分子标记辅助选择Pigm基因改良水稻不育系桃农1A的苗瘟抗性

为了改良桃农1B和桃农1A的苗瘟抗性,以携带广谱持久抗稻瘟病基因Pigm的中国地方水稻品种谷梅4号为供体亲本,先后以三系保持系桃农1B及其不育系桃农1A为受体亲本,利用与Pigm紧密连锁共显性DNA标记T9E3开展辅助选择育种。T9E3在桃农1B或桃农1A基因组中的PCR扩增条带约为2 000 bp,而对谷梅4号基因组的扩增产物大小为926 bp,多态性稳定;采用来自国内外不同稻区的32份稻瘟菌菌株室内接种苗瘟,桃农1B和桃农1A抗性频率均为9.38%,谷梅4号与改良系抗性频率均为90.63%;田间天然病圃鉴定桃农1B和桃农1A苗瘟8级,而改良系和供体亲本谷梅4号苗瘟均为0级。通过T9E3辅助选择、田间病圃筛选和室内接种鉴定,初步获得了3份高抗稻瘟病的改良不育系(桃农1A-Pigm-1—桃农1A-Pigm-3)及其保持系(桃农1B-Pigm-1—桃农1B-Pigm-3),进一步通过不育特性、农艺性状与产量结构调查分析,从中遴选出1个高抗稻瘟病、不育性稳定、包颈率低、农艺产量性状优良的优异不育系桃农1A-Pigm-2及其配套保持系桃农1B-Pigm-2。桃农1A-Pigm-2不育度和不育株率均为100%,典败花粉约占60%、圆败花粉约占40%,柱头外露率高达71.1%,包颈粒率仅为33.6%;桃农1B-Pigm-2播始历期为69 d,株高76.2 cm,主穗穗长28.1 cm,单株有效穗数15.8穗,单穗总颖花数115.3个,千粒质量27.7 g。实现了桃农1A和桃农1B苗瘟抗性及其他性状的综合改良,为三系杂交水稻育种应用创制了新的亲本材料。

利用共转化和花药培养技术快速获得无选择标记的三价转基因水稻

采用农杆菌介导的水稻转化体系,将包含选择标记潮霉素磷酸转移酶基因(hpt)和目的基因人乳铁蛋白(hLF)、高赖氨酸(SB401)、高甲硫氨酸(RZ10)基因的双T-DNA表达载体p13HSR转化水稻。筛选潮霉素磷酸转移酶基因和目的基因都是阳性的转基因植株,按单株进行花药培养,快速得到无选择标记而目的基因阳性的转基因纯合植株,得率为9.87%。RT-PCR检测结果显示外源基因已整合到转基因水稻基因组中并转录。同时观测到三价表达载体在转化过程中部分目的基因丢失。

无选择标记和载体骨干序列的Xa21转基因水稻的获得

利用双右边界T-DNA载体通过根癌农杆菌介导法将水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入杂交稻重要恢复系C418中。T0代共获得27个独立转基因株系,通过田间抗性鉴定与PCR分析,有17个株系的Xa21基因分子鉴定为阳性,且对白叶枯病原菌P6生理小种具有抗性。通过对17个株系的后代植株进行田间抗性鉴定,分子标记辅助选择及Southern杂交分析,结果显示4个株系的T1代植株中能分离出无潮霉素标记基因的Xa21转基因植株。无选择标记Xa21转基因株系的获得率为15%。PCR检测还表明,这些无选择标记的Xa21转基因植株不带有载体骨架序列。通过对转基因后代进一步的抗性鉴定与PCR辅助选择,获得了无选择标记和载体骨架序列的转基因Xa21纯合的抗白叶枯病水稻。

利用Ac/Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记转基因植株的方法

获得无选择标记转基因植株是进行重复转基因及消除转基因植株中标记基因潜在危害性的关键。实验采用了Ac Ds转座子系统在水稻 (OryzasativaL .)中进行无hpt选择标记的转基因。将含有目的基因bar的Ds元件和hpt标记基因置于同一个T_DNA中 ,通过农杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens)EHA10 5介导将Ac_T_DNA及Ds_T_DNA分别转入到不同的水稻植株 ,再将单拷贝的Ac_T_DNA植株与单拷贝的Ds_T_DNA植株杂交得到同时含有Ac和Ds元件的F1 植株 ,F1 自交产生F2 后代 ,F2 植株中转座后的Ds元件与T_DNA独立分离 ,在总共 10 0株F2 水稻植株中筛选得到 2株只含有Ds元件插入而无hpt标记基因的转基因水稻植株。结果表明 ,利用Ac Ds转座子系统在水稻中获得无选择标记的转基因植株是可行的。

