豫南香稻品种Badh2基因功能标记的检测及应用

【目的】香稻中香味的产生是由于水稻第8染色体上面Badh2基因的功能缺失而导致2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)前体物质的增多,进而2AP积累使稻米产生香气。【方法】本研究利用Badh2基因开发的7个功能标记,针对豫南地区16份香稻品种进行了检测与分析。【结果】4份香稻品种属于第2外显子突变类型,2份香稻品种属于第4~5外显子突变类型,5份香稻品种属于第7外显子突变类型;并没有发现Badh2基因启动子区及第12~14外显子突变类型的香稻品种。【结论】通过Badh2基因功能标记的检测与分析,本研究鉴定了豫南香稻品种对应的突变类型,为利用分子标记辅助选择培育优质香稻新品种奠定基础。

基于基因组测序揭示香稻Badh2基因的变异信息

香稻是一种具有芳香气味的特种稻资源,具有较高的营养价值和经济价值。利用二代测序技术对3个香稻品种XW13、YZX及XW17进行全基因组测序,发现3个香稻品种的Badh2基因序列一致,在编码区无明显变异的情况下,启动子区有1个8 bp的插入突变,这种变异类型在已测序并公开发表的76份香稻资源的Badh2基因序列中也有发现,命名为badh2-p。

番茄BADH2基因转化水稻

用分子生物学手段,构建含番茄BADH2基因的过表达载体,通过农杆菌介导的方法将其导入日本晴幼胚诱导的愈伤组织,获得了303块潮霉素(Hm)抗性愈伤组织。获得1 059个转化植株。随机选择115个T0植株进行Hyp离体叶片筛选,结果表明,绝大多数植株均呈抗性,并且与PCR检测结果相吻合,说明T0植株中不存在假阳性。

香型椰子BADH2基因生物信息学及表达分析

2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)是香型椰子香味物质的主要成分,BADH2是调控2AP合成的关键基因,分析香型椰子BADH2 (A-CnBADH2)基因的理化性质及组织表达特性,为香型椰子中香味物质2AP合成与积累的分子调控机理研究提供理论参考。本研究通过分析A-CnBADH2基因结构,发现其含有11个外显子和10个内含子,A-CnBADH2为非分泌蛋白,其大小为503 aa,等电点为5.35,分子量为54.92 kD,含有多个磷酸化位点,定位在细胞质中,二级结构以α-螺旋为主。系统进化分析表明,在遗传系数为0.587处,香型椰子、非香型椰子和水稻BADH2蛋白为同一个进化分支。通过对香型椰子和非香型椰子BADH2基因的序列进行比对,发现在基因的1 371位点,非香型椰子为G,而香型椰子为C,该位点的突变使得第442位点的丙氨酸变为脯氨酸,即P442A。荧光定量PCR分析得知,A-CnBADH2基因在根和茎中的相对表达量均显著低于在叶和椰肉中的相对表达量(P<0.05),但该基因在叶片和椰肉中的表达量无显著差异。该结果为BADH2基因调控2AP合成的分子机理提供参考。

水稻香味基因Badh2的功能和效应分析

香稻是一种具有芳香气味的特种稻资源,具有较高的营养价值和经济价值。通过克隆香味基因Badh2启动子区插入序列badh2-p,构建启动子区插入突变表达载体pCAMBIA 1300-badh2-pi,转化水稻品种C5。采用qRT-PCR分析Badh2基因的表达量,同时利用GC-IMS联用技术测定香味物质2-AP和其他挥发性有机物的含量。结果表明:转基因株系叶片中Badh2基因的表达水平都升高了,其中有2株的Badh2基因表达水平极显著升高;转基因株系叶片中大部分挥发性化合物的含量高于野生型C5,2-AP浓度与Badh2基因的相对表达量水平成正相关。

