“福建省水稻分子标记辅助选择技术体系的建立与应用”项目通过鉴定

该项目是福建省科技厅2000年立项的省级重大科技项目．由福建农林大学和福建省水稻分子标记辅助育种重点实验室承担。项目经过多年研究，提出了对单个数量性状基因座进行定位的多种新方法；发展了分子标记辅助选择的理论，建立了基因型选择与表型选择相结合的数量性状标记辅助选择方法，并成功应用于水稻育种研究。构建两个水稻分子标记遗传图谱，对水稻许多重要性状进行QTL定位研究，建立了稻瘟病、白叶枯病和细条病抗性的分子标记辅助选择体系，利用与目标基因紧密连锁的分子标记，获得了一批抗性得到改良的珍汕97B、金山B-1、金山B-2的近等基因系。经过专家鉴定认为，该项研究整体达到了国际先进水平，并产生了原创性的科技成果。

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。

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。

分子标记辅助选择在油菜育种中的应用现状与展望

油菜是我国主要的油料作物之一,除用来满足人们日常所需的食用油外,油菜还可以作饲料、绿肥、生物柴油等多功能用途。近年来,分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)与传统育种手段相结合,大幅度地提高了油菜选育效率,加快了油菜产业的育种进程,使得我国油菜育种进入高速稳步发展的状态,对油菜高产、抗逆及高品质育种具有重要意义。本文以分子标记辅助选择在油菜育种中的应用现状为主要内容,比较了分子标记辅助育种和传统育种的优缺点,介绍了常见的分子标记的类型及特点,分别从油菜产量、品质、抗逆育种、适宜生育期、适应机械化收割、油菜观花推动旅游经济发展等方面阐述了分子标记辅助选择在油菜品种选育方面的应用现状及分子标记辅助选择给油菜育种提供的便利,同时分析了分子标记辅助选择在油菜育种方面的局限性,展望了分子标记辅助选择在油菜育种上的应用前景和发展趋势,进一步表明分子标记辅助选择在油菜育种中的重要性和必然性,为后续我国油菜高效育种提供理论参考。

利用分子标记辅助选择聚合水稻抗病基因Pigm-1和Xa23

【目的】创制抗稻瘟病和白叶枯病水稻新材料。【方法】以携带抗稻瘟病基因Pigm-1的双抗77009和抗白叶枯病基因Xa23的IRBB23为父本,以象牙香占为母本,利用杂交和复交方法,借助于分子标记辅助选择技术,在分离世代对目标基因进行检测,结合田间多代选育和抗性鉴定,选育多抗、综合性状优良的5个稳定株系,分析其农艺性状;然后利用三系不育系靓香A分别与象牙香占及5个稳定株系进行杂交配组,对杂交组合的农艺性状和品质性状进行分析,并对5个稳定株系进行恢复基因检测。【结果】获得R21-1、R21-2、R21-3、R21-4和R21-5 5个均含有Xa23和Pigm-1双基因稳定聚合系,这5个改良系对稻瘟病和白叶枯病均具有较好的抗性。不育系靓香A与5个稳定株系的杂交组合中,只有组合靓香A/R21-1表现结实正常,而其余组合均表现半不育;与亲本R21-1相比,组合靓香A/R21-1的有效穗数、每穗颖花数均表现优异亲本R21-1的特性,整精米率表现显著提高,米质可以达到二级部颁优质米标准。【结论】创制了5个稳定的Xa23和Pigm-1双基因聚合系,其中改良系R21-1含有恢复基因Rf3,可用于水稻多基因聚合育种。

分子标记辅助选择W_(x)^(mp)基因改良晚粳品种宁84稻米品质

为改良晚粳水稻品种宁84的稻米品质,培育低直链淀粉含量的软米粳稻新品系,利用携带软米基因W_(x)^(mp)的水稻品种南粳9108为供体亲本,以晚粳品种宁84为受体亲本,利用分子标记辅助选择将W_(x)^(mp)基因回交导入到宁84中,创制了宁84(W_(x)^(mp))改良系。结果显示:宁84(W_(x)^(mp))改良系的农艺性状与宁84差异不显著,其背景回复率达到98.7%;与宁84相比,其直链淀粉含量由17%降低到10%左右,胶稠度由70 mm增加到最高80 mm;改良系的垩白度和垩白粒率显著增高,透明度显著降低,碱消值保持不变,整精米率和精米率显著高于对照,食味品质明显提升。宁84(W_(x)^(mp))改良系的成功培育,为今后粳稻软米新品系的选育及推广打下了良好基础。