不同转化方法培育无抗性选择标记转基因水稻效率的比较

为研究不同的转化方法培育无抗性选择标记转基因水稻的效果,以4个籼粳稻品种为受体材料,比较了用农杆菌介导的双菌双载体和双T-DNA单载体两种共转化技术的共转化频率及随后获得的无抗性选择标记基因转化子的效率。结果表明,在双菌双载体介导的转化中,4个水稻品种的平均共转化频率为10.1%,其中55.6%的共转化植株自交后代中可筛选出无抗性选择标记的转基因水稻植株。在单载体双T-DNA介导的共转化中,平均共转化频率为45.0%,从其中60.0%的共转化植株自交后代中可获得无抗性选择标记的转基因植株,即双T-DNA单载体法的去选择标记的效率(27.0%)要较双菌双载体法(5.6%)高。

水稻无选择标记Xa21转基因系CX8621的获得与遗传分析

无选择标记和转基因稳定遗传是转基因作物安全应用的基本要求。按照我国转基因作物安全评价指南,利用双右边界T-DNA载体系统将广谱抗白叶枯病基因Xa21转入水稻恢复系明恢86。通过抗性鉴定、PCR分析和Southern杂交,跟踪了外源Xa21基因在转基因后代植株的遗传,并在T3代获得了无选择标记和载体骨架序列的单拷贝抗病纯合系CX8621。多年的观察和鉴定表明转基因恢复系CX8621具有稳定的白叶枯病抗性。目前CX8621已经稳定遗传至T16,并已通过小规模的田间试验(环境释放)和大规模的田间试验(生产性试验)的安全评价。

Pi9基因标记辅助选择改良水稻不育系金23A稻瘟病抗性

以携带广谱持久的抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75–1–127为供体亲本,以保持系金23B及其不育系金23A为受体亲本,采用Pi9基因共显性标记CoInDF1R2进行MAS回交育种,以改良三系不育系金23A及其保持系金23B的稻瘟病抗性;用25份稻瘟菌代表性菌株进行室内苗瘟接种,观察苗瘟抗性表现。结果显示:金23A和金23B的抗性频率仅为28%,而75–1–127的抗性频率为92%;田间病圃抗性鉴定结果显示,75–1–127高抗苗瘟,而金23A和金23B受体亲本均高感苗瘟;共显性标记CoInDF1R2在75–1–127基因组上扩增出大小为354 bp的PCR产物,对金23A或金23B基因组的扩增产物大小约470 bp,说明该标记在2个亲本间的多态性明显且稳定;利用CoInDF1R2开展连续多年MAS回交育种实践,培育出了农艺性状优良、丰产性较好的抗病不育系金23A–Pi9–1及抗病保持系金23B–Pi9–1,为三系法杂种优势利用提供了新的抗稻瘟病亲本材料。

分子标记辅助选择Pi9基因改良水稻不育系桃农1A稻瘟病抗性

以籼稻品系75-1-127为广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的供体亲本,先后以三系保持系桃农1B及其不育系桃农1A为受体亲本,利用Pi9基因内共显性InDel标记CoInDF_(1)R_(2)开展MAS回交育种以定向改良桃农1A稻瘟病抗性。分子标记CoInDF_(1)R_(2)在75-1-127基因组中扩增出1条大小为354 bp的条带,而在桃农1B和桃农1A基因组中扩增条带大小约为470 bp。分别以75-1-127与CO39作为抗病对照与感病对照进行室内人工接种,得到桃农1A、桃农1B及其改良不育系和保持系的抗菌谱,结果显示,75-1-127的抗性频率为86.67%,桃农1A与桃农1B的抗性频率均为6.67%,而改良不育系桃农1A-Pi9及其保持系桃农1B-Pi9的抗性频率同75-1-127,且田间病圃表现高抗苗瘟。经田间不育特性、农艺性状与产量结构调查分析,育成1个高抗稻瘟病、不育性彻底且稳定、柱头外露率高、包颈粒率低、农艺产量性状优良的新不育系桃农1A-Pi9-1及其配套保持系桃农1B-Pi9-1,实现了桃农1A稻瘟病抗性的定向改良。