水稻香味基因Badh2的功能和效应分析

香稻是一种具有芳香气味的特种稻资源,具有较高的营养价值和经济价值。通过克隆香味基因Badh2启动子区插入序列badh2-p,构建启动子区插入突变表达载体p CAMBIA 1300-badh2-pi,转化水稻品种C5。采用q RT-PCR分析Badh2基因的表达量,同时利用GC-IMS联用技术测定香味物质2-AP和其他挥发性有机物的含量。结果表明:转基因株系叶片中Badh2基因的表达水平都升高了,其中有2株的Badh2基因表达水平极显著升高;转基因株系叶片中大部分挥发性化合物的含量高于野生型C5,2-AP浓度与Badh2基因的相对表达量水平成正相关。

广西特色香稻地方品种香味及其香味基因型的鉴定

【目的】鉴定广西地方香稻品种的香味及其香味基因型,为开发和利用广西香稻地方种质资源及选育优质特色香稻品种提供理论依据。【方法】将传统香味鉴定方法(KOH浸泡法和籽粒咀嚼法)与分子标记技术结合,对179份广西地方香稻种质资源的香味及其香味基因型进行鉴定。【结果】179份供试材料中,KOH浸泡法检测到具有香味的材料167份,籽粒咀嚼法检测到具有香味的材料124份。籽粒咀嚼法鉴定为香稻的品种中97.58%能用KOH浸泡法鉴定出香味,但KOH浸泡法鉴定为香稻的品种中仅72.46%能用籽粒咀嚼法鉴定出香味。利用分子标记法能检测到等位基因的有71份,占供试材料总数的39.66%,主要以InDel7和InDel4-5等位基因为主,其中仅1份检测到InDel2等位基因,40份检测到InDel7等位基因,37份检测到InDel4-5等位基因,未检测到InDel13等位基因,但有7份同时检测到InDel7等位基因和InDel4-5等位基因。71份能检测到等位基因的材料中有69份被籽粒咀嚼法和/或KOH浸泡法鉴定为香稻品种,正确率达97.18%。在籽粒咀嚼法和KOH浸泡法均鉴定为香稻的121个品种中,香味表型明确,但仅有55个品种能检测到等位基因,检出率为45.45%。来自百色市的供试材料中能检测到等位基因的品种占该市香稻品种总数的53.19%,含有InDel2、InDel7和InDel4-5等位基因型,但以Indel7等位基因型为主;来自河池市的供试材料中能检测到等位基因品种占该市香稻品种总数的比例最高,达64.10%,但只检测到2种基因型,以Indel4-5等位基因型为主;柳州市及其他市能检测到等位基因的比例远低于百色市和河池市。【结论】广西香稻地方品种具有较强的地域特色,不同地区的香稻香味等位基因存在明显差异,且可能存在已报道的等位基因之外的香味基因或香味等位基因,仅用4个已报道的等位基因不足以检测出全部的香稻品种,应将分子标记法与传统鉴定方法相结合,才可更准确鉴定出香稻品种。

四引物扩增受阻突变体系PCR检测水稻香味基因badh2方法的优化

badh2是控制水稻香味的主效基因,其与等位非香基因Badh2功能差异主要在于第七外显子上的8 bp缺失及3个SNP,开发其易于分辨且稳定的功能标记将有助于香稻分子育种。本研究基于四引物扩增受阻突变体系PCR(Tetra Primer Amplification Refractory Mutation System PCR,Tetra-primer ARMS PCR)原理,在功能差异位点外侧两引物一致的情况下,分别设计与badh2和Badh2完全匹配的5'端添加错配碱基的靶引物。结果表明,经1%的琼脂糖凝胶电泳后,由完全匹配引物组成的PCR体系基本能分辨badh2/Badh2基因型,但目标条带较模糊;而引物中5'端引入错配碱基的PCR体系能产生更明晰、易于分辨的目标条带。本研究将有助于香稻分子育种及为其他类似分子标记的优化提供借鉴。

