.8 cM和5.3 cM的范围内,控制粒宽的qGW-5被界定在水稻第5染色体RM267与RM169之间遗传距离约11.7 cM的范围内。利用染色体片段置换系能准确地定位水稻粒型QTL,qGL-3-1、qGL-3-2和qGW-5的鉴定和初步定位为其进一步精细定位及分子标记辅助选择奠定了基础。

水稻SSR标记遗传连锁图谱着丝粒的整合及其偏分离分析

利用珍汕97(Zhenshan 97)和HR5衍生的重组自交系(n=190)作为作图群体,构建了水稻SSR标记的全基因组连锁图谱(命名ZHMAP),同时根据前人定位的着丝粒结果和国际水稻测序计划释放的信息,将12条染色体着丝粒的区段也整合到这张遗传图谱上。图谱共包括263个SSR分子标记,图谱总长1552.6cM。ZHMAP与多数已发表的图谱相比具有较好的一致性。同时检测到偏分离标记有82个,除第9、第12染色体没有偏分离标记外,其余所有染色体都存在偏分离标记,绝大多数偏分离标记偏向于珍汕97。这些结果有可能为水稻基因组研究工作提供便利和参考。

籼粳杂交F_1高效花药培养技术体系的建立

以黑壳子粳／苏御糯、铁杆青／苏御糯和薄稻／苏御糯3个籼粳杂交F1及其亲本和粳稻品种武运粳8号为试验材料，在Ms基本培养基中，加入不同浓度的植物激素类物质和有机营养物，建立籼粳杂交F1高效花药培养技术体系。结果表明：Ms＋2mg·L^-1 2，4-D＋1mg·L^-1NAA＋0．2mg·L^-1KT为最佳诱导培养基，籼粳杂交F1花约愈伤组织诱导率达4．1％～4．5％；在该培养基中添加水解酪蛋白或酵母提取物，能明显提高诱导率，增幅达20．5％-27．3％；Ms＋2．5mg·L^-1 6-BA＋0．5mg·L^-1 KT为最佳分化培养基，籼粳杂交F1的愈伤组织绿苗分化率达14．3％～25．0％。