磁性纳米颗粒负载质粒DNA的研究

【目的】研究磁性纳米颗粒(MNP)负载质粒DNA形成的纳米载体−基因复合物的生物物理学特性、负载形态与负载机理,为基于磁性纳米载体定向编辑技术的应用奠定基础。【方法】以MNP作为基因载体,与质粒DNA pRGEB32制备纳米载体−基因复合物MNP−pRGEB32,分析MNP负载、保护pRGEB32的能力,并对其粒度分布、Zeta电位、结合形态进行研究。【结果】MNP通过静电作用压缩、吸附、聚集pRGEB32,形成纳米载体−基因复合物。MNP能有效负载并保护pRGEB32。【结论】MNP可作为一种理想的基因转移载体。

利用CRISPR/Cas9技术定向编辑水稻OsIQD1基因

【目的】植物特异性IQD家族蛋白质是一类植物特有的钙调素结合靶蛋白,在植物的生物防御和发育调节中发挥重要作用。前期酵母双杂筛选试验表明,Pik-H4与OsIQD1存在互作关系,为进一步揭示Os IQD1在水稻抗稻瘟病中的生物学功能,利用CRISPR/Cas9编辑技术对OsIQD1基因进行定点编辑。【方法】通过序列比对获得水稻OsIQD1。在OsIQD1第1外显子和第5外显子(DUF4005结构域)区域设计2个20 bp的编辑靶点,将2个靶点核苷酸片段克隆至pRGEB32载体,获得p RGEB32-OsIQD1-gRNA载体,利用农杆菌介导法转化水稻Pik-H4 NIL愈伤组织,经再生培养、潮霉素检测获得转基因阳性植株,并对T0代转基因植株靶点区域序列进行PCR和测序,分析osiqd1的突变类型。【结果】转基因再生植株经过对抗潮霉素基因HPTⅡ的PCR鉴定,获得30株阳性株系。对T0代植株靶点附近序列的测序结果表明,OsIQD1基因被成功编辑,两个位点的编辑效率分别为21.67%和26.67%,其中,靶点2区域有1个纯合突变株系。【结论】研究结果为进一步利用osiqd1突变体开展其参与钙离子/钙调素信号转导通路的机制研究提供了遗传材料,初步推定OsIQD1参与植物的基础免疫反应。

水稻基因遗传转化方法研究进展

介绍水稻遗传转化方法的发展历程和科研成果,为水稻遗传转化体系的研究和应用提供借鉴。从生物介导转化法和非生物介导转化法2类方法出发,介绍各种转化方法在水稻上的首次报道和重要进展并进行了展望。生物介导转化法中,农杆菌Agrobacterium介导转化法通过侵染种胚、稻穗、愈伤组织和茎尖进行转化,种胚及其诱导的愈伤组织作为材料的转化体系较为成熟,稻穗和茎尖转化法则操作简便、转化再生周期短;此外,有研究尝试用根瘤菌Sinorhizobium和Rhizobium以及附着剑菌Ensifer adhaerens转化水稻。非生物介导转化法中,物理方法转化法(基因枪法、电击法、花粉管通道法和显微注射法)是较为传统的转化方法,基因枪法应用较为成熟,花粉管通道法则取得较多育种成果;介质介导转化法中,纳米材料的应用正逐步成为研究热点。水稻遗传转化体系的发展可从转化材料的筛选和优化介导转化的载体入手,同时将转化体系和DNA-free、单倍体诱导等技术结合起来,以提高转化效率和安全性,缩短转化再生周期。

水稻两系不育系‘M20S’穗部性状配合力和遗传力分析

【目的】分析水稻两系不育系‘M20S’穗部性状的配合力和遗传力,加快‘M20S’潜在育种价值的应用进程。【方法】利用4个光温敏水稻不育系(‘望S’、‘深08S’、‘Y58S’以及‘M20S’)和3个恢复系(‘航恢1173’、‘航恢91’和‘航恢24’)按4×3不完全双列杂交(NCⅡ)设计组配,对不育系穗部性状的配合力及遗传力进行分析。【结果】所有性状一般配合力和特殊配合力方差差异均达显著或极显著水平,穗长和一次枝梗数主要受基因加性效应控制,总粒数、结实率、千粒质量、着粒密度和单穗质量主要受非加性效应影响。7个性状广义遗传力从大到小依次为:千粒质量、着粒密度、总粒数、单穗质量、一次枝梗数、穗长和结实率,狭义遗传力从大到小依次为:一次枝梗数、穗长、着粒密度、千粒质量、总粒数、结实率和单穗质量。‘M20S’总粒数、一次枝梗数和着粒密度3个性状一般配合力最佳,分别为42.96、17.69和45.35,单穗质量的一般配合力为正值。【结论】‘M20S’一般配合力好的性状较多,是一个优良的亲本;‘M20S/航恢24’总粒数、着粒密度和单穗质量的特殊配合力较高,符合大穗型育种要求。总粒数、千粒质量、着粒密度和单穗质量主要受遗传效应的控制;一次枝梗数和穗长等性状可以在杂交早代选择,以提高育种效率。

基于全基因组测序构建水稻RIL群体遗传图谱

【目的】以籼稻品种‘MDS’和‘R315’为亲本,构建一张高密度的遗传图谱,挖掘水稻Oryza sativa L.重要农艺性状相关基因并加快水稻品种选育。【方法】对两亲本及其192个重组自交系(RILs)群体进行全基因组测序,筛选高质量单核苷酸多态性(SNPs),划分bin标记,针对每个连锁群使用JoinMap4.0对bin标记进行排序,用perl SVG模块绘制连锁图,并对标记在基因组和遗传图谱上的位置进行共线性分析。【结果】两亲本间共筛选出221 494个高质量SNPs,构建了一张高密度遗传图谱,包含1 612个bin标记,总图距为1 327.82 cM,相邻标记间平均遗传图距为0.82 cM。共线性分析显示各连锁群上的大部分标记顺序与基因组保持一致,共线性较好,图谱质量高。【结论】本研究构建的高密度遗传图谱质量较高,为后续功能基因的鉴定提供了基础。

利用分子标记辅助选择改良水稻保持系香味和稻瘟病抗性

【目的】优质抗病水稻保持系的获得是改良不育系品质与抗性的前提,利用分子标记辅助选择技术进行定向改良,可以加速优异水稻保持系的改良进程。【方法】以‘恒丰B’、‘广8B’为轮回亲本,利用携带香味基因Badh2和抗稻瘟病基因Pita的‘B39’作为供体亲本,利用分子标记开展连续回交育种,定向改良‘恒丰B’、‘广8B’的品质和抗性性状。【结果】通过多代回交选育,获得了14份BC3F2改良材料。利用改良单株系与对应的不育系测交,测保对应的小区不育等级为全不育和高不育;通过品质和抗性鉴定,改良后的目标株系香味评级为香味较浓;稻瘟病抗性均有进一步提高,经病圃鉴定表现为抗或高抗稻瘟病;稻米品质表现为米粒细长、低直链淀粉、低垩白;其他农艺经济性状与轮回亲本相似;改良后的株系遗传背景回复率在80%~90%之间,达到预期回复效果。【结论】结合分子标记辅助选择的定向改良缩短了优质抗性保持系改良的育种进程,在较短时间内获得了在稻米品质、抗病性、香味性状上具有改良的新保持系,实现了‘恒丰B’、‘广8B’在香味性状和稻瘟病抗性方面的定向改良,为进一步协同改良三系杂交水稻的稻米品质和抗性提供了新的材料基础。