农杆菌介导的共转化法培育无选择标记转基因水稻的研究进展

植物基因工程可有效地改良农作物的品质、性状或产量,尤其是对水稻这样重要的粮食作物,进行该方面的研究意义重大。在遗传转化过程中,抗性标记基因是筛选转化体的有效手段,但也带来了生态环境及食品安全方面的潜在隐患。为培育无选择标记转基因水稻,可采用共转化无选择标记系统,此方法简单易行,可操作性强,尤其是农杆菌介导的共转化法,应用较为广泛。同时,对获得的转基因水稻,其生物安全性也是人们普遍关注的重大问题。本文对近几年应用农杆菌介导的共转化系统培育无选择标记转基因水稻的研究进展及优化方法进行了综述,结合转基因材料安全评价标准,对转基因植物的推广及应用前景进行了展望。

小规模回交法结合GUS标记选择快速育成水稻转基因抗虫不育系

以"克螟稻"衍生系Tb26(籼)为Bt转基因抗虫种质,采用小规模回交法,结合GUS标记辅助选择,快速改良D62A(B)的抗螟虫特性,育成了"抗DA(B)"。经鉴定,抗DA的外源Bt基因纯合,自身抗虫性表达稳定,且所配杂种F1也表现出高抗螟虫特性;抗DA的花器性状和开花习性良好,花粉败育彻底,不育度高,农艺性状、品质性状、配合力等方面,也与D62A(CK)相仿。若能将生产上推广的D62A系列组合逐步替换成抗DA同型系列,则有望起到节省治虫用药成本,减少污染等一举多得的效果。

水稻抗稻瘟病基因Pi-d(t)~1、Pi-b、Pi-ta^2的聚合及分子标记选择

冈 4 6B(G4 6B)是水稻生产应用中的一个农艺性状十分优良的保持系 ,其主要的缺陷是稻瘟病抗性较弱 ,通过对地谷 ,BL 1,Pi 4号等三个分别含抗病基因Pi d(t) 1 、Pi b、Pi ta2 的稻瘟病抗性材料与G4 6B聚合杂交 ,并利用抗病基因连锁的分子标记对杂交后代进行辅助选择 ,在聚合杂交的F2代及B1C1代群体中共获得了 15株含Pi d(t) 1 、Pi b、Pi ta2 等三个抗稻瘟病基因的材料 ,其可能的基因型分别为 :三基因杂合体Pi d(t) 1 pi d(t) 1 Pi bpi b Pi ta2 pi ta2 4株 ,双基因杂合体 10株 ,其中Pi d(t) 1 Pi d(t) 1 Pi bpi b Pi ta2 pi ta2 6株 ,Pi d(t) 1 pi d(t) 1 Pi bpi b Pi ta2 Pi ta2 3株 ,Pi d(t) 1 pi d(t) 1 Pi bPi b Pi ta2 pi ta2 1株 ,双基因纯合体Pi d(t) 1 Pi d(t) 1 Pi bpi b Pi ta2 Pi ta2仅 1株 ,这一研究结果为进一步改良G4 6B的稻瘟病抗性奠定了基础 ,同时这一研究结果表明利用分子标记可快速、有效地实现多个抗病基因的聚合 。

水稻抗白叶枯病基因Xa23的PCR分子标记定位及辅助选择

用Xa2 3的近等基因系CBB2 3及其感病轮回亲本JG30构建了包含 2 5 6 2个单株的F2 作图群体。通过分析 5 71个感病单株 ,找到 2个新的与Xa2 3基因连锁的SSR标记RM187和RM2 0 6 ,它们与Xa2 3之间的遗传图距分别为 7 1cM和 1 9cM。通过筛选 12 0 0个RAPD引物 ,获得 2个与Xa2 3基因连锁的RAPD标记RpdH5和RpdS1184 ,与Xa2 3之间的遗传图距分别为 7 0cM和 7 6cM。利用丰富占 /CBB2 3、绿油占 /CBB2 3两个实际育种F2 群体 ,结合抗病性人工接种鉴定 ,测算了RpdS1184、RM2 0 6和RpdH5用于分子标记辅助选择 (MAS)的可能性。结果表明 ,对于丰富 2 3群体 ,RpdH5和RpdS1184的MAS准确率分别为 91 0 %和 87 3% ,如果同时使用这两个标记 ,可使MAS的准确率达 99%。对于绿油 2 3群体 ,RpdH5、RpdS1184和RM2 0 6的MAS准确率分别为 77 1%、81 1%和 80 8%。同时使用RpdH5、RpdS1184标记的MAS准确率为 90 3% ;同时使用RpdH5、RM2 0 6的准确率为 91 3% ;同时使用RpdH5、RM2 0 6、RpdS1184标记的准确率为 90 8%。