香稻苟当3号香味成分与土壤养分相关性分析

苟当3号为贵州省特有栽培稻,其香味浓郁,品质优良,但目前对苟当3号香味的研究报道不多。为探究苟当3号中控制香味的Badh2基因与不同种植地区的香味浓淡差异,通过基因测序对比分析苟当3号的Badh2基因,并采用1.7%KOH浸泡法、顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)法、土壤元素鉴定法对苟当3号香味、挥发性物质成分及土壤养分进行分析,分析结果表明,苟当3号Badh2基因的基因型为Badh2.1即在第7外显子发生了3 bp突变以及8 bp缺失。同时发现,随着种植点的升高稻米的香味会更加浓郁,稻米中的2-AP与壬醛含量会随着种植点的升高而增加。此外,随着种植点的升高土壤中的全氮含量也会增加。土壤养分与挥发物含量的相关性分析结果表明,土壤中的全氮含量与2-AP、壬醛含量呈显著正相关,对稻米香味的贡献最大。本研究将为探索土壤元素、挥发性物质对稻米香味的影响提供理论依据。

27种香稻品种badh2突变位点序列的分析

水稻甜菜碱醛脱氢酶2基因(Badh2)第7外显子和第2外显子的突变是导致稻米变香的主要原因。本研究分别对包含第7外显子或第2外显子的PCR产物进行测序分析,以明确27种适宜海南省种植的香稻品种的Badh2的突变序列。研究结果表明:海香5701、山栏香糯、海香6309等20个品种Badh2基因的突变类型为第7外显子发生了8 bp的缺失和3个碱基的突变,所有27个水稻香稻品种第2外显子序列都未发生改变。本研究结果可为这些香稻品种的保护与鉴定、及作为香味基因供体改良其他优良品种奠定基础。

24种香稻品种甜菜碱醛脱氢酶2基因突变位点的分析及分子标记开发

根据香型与非香型水稻甜菜碱醛脱氢酶2基因(badh2)在第2、第4内含子、第7外显子3处序列差异和第2外显子1处序列差异,分别设计了两类检测badh2第7和第2外显子突变的功能性分子标记引物M7和M2;利用两类引物,分别对属于第7外显子突变的香型水稻W香99075和第2外显子突变的香型水稻武香14、非香型水稻以及两种香稻分别与非香稻杂交的F1植株基因组DNA进行PCR检测后发现,M7和M2引物完全能够分别被用于以第7和第2外显子突变的香稻作为亲本,进行分子标记辅助培育香稻新品种的研究。M7引物综合考虑了badh2内含子和外显子两方面突变情况而设计的。以非香稻261S、分别发生第7和第2外显子突变的香稻品种W香99075和武香14为对照,使用M7和M2引物,对本实验室收集的另外22份香稻品种进行badh2突变位点检测,结果可将这些香稻分为badh2第2外显子突变类型、第7外显子突变类型和外显子未发生突变类型,同时明确了大多目前在上海等周边地区种植的香稻品种的badh2所属的突变位点。开展本研究为利用分子标记辅助选育香型水稻新品种研究奠定了重要的基础。

标记辅助选择结合花药培养创制优异香型粳稻种质

香米是较受市场青睐的稻米类型,在优质香稻品种中,‘稻花香2号’久负盛名,但其产量较低、稻瘟病抗性较弱;因此,通过对‘稻花香2号’的遗传改良,育成高产、高抗稻瘟病类型的香型种质意义重大。本研究以‘稻花香2号’为香型badh2基因的供体亲本,以携带稻瘟病抗性基因Pita、Pib及Pid2的粳稻种质‘盐粳144’为背景亲本,开展了优异香型种质培育工作。利用标记辅助选择结合花药培养技术,于3年内,成功创制同时聚合badh2、Pita、Pib及Pid2基因的改良系4份;香味、稻瘟病抗性及产量和品质鉴定表明,4份改良系的2-AP含量均接近‘稻花香2号’水平,而稻瘟病抗性和产量显著优于‘稻花香2号’,但食味品质相比于‘稻花香2号’仍存在差距。最终,获得一份产量、抗性及品质综合性状较优的改良系-3,参加辽宁省优质食味组区域试验。上述结果为多基因聚合育种及优质香型稻培育提供了技术支撑及优异种质。