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。

分子标记辅助选择聚合水稻Xa23和bph20(t)基因

【目的】利用分子标记辅助选择选育出聚合Xa23和bph20(t)基因的纯合植株,为水稻育种提供抗性材料。【方法】采用杂交、回交和田间多代选择,在分离群体中,通过标记跟踪,结合抗性鉴定,选择具有聚合双抗基因的个体。【结果】C189标记辅助选择Xa23基因,特异性好,扩增效果稳定,选择准确率接近95%,说明该标记完全可以用于标记育种实践;标记BYL7在选择上具有一定的效率,但效率不高;通过接种鉴定,在BC2F2群体中有16株具有Xa23、bph20(t)双基因聚合个体。【结论】利用与Xa23紧密连锁的标记C189,与bph20(t)紧密连锁的标记BYL7进行分子标记辅助选择,从BC2F2群体中培育出具有抗白叶枯病和褐飞虱双抗基因的个体。证明分子标记方法聚合是一个简单有效培育水稻多抗性的方法。

利用分子标记辅助选择培育优良食味、低谷蛋白香粳稻新品系

【目的】选育低谷蛋白新品种是功能性水稻育种的一个重要方向。为满足肾脏病患者对人体健康和稻米品质的需求,迫切需要在育种中加强对功能性和食味品质的协同改良。【方法】以具有低直链淀粉含量基因Wxmp和香味基因fgr的优良食味粳稻品种南粳46与含低谷蛋白基因Lgc1的日本粳稻品种LGC-1杂交、回交,利用与目标基因共分离的分子标记进行跟踪检测并结合田间选择,在BC2F6获得5个新品系。以亲本南粳46和LGC-1为对照,对新品系的农艺、产量、品质性状进行分析。【结果】与LGC-1相比,新品系的谷蛋白含量和可吸收蛋白含量相当,食味品质得到显著提升,且综合性状优良,表现出较高的产量潜力,适宜在江苏不同稻区进行种植。【结论】分子标记辅助选择作为一种快速、准确、有效的方法,与常规育种技术紧密结合,能够显著提高优质、高产、低谷蛋白水稻品种的选育效率。

分子标记辅助选择在作物育种中的应用及展望

分子标记辅助选择(Marker-assisted-selection;MAS)是作物遗传改良的有效工具。随着高通量低成本SNP标记的开发应用和生物信息学的快速发展,MAS的应用拓展到了全基因组选择(Genomic Selection,GS),大大地提高了选择的效率和精准性。因技术和费用的限制,MAS未能广泛应用。为拓展MAS在作物育种中的应用路径,并发挥其最大潜力。通过查阅相关文献,综述了MAS在作物育种中的优势及其应用途径;分析了MAS应用受限的原因所在,并针对具体问题提出了对策;预测了MAS的应用前景:因高通量基因分型及基因组测序技术等的快速发展,未来MAS费用肯定显著降低,选择效率将大幅提升,致使MAS的应用空间更为广阔。

水稻云恢1973恢复基因关联分子标记筛选及应用

恢复系作为三系杂交稻关键亲本之一,在杂种后代的性状方面发挥着主要的调控作用,但目前生产上用的水稻恢复系同质化严重,创制遗传背景丰富的新恢复系显得尤为重要.选用WA型强恢复系—云恢1973和WA型不育系广8A构建F_(2)群体,筛选与云恢1973恢复基因紧密连锁的标记,利用筛选到的标记对云恢1973与云恢290构建的重组自交系材料进行恢复基因的快速扫描;筛选出含有云恢1973恢复基因的重组自交系材料进行后代育性及农艺性状鉴定,筛选出新的具有丰富遗传背景的恢复系,为杂交水稻的可持续发展奠定物质基础.结果表明:在2,10,11号染色体上筛选到12个与育性恢复紧密连锁的分子标记,综合12个分子标记结果,于300株云恢290/云恢1973重组自交系中筛选到72份含恢复基因的新恢复系材料;在峨山和水富试验点对72份新恢复系材料进行鉴定,结果显示72份新恢复系花粉育性均表现为正常,单株有效穗在10穗以上的材料有11份,每穗粒数在250粒以上的材料有8份,千粒质量在30.53 g以上的材料有8份,结实率在80%以上的材料有8份,单株产量高于对照的材料有19份,并有6份低直链淀粉含量材料、29份高直链淀粉含量材料.

