影响水稻再生力QTLs位点与再生稻筛选体系研究进展

挖掘水稻产量潜力是水稻研究最重要的方向之一。再生稻是一种利用水稻头季收割后稻桩上存活的腋芽,在适宜的光照、温度、养分等条件下萌发成蘖,进而抽穗成熟的水稻,在节约大量人力物力的同时能够保证水稻产量与双季稻基本持平,对于稳定国家粮食安全具有重要意义。本文综述了已报道的水稻再生力相关QTLs位点,发现水稻再生力相关的QTLs位点贡献率偏低,相关研究不深入,与生产联系不紧密;总结了水稻再生力评价标准的现状,发现前期头季稻的SPAD衰减指数、中期再生稻的再生芽出鞘率以及收获后期的日产量和热量利用率是评价水稻品种再生力的重要指标,可用于筛选强再生力的水稻品种;概括了留桩高度对再生稻产量和品质的影响。提出再生稻的培育应聚焦优质、高产、抗病等水稻重要性状及强再生力相关性状,利用多组学分析挖掘新基因及其优异自然变异,开发功能分子标记,利用全基因组关联分析与分子模块育种技术相结合开展强再生力水稻种质资源精准鉴定、新基因发掘、种质创新、新品种选育研究。

优质高产抗病耐贮藏杂交水稻新品种内10优7185的选育与应用

内10优7185是福建省农业科学院水稻研究所用福恢7185与内香10A配组育成的三系籼型杂交水稻新品种,在2017—2019年长江上游国家区域试验及生产试验中,表现出群体整齐、熟期较早、米质优(达部颁3等)、丰产性、稳产性和适应性较好等特点。2020年通过国家农作物品种审定委员会审定,2021年通过海南省农作物品种审定委员会审定。2020年经田间和室内稻瘟病抗性鉴定,内10优7185对苗瘟、叶瘟和穗颈瘟均表现为抗病。人工模拟老化处理(42℃下处理28 d)后再进行发芽实验结果表明,其发芽率达72.00%,表现出较强的耐贮藏性。

香型优质高产杂交稻新品种野香优669的选育与应用

【目的】选育产量、米质和抗性相协调的香型优质水稻新品种。【方法】利用亲本间的遗传多样性和农艺性状的互补性,以高产、高配合力的父本福恢669与香型、优质、抗病的不育系野香A杂交,结合多生态点抗性鉴定、高温逼熟后品质分析、多年多点品比试验等相结合。【结果】选育出优质、高产、抗病,株叶态协调的杂交稻品种野香优669。2019–2020年参加福建省中稻区域试验,全生育期两年平均139.8 d,比对照II优3301早熟1.1d,产量平均9363 kg·hm^(-2),比对照增产2.24%,未达显著水平。两年稻瘟病抗性鉴定综合评价为抗稻瘟病,稻米品质达部颁一等优质食用稻品种品质标准,2021年通过福建省农作物审定委员会审定(闽审稻20210014)。野香优669聚合了来自双亲的22个有利基因,其中6个为单方携带,16个为双亲均携带。【结论】野香优669产量高、抗性强、品质好、口感佳,在生产上大面积推广应用,是福建省农业主推品种之一。

聚合白背飞虱和褐飞虱抗性基因创制杂交水稻恢复系

【目的】为了创制兼抗白背飞虱和褐飞虱的水稻恢复系,【方法】分别以抗褐飞虱材料B5(携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15)及携带白背飞虱抗性位点qsI-4的籼型恢复系福恢7011为供体亲本,以骨干恢复系福恢676为轮回亲本,应用低世代分离群体田间表型结合单株鉴定与高世代稳定株系室内筛选和分子标记辅助选择相结合的方法,并对抗虫株系及其测交后代进行考查和农艺性状分析。【结果】选育出聚合Bph14、Bph15和qsI-4的恢复系材料3份,携带2个抗虫基因的恢复系材料3份。其中6份恢复系的褐飞虱抗性鉴定结果均表现中抗以上。通过抗性鉴定和杂交后代农艺性状分析筛选出具有生产应用潜力的恢复系材料2份。【结论】为褐飞虱和白背飞虱抗性聚合新种质的创制和应用提供了基础材料。

杂交水稻育种骨干亲本的米质分析

全面系统地评价杂交水稻骨干育种亲本的米质性状,对于杂交水稻稻米品质性状改良具有重要的指导意义。本研究对274份来源于中国十余个水稻主产区的骨干育种亲本及部分国外来源的育种材料进行了基于类群划分的米质分析。研究结果表明,7项米质性状中,籼稻糙米率、透明度、胶稠度和直链淀粉含量的平均值达到三等以上标准,粳稻糙米率、整精米率、透明度、胶稠度和直链淀粉含量的平均值达到三等以上标准。籼稻米质性状优质达标率变化范围为27.7%~97.7%,粳稻米质性状优质达标率变化范围为16.7%~100%,籼、粳稻垩白性状的优质达标率均较低。籼稻类群中,恢复系和保持系的垩白性状和直链淀粉含量是米质性状改良的重点,常规稻直链淀粉含量较优,热带籼稻中IR43、GIZA 178等米质性状优良,是杂交育种的有利种质资源。筛选出10项米质指标均达三级以上的各类亲本材料共23份,这些育种材料可以作为优异的米质性状改良的基因供体加以利用。另一方面,应加强垩白性状优良的种质资源的引进和利用。

