粳稻低直链淀粉dull基因的遗传分析

为了弄清控制粳稻低直链淀粉含量的ｄｕｌ基因的遗传机制，利于选育粳稻优质米新品种，我们利用含低直链淀粉的材料与直链淀粉含量中或高的品种杂交，调查Ｆ２种子世代的ｄｕｌ粒和非ｄｕｌ粒以及Ｆ３种子世代的ｄｕｌ株和非ｄｕｌ株，经χ２检验，符合３∶１的分离比；用Ｆ１与低直链淀粉含量的亲本回交，调查Ｂ１和Ｂ２的ｄｕｌ粒（株）和非ｄｕｌ粒（株）的分离比，经χ２检验，符合１：１。这一结果表明，控制低直链淀粉含量的ｄｕｌ基因是单隐性基因。到目前为止，已育成一个综合性状优良的粳稻软米新品系。

利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻低直链淀粉含量基因Wx-mq

根据Wx-mq基因存在的单核苷酸变异,利用四引物扩增受阻突变体系PCR(Tetra-primer ARMS-PCR)的方法设计特异引物,对12个水稻品种(或品系)以及武育粳3号(不含Wx-mq基因)/关东194(含Wx-mq基因)的F2分离群体进行扩增,依据其PCR产物的带型,可以准确区分出Wx-mq基因纯合、非Wx-mq基因纯合以及杂合基因型三种类型,其电泳结果与成熟后对胚乳外观特性鉴定完全一致。因此,作为一种简单、低成本的实用技术,四引物ARMS-PCR可以广泛用于Wxmq基因水稻的资源鉴定和分子标记辅助育种。

江苏和东北粳稻稻米理化特性及Wx和OsSSIIa基因序列分析

依据地理来源和直链淀粉含量将87份供试粳稻品种(系)划分为江苏普通粳稻、东北粳稻和江苏半糯粳稻3种类型,系统比较了稻米理化性状及淀粉合成主效基因Wx和OsSSIIa序列的差异,以探究其食味品质特征及其形成的分子基础。与东北粳稻相比,江苏普通粳稻的直链淀粉含量偏低,蛋白质含量和糊化温度偏高,而胶稠度和RVA谱特征值相当。与江苏普通粳稻和东北粳稻相比,江苏半糯粳稻具有较低的直链淀粉含量、较大的胶稠度及独特的RVA谱特征。大多数性状变异系数在3种类型粳稻中均较小,仅消减值变异系数较大,说明品种(系)间的稻米回生性存在较大差异而其他性状较为一致。各性状间的相关性在3种类型粳稻中表现不尽相同,说明地理来源和品种特性影响食味品质性状间的相关程度。聚类分析将87份粳稻分为4个类群,江苏普通粳稻与东北粳稻主要分布于类群Ⅰ和Ⅱ,且品种间相互交错;类群Ⅲ由2个江苏普通粳稻品系和1个江苏半糯粳稻(徐稻9号)组成,多数性状值位于普通粳稻与半糯粳稻之间;类群Ⅳ中均为江苏半糯粳稻。序列分析表明江苏普通粳稻和东北粳稻中Wxb基因无序列差异,而江苏半糯粳稻在Wxb第4外显子上发生G/A替换,属Wxmp等位基因型;江苏省部分粳稻品种(系)携带OsSSIIa(G-GC)等位基因,从而导致高糊化温度。

携带Wx-mq基因水稻新品种(系)稻米RVA谱特征及与直链淀粉含量的相关性

以自育的57份粳稻新品种(系)为材料,采用分子标记、化学方法、统计学方法等,对供试材料进行Wx-mq基因检测,测定各品种(系)稻米淀粉RVA谱特征值和直链淀粉含量,分析各测定值间的相关性,并分析了不同AC品种(系)的RVA谱特征值差异。结果表明:57份材料均含有Wx-mq基因;各RVA谱特征值间有较好的相关性,峰值黏度、热浆黏度、冷浆黏度之间,及其与峰值时间、回复值之间呈极显著正相关,崩解值与峰值黏度,峰值时间与消减值、回复值呈极显著正相关,糊化温度与热浆黏度、峰值时间呈显著正相关,消减值与峰值黏度、崩解值呈极显著负相关;供试材料的直链淀粉含量分布在5%～12%,集中分布在8%～11%;不同AC品种(系)间的RVA谱不尽相同,随着AC的增加,峰值黏度、热浆黏度、冷浆黏度、回复值、峰值时间与糊化温度均呈增加趋势,崩解值与消减值的变化趋势不明显。AC与热浆黏度、冷浆黏度、回复值和峰值时间呈极显著正相关,与峰值黏度呈显著正相关。结果可进一步扩充利用RVA谱特征值评价稻米蒸煮食味品质的理论依据。