水稻抗稻瘟病Pib基因的分子标记辅助选择与应用

【目的】为探索抗稻瘟病Pib基因的分子标记用于水稻抗稻瘟病辅助选育,36个四川地方稻瘟病菌株被用来检测Pib基因的抗性。同时利用检测感病等位基因Pib的显性标记Lys145,并结合前人报道的检测抗病等位基因Pib的显性标记Pibdom组成一套水稻抗稻瘟病基因Pib显性分子标记。【方法】利用这套水稻抗稻瘟病基因Pib显性分子标记对122个杂交稻亲本或材料进行分子鉴定,并分别采用稻瘟病菌株05-12(ZB13)和05-30(ZC15)单小种接种试验进行致病性测试。【结果】所检测的122个杂交稻亲本或材料中,只有7个杂交稻亲本或材料含抗病基因Pib,且对稻瘟病菌菌株ZB13和ZC15表现抗病反应。此外,利用这套水稻抗稻瘟病基因Pib显性分子标记对600个杂交F2代单株进行早期筛选,得到185个抗病基因Pib纯合的单株,田间抗性调查结果与抗病基因分子检测结果一致。【结论】该套显性分子标记可应用于水稻抗稻瘟病基因Pib的分子标记辅助选育。

水稻抗褐飞虱基因Bph14和Bph15的分子标记辅助选择

【目的】褐飞虱是危害水稻的主要虫害之一,利用新的抗性基因和通过基因聚合培育抗性品种是目前防治褐飞虱最经济有效的方法之一。【方法】由药用野生稻衍生来的水稻品系B5对褐飞虱生物型1和2具有高度抗性,B5携带的抗性基因Bph14和Bph15分别被定位在第3和第4染色体上,本研究以B5为抗褐飞虱供体亲本,以优良杂交稻亲本9311和1826为受体亲本,通过复交和回交,分别利用与Bph14和Bph15紧密连锁的SSR标记MRG2329和MS5在分离群体中进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,【结果】最终获得一系列目标基因纯合且农艺性状优良的稳定株系。采用苗期群体鉴定技术,对其中的38份重点株系进行了抗虫鉴定,在26份Bph14单基因纯合株系中,除2份为中感外,92.31%的材料抗性水平在中抗以上,6份Bph15单基因纯合株系全为抗或高抗,聚合有Bph14和Bph15双基因的6份株系抗性都达到了高抗水平,抗性强于Bph14或Bph15单基因纯合株系。【结论】研究表明在育种进程中利用与Bph14和Bph15紧密连锁的分子标记开展抗褐飞虱分子标记辅助育种是一种有效的途径。

利用分子标记辅助选择聚合水稻抗病基因Pi-ta、Pi-b和Stv-b^i

水稻稻瘟病和条纹叶枯病是长江中下游粳稻稻区两大主要病害,选育抗病品种是防治这两大病害最有效的方法。以同时含有稻瘟病抗病基因Pi-ta和Pi-b的武运粳8号,含有条纹叶枯病抗病基因Stv-bi的镇稻42为基因供体配置杂交组合。利用Pi-ta和Pi-b的基因标记和Stv-bi紧密连锁的分子标记对分离世代进行基因位点的检测,结合田间多代选育、抗性鉴定将3个抗病基因同时转育到高产品种中,选育出高产、优质、多抗水稻新品系74121。利用分子标记辅助选择,为选育多抗水稻新品种提供了一种简单、快捷的选择方法,同时也为水稻抗病育种提供了新的遗传资源。

分子标记辅助选择在水稻抗病虫基因聚合上的应用

稻瘟病、白叶枯病、褐飞虱和白背飞虱是危害水稻生产的主要病虫害。实践证明,培育抗病虫品种是控制水稻病虫害最经济和有效的途径。总结了目前已报道和定位的抗病虫基因的研究和利用情况,指出利用分子标记辅助选择聚合不同类型抗病虫基因到同一品种,可以提高品种抗性、拓宽抗谱,是水稻抗病虫品种培育的发展方向。