水稻护颖发育相关基因的研究进展

水稻(Oryza sativa L.)花序和小穗的结构特点是决定水稻产量的重要因素。在禾本科植物中,护颖是水稻特有的小穗器官。一些调控护颖发育的基因,也参与其他花序或小穗器官的调控。护颖发育相关基因的研究对阐明水稻花发育的分子机制具有重要意义。本文介绍了与护颖发育直接相关的12个基因的研究进展,并根据突变体表型以及基因功能特点,将这12个基因分为开花决定基因、花序分生组织特征基因和花器官特征基因3类。根据已有研究结果和合理的假设,绘制调控护颖发育基因的互作模式图,并提出值得进一步探索的方向。

强再生力水稻品种筛选与选育研究进展

再生稻作为一种高效简约、高产经济的栽培模式,已在南方主要稻区形成较大规模。我国再生稻发展潜力大,生产方式正向机械化、轻简化、标准化和集约化过渡,而生产应用品种由高节位再生型向低节位再生型转变。本文综述了水稻再生力特性遗传、评价指标构建和强再生力水稻品种选育等方面的研究进展,同时提出再生稻品种选育的设想与展望。

耐储藏籼型杂交水稻恢复系福恢7185的创制与利用

福恢7185(FH7185)是以优良恢复系福恢653为受体亲本,以耐储藏品种云恢290为供体亲本,采用连续回交与系统选育的方法,育成的籼型杂交水稻新恢复系;该恢复系集株叶形态好、农艺性状优良、配合力高、恢复力强、耐储藏性好等优点于一体,具有较好的市场应用价值和潜力。对比FH7185与对照的颖壳和淀粉粒显微结构,发现FH7185颖壳上麸毛最少,人工老化处理20d后淀粉粒结构相对整齐,这与人工老化结果一致,说明FH7185具有较高的耐储性,可以利用其创制出更多的耐储藏材料。

杂交水稻骨干亲本Wx基因第一内含子+1位碱基多态性分析

【目的】直链淀粉含量是影响稻米品质的重要因素,而编码颗粒结合型淀粉合成酶(granule-bound starch synthetase,GBSS)的蜡质基因(Wx)是影响直链淀粉含量的主效基因。本研究拟分析120份杂交水稻亲本的Wx基因第一内含子+1位碱基的多态性,以期研究其对内含子的剪接效率及Wx的表达的影响,为亲本育种筛选提供理论参考。【方法】选取120份水稻亲本材料,采用CTAB法提取基因组DNA,并以此为模版PCR扩增Wx基因片段;采用限制性内切酶Acc I对PCR产物进行酶切分析,根据琼脂糖电泳结果分析Wx基因第一内含子+1位碱基类型;同时测定其中19份亲本的直链淀粉含量、胶稠度和碱消值。【结果】PCR扩增结果显示所有材料中均可扩增出清晰且单一的目的条带;PCR产物的Acc I酶切分析结果显示,其中81份亲本的Wx基因第一内含子+1位碱基是T,即为T型,占总数的67.5%,38份亲本为G型,占总数的31.67%,而仅有1份亲本为杂合型,即GT型,占总数的0.83%。19份亲本的直链淀粉含量测定结果表明,7份G型亲本的直链淀粉含量比12份T型亲本的高,且其中6个G型亲本的直链淀粉含量平均值均超过20%。另外,测定结果表明T型亲本和G型亲本的胶稠度和碱消值差别不明显。【结论】120份杂交水稻骨干亲本的Wx基因第一内含子+1位碱基类型测定结果表明,与T型亲本相比,G型亲本的直链淀粉含量明显较高,而胶稠度和碱消值没有明显差别。

杂交水稻恢复系福恢7185 OsSDR1基因的克隆与序列分析

植物种子从休眠到萌发的转变是其生命周期中一个关键的生理过程,其中,植物生长调节剂发挥了重要的调控作用,而SDR1(short-chain dehydrogenase/reductase 1)是调控营养信号转导和植物生长调节剂合成的关键酶。本研究克隆获得了福恢7185、福恢653和云恢290中SDR1基因的CDS序列,比对发现其在3个不同休眠品种并无差异,但与NCBI上日本晴的基因序列相比,缺失了9个碱基,3个丙氨酸;结合qRT-PCR技术分析SDR1基因在不同休眠水稻品种种胚中的表达情况,探索其与种子休眠的关系,同时利用GST pull-down技术找到SDR1的1个互作蛋白,结果表明,该蛋白与休眠相关,初步表明SDR1基因可能通过与其它结构原件的互作来调控种子休眠。

水稻遗传转化方法研究与应用进展

转基因技术已成为植物分子生物学研究的有效手段。文章综述了6种水稻遗传转化方法的优缺点,其中,农杆菌介导法具有费用低、拷贝数低、重复性好、基因沉默现象少、转育周期短,且在理论上和技术上操作都比较成熟等优点,应用广泛。

长粒、抗病杂交水稻恢复系福恢7076的选育与应用

【目的】福建稻区稻瘟病多发,快速高效培育稻瘟病抗性较强的新品系,使其适应不断发生变异的稻瘟病