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。

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。

聚合Stv-b^i和Wx-mq基因改良武育粳3号条纹叶枯病抗性和食味品质

以日本优质粳稻关东194为条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和低直链淀粉含量基因Wx-mq的供体,采用回交育种的策略,改良武育粳3号的抗性和食味品质。在连续回交和自交的过程中,利用与Stv-bi和Wx-mq基因相关的分子标记进行跟踪检测,并结合条纹叶枯病的田间抗性鉴定以及农艺性状的系统选择,在BC3F4世代中筛选到10个具有Stv-bi Stv-bi WxmqWx-mq纯合基因型的改良系。性状分析表明,这些品系保留了受体亲本武育粳3号农艺性状,条纹叶枯病抗性得到明显改良,同时,食味、外观品质也大幅提升。综合分析,最终筛选出K01和K04两个优异品系。

优质高产中熟晚粳稻新品种南粳50的选育及栽培技术

南粳50是以含低直链淀粉含量基因Wx-mq和条纹叶枯病抗性基因Stv-bi的日本优质粳稻关东194与江苏高产粳稻武粳13杂交，通过混合系谱法和分子标记辅助选择相结合的技术手段培育而成的优良食味、高产、多抗粳稻新品种。该品种株高适中，株型紧凑，长势较旺，分蘖力较强，穗型较大。650 kg/667 m^2的产量结构为：有效穗数20万/667 m^2，每穗总粒数140~150粒，结实率90%~95%，千粒重25 g左右。南粳50不仅抗稻瘟病、条纹叶枯病、纹枯病和白叶枯病，而且直链淀粉含量低，稻米食味品质优，适合于高档优质米开发。于2013年通过江苏省品种审定，适宜在江苏苏南地区种植。

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。

分子标记辅助选择培育低直链淀粉含量抗除草剂水稻

为了提高水稻的食味品质和生产实践,培育了低直链淀粉含量和抗咪唑啉酮类除草剂2种性状兼顾的水稻新品系。利用带有低直链淀粉含量的南粳9108作为软米基因的供体,与显性核不育分离群体中不育单株进行杂交,并用南粳9108作为轮回亲本回交2次得到BC_(2)F_(1)群体,利用Wx-mq基因存在单核苷酸变异,对BC_(2)F_(1)群体的单株进行四引物扩增受阻突变体系PCR(Tetra-primer ARMS-PCR)扩增,依据其PCR产物带型可以准确区分Wx-mq纯合基因型、Wx-mq杂合基因型、非Wx-mq纯合基因型,筛选出农艺性状优良带有低直链淀粉含量的不育和可育单株;然后利用带有抗咪唑乙盐酸基因(Acetolactate Synthase,ALS)的金粳818作为抗除草剂基因的供体,与筛选出的带有低直链淀粉含量的不育单株进行杂交得到F_(1)群体,利用编码区ALS基因的碱基变异,进行等位基因特异PCR(AS-PCR)扩增,筛选出抗除草剂纯合基因型、感除草剂纯合基因型、抗除草剂杂合基因型。经ARMS-PCR鉴定结果表明,BC_(2)F_(1)不育群体中检测得到172株单株带型与南粳9108一致,含有糯性基因,性状为糯性;160株单株不含糯性基因;468株单株带型为双亲的杂合基因型。通过AS-PCR进行除草剂抗性鉴定,结果表明,在F_(1)群体1200个单株中,检测得到868个抗除草剂单株和332个感除草剂单株,其中纯合基因型624个,杂合基因型576个。经过逐代低直链淀粉含量和抗除草剂分子标记的选择,在F_(5)选育出同时具有除草剂抗性的低直链淀粉含量的水稻新品系6个。

水稻低直链淀粉含量基因Wxmq的KASP标记开发与利用

拥有低直链淀粉含量基因Wx^mq的软米具有适口和膨化性好、软而不烂、富有弹性、回生程度小、冷后不易变硬等优点。为了提高优质软米的选育效率,根据Wx^mq基因第4外显子的SNP1突变位点开发了一个高通量分子标记Wx^mq-KASP,利用该标记对粳稻软米品种‘南粳9108’、中等直链淀粉含量粳稻保持系‘申01B’及其杂交F2代群体进行基因分型,在F2群体83个单株中,有21个单株表现出与‘南粳9108’相同的基因型,20个单株与‘申01B’基因型相同,而42个单株表现为杂合基因型。利用前人开发的CAPS标记对‘南粳9108’、‘申01B’及其杂交F2群体的Wx基因进行了基因型检测,所得结果与Wx^mq-KASP检测结果完全一致。该研究表明KASP标记Wx^mq-KASP可以高效应用于水稻低直链淀粉含量种质资源鉴定及分子标记辅助选择育种。

利用分子标记选择培育早粳稻软米‘空育131'(Wx-mq)导入系

为改良早粳稻品种‘空育131’的食味品质,培育低直链淀粉含量的水稻新品系,以水稻‘空育131’为受体亲本,含有低直链淀粉含量基因Wx-mq的软米水稻‘关东194’为供体亲本,利用软米SNP分子标记将Wx-mq基因回交转育到‘空育131’中,创制了候选的‘空育131’(Wx-mq)导入系。通过对候选‘空育131’(Wx-mq)导入系的田间农艺性状调查及其耐冷性、抗稻瘟病性及抗倒伏性鉴定,选择及培育了与‘空育131’类似的早粳稻软米‘空育131’(Wx-mq)导入系。早粳稻软米‘空育131’(Wx-mq)导入系与‘空育131’比较,碾米性状未见差异,直链淀粉含量极显著降低,碱消值及胶稠度极显著升高。早粳稻软米‘空育131’(Wx-mq)导入系培育成功,可以在黑龙江省水稻生产中示范应用。