水稻回交世代中两个抗纹枯病主效数量基因的鉴定与标记辅助选择

对水稻品种特青与Lemont杂交组合的F2 单株无性系群体,进行 2年有重复的抗水稻纹枯病QTLs定位,在特青的第 9号染色体和Lemont的第 11号染色体上分别定位到了 1个主效抗纹枯病QTL,各自命名为qSB 9和qSB 11。从该F2 定位群体中,根据位点双侧标记带型,选取 2个位点均为感病等位基因纯合的 2个单株作为双感亲本,均为抗病等位基因纯合的 1个单株作为双抗亲本,分别与轮回亲本特青和Lemont进行回交。标记辅助选择始于BC2F1 及以后的各回交世代,并于BC2F1 和BC4F1 世代进行了病原菌人工接种鉴定。鉴定结果表明,qSB 9和qSB 11确实存在于原定位区间,各等位基因也在回交过程中被成功选择。BC3F2 采用秧田期大群体标记检测,从中选取符合要求的单株,分别混合得到特青背景下的双感纯合系, Lemont背景下的双感、双抗纯合系,将这些纯合系连同轮回亲本同时种植于扬州大学农学院试验田和江苏里下河农科所试验田, 2次重复,随机区组设计,进行接种实验。结果表明: 1 )相同背景下的不同纯合系间在发病程度上存在极显著的差异,不同纯合系的病情严重程度依次为:Lemont双感系>特青双感系>Lemont>特青 >Lemont双抗系; 2 )2个位点上的抗性等位基因qSB 9和qSB 11单独存在时,分别可减轻病级 1 2级左右,同时存在时可减轻病级 2级左右;

应用地高辛标记的PCR-ELISA技术快速检测转基因水稻

应用地高辛标记的PCR-ELISA(Dig-PCR-ELISA)技术进行转基因水稻检测研究。针对转基因水稻中普遍存在的花椰菜花叶病毒(CaMV)35S 启动子(p35S)、胭脂碱合成酶(NOS)终止子(Tnos),筛选标记潮霉素磷酸转移酶基因(hpt,hpt)、β-葡萄糖苷酸酶基因(gus)、抗草丁膦除草剂基因(bar),建立Dig-PCR-ELISA检测方法;能进行半定量检测,敏感性试验表明,Dig-ELISA检测比常规电泳检测可提高敏感性达1 000倍,可检测含量达0.1％的GMO样品。全过程可在24 h内完成。

通过分子标记辅助选择技术选育携有水稻白叶枯病抗性基因Xa23的水稻株系

通过杂交和分子标记辅助选择技术,将亲本材料18113携有的水稻白叶枯病抗病基因Xa23导入亚种间恢复系H705和优质恢复系H706。利用EST标记C189检测目的基因,在18113/H705F3和18113/H706F3株系中,分别获得71和52份携有Xa23纯合基因型恢复系。采用水稻白叶枯病Ⅳ型小种代表菌株浙173进行剪叶接种,分别鉴定出61和44份抗病株系,它们的分子标记辅助选择准确率分别为85.92%和84.61%。研究结果表明,C189是检测Xa23基因的有效分子标记之一,不过,其假阳性的几率高于理论交换率的现象还有待于进一步研究。

利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因

近年来,优良食味粳稻品种南粳46、南粳5055和南粳9108在江苏等地大面积推广,促进了优质稻米产业的发展。但这些品种均不抗稻瘟病,且缺乏适合在淮北地区种植的中熟中粳型优良食味粳稻品种。本研究以同时携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b的江苏抗病、高产粳稻品种武粳15为母本,携带低直链淀粉含量基因Wx-mq的优良食味粳稻品种南粳5055为父本配置杂交组合进行聚合育种。利用Pi-ta和Pi-b基因的分子标记多重PCR体系以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术,分别在不同的分离世代对目标基因位点进行检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,成功地将Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因聚合于一体,选育出稻瘟病抗性好、食味品质优、产量高的水稻新品系"南粳0051",适合在江苏省淮北地区种植。本研究将三套自主研发的PCR检测体系成功应用于分子标记辅助选择,不仅为水稻多基因聚合育种提供了快捷、高效的选择方法,也为水稻抗病、优质育种创制了新的种质资源。