低直链淀粉含量晚粳稻选育及食味品尝结果分析

长江中下游地区城乡居民生活水平日益提高,对稻米口味提出了新要求。笔者就此从品种食味品质方面做了一些探索性尝试。通过选用晚粳品种嘉33与直链淀粉含量较低的美国光叶稻Rico No.1改良后代嘉06-64、WP177与晚粳光身稻品系DC92配制2个组合,在后代中定向选育直链淀粉含量较低的品系,结合食味品尝,择优汰劣,育成嘉58、嘉66等直链淀粉含量较低(10%左右)且适口性好的新品系。经杭州市推荐,嘉58进入2011年浙江省单季晚粳稻区试,2012年生产试验与区试续试同步进行,2013年通过浙江省农作物新品种审定(审定编号:浙审稻2013011),并申请植物新品种保护。2010-2013年各地示范试种1 000多hm2,因食味好、产量高,深受长江中下游地区生产者和消费者的喜爱。

利用全基因组关联分析挖掘粳稻直链淀粉含量调控基因

直链淀粉含量是评价稻米蒸煮食味品质关键指标,挖掘控制该性状QTLs/基因对于改良稻米品质具有重要意义。研究利用295份粳稻种质组成的自然群体为试验材料,测定2019年和2020年稻米直链淀粉含量,结合重测序得到788 396个高质量SNP,利用Tassel 5.0软件混合线性模型(MLM,Q+K)作全基因组关联分析。结果表明,两年共检测到12个与稻米直链淀粉含量相关QTL,分布在水稻第3、4、11和12染色体上,贡献率范围为8.78%~11.62%,其中qAAC4-2和qAAC12-2在两年中重复检测到。进一步针对这两个QTL区间内所有基因作单倍型分析,结合基因注释和前人研究结果,推测LOC_Os04g33640为影响稻米直链淀粉含量新候选基因。

利用ARMS-Tm-shift-qPCR技术检测水稻低直链淀粉含量基因Wx-mq

Wx-mq基因是水稻低直链淀粉性状控制基因,与米饭食味品质密切相关。本研究根据水稻控制低直链淀粉含量Wx-mq基因第497位存在的G>A单核苷酸变异,将基于SYBR GreenⅠ的ARMS和Tmshift的两种实时PCR基因分型方法相结合,建立了可准确区分Wx-mq基因第497位的GG纯合、AA纯合及GA杂合三种类型的实时荧光定量PCR体系。试验表明这种基于SYBR GreenⅠ的ARMS-Tm-shift实时PCR基因分型方法无需合成探针,试验设计简单,是一种快速、简便、特异性好的基因分型方法,可用于Wxmq基因分子标记辅助育种中基因的高通量分型。

寒地灌浆期低温钝感水稻品种的初步筛选

灌浆期低温是导致水稻品质降低的主要原因之一。受气候变化的影响,近几年黑龙江省水稻生产连续遭遇灌浆期低温,品质的降低影响了黑龙江省商品大米的市场竞争力。为提高黑龙江省商品大米市场竞争力,必须培育不受灌浆期低温影响、食味品质稳定性好的水稻品种。通过3年实验研究,筛选出了在灌浆期积温相差118~141.3℃的条件下,稻米食味评分变化在2分以内的灌浆期低温钝感水稻材料8份,其中食味评分在85分以上的优质水稻品种5份。明确直链淀粉含量和蛋白质含量与米饭食味评分间相关性较小。研究明确了筛选灌浆期低温钝感优质水稻品种的可行性,为后续灌浆期低温钝感基因定位和遗传机制的研究提供了理论依据和材料基础。