花生分子标记辅助育种研究进展与展望

花生是重要的食用植物油和植物蛋白来源,高产优质抗病是花生新品种选育的主要目标。目前生产上大面积推广的优良品种主要以传统杂交育种技术选育而成,育种周期长、效率低、成本高。分子标记辅助选择可显著提高育种的精准性和效率。高密度的基因型数据是花生产量、品质、抗病性状QTL定位和开发分子标记的基础。2019年我国花生骨干亲本狮头企和伏花生以及美国匍匐型花生品种Tifrunner的基因组序列相继公布,极大推动了花生重要农艺性状的分子标记开发和应用。近年来,花生籽仁油酸含量、脂肪含量等品质性状,根结线虫病、锈病、叶斑病、青枯病等抗病性状,以及荚果、籽仁大小等产量组成性状的分子标记相继被开发。利用分子标记辅助育种,成功选育出了高油酸且高含油量、高油酸且抗病花生新品种或新种质。未来花生分子标记的开发利用需要重视优异野生种质资源的表型精准鉴定,建立高通量表型及基因型检测平台,以及全基因组选择技术策略的应用。

利用分子标记辅助选择选育甘蓝型油菜有限花序新品种

为提高品种的抗倒性,以甘蓝型有限花序品系4769为供体亲本,分别与早熟甘蓝型油菜保持系144B和优良恢复系111R、122R、361R、536R杂交,并利用与有限花序基因Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的分子标记进行甘蓝型油菜有限花序性状的辅助选择育种。结果表明,共筛选到4个与Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的共显性分子标记(S02、Indel02、BnW09和BnW18),可用于回交转育过程中的分子标记辅助选育,最终培育出具有有限花序性状、抗倒性明显增强的保持系Y144B、不育系Y144A、优良恢复系Y111R、Y122R、Y361R、Y536R;经杂交组配和区域试验选育出一个甘蓝型油菜有限花序新品种青杂有限1号,株高适中,分枝低,抗倒伏性提高。

马铃薯野生近缘种抗PVY种质资源分子标记辅助筛选

为拓宽四倍体(2n=4x=48)马铃薯栽培种抗马铃薯Y病毒(PVY)的遗传背景,对56份马铃薯野生近缘种进行了PVY抗性分子标记(RYSC3、YES3-3A和Ry364)辅助筛选。PCR检测结果显示,含有Ry_(adg)抗性基因(源自Solanum tuberosum ssp.andigena)分子标记RYSC3的材料有13份,其中二倍体(2n=2x=24)3份,四倍体6份,六倍体(2n=6x=72)4份;含有Ry_(sto)抗性基因(源自S.stoloniferum Schlechtdal)分子标记YES3-3A的材料有4份,其中二倍体1份,四倍体2份,染色体倍性未确定材料1份;含有Ry_(chc)抗性基因(源自S.chacoense Bitter)分子标记Ry364的材料有23份,其中二倍体6份,四倍体4份,六倍体13份。含有RYSC3、YES3-3A和Ry364中任意2种标记的材料有7份,同时含有3种标记的材料仅有OCH 14180a(S.stoloniferum Schlechtdal)。这些种质资源可用于马铃薯抗病毒品种选育、种质创新与基因挖掘。

应用CRISPR/Cas9技术与分子标记辅助选择创制广东丝苗米新种质

【目的】创制优质香型丝苗米水稻新种质,探索水稻育种改良新途径,助力广东丝苗米品牌建设。【方法】以广东省农业主导品种粤农丝苗(YNSM)与优质稻粤王丝苗(YWSM)为材料,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定点编辑上述品种的香味基因Badh2,创制香稻新品系,随后通过分子标记辅助选择(MAS)技术定向导入GW7/GL7位点,系谱选育优质香型丝苗米水稻新种质。【结果】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制两个香稻新品系yn-kobadh2与yw-kobadh2,其2-AP含量均极显著提高,达到239.39~440.79μg/kg,而有效穗数、每穗实粒数、糙米外观品质、千粒重与产量等主要农艺性状均未受到显著影响;MAS技术结合系谱选育的方法成功选育两个丰产性好、籽粒长宽比超过4.3的优质香型丝苗米水稻新品系NWbadh2GW7-1与NWbadh2GW7-2,达到广东丝苗米品种关于香味与外观粒型的认定标准。【结论】利用CRISPR/Cas9基因编辑与分子辅助选择技术相结合可精准、高效地创制新的优异水稻种质,为广东丝苗米品种选育提供重要的种质储备与遗传改良资源。

分子标记辅助选择改良南粳5055米香性状的研究

为进一步提高优良食味水稻品种南粳5055蒸煮食味品质,利用分子标记辅助选择,将米香基因badh2成功导入南粳5055中。在分子标记对目标基因进行前景选择的同时,利用《NY/T 1433-2014》推荐的48个以及作者实验室筛选的31个SSR标记进行背景检测;在BC3F2世代,筛选出遗传背景与轮回亲本一致的单株,结合农艺性状筛选及品质分析,获得所考察性状与南粳5055一致且携带米香基因的南粳5055新品系;并就背景选择中不同来源分子标记对江苏粳稻品种的鉴别力问题进行了讨论。

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。

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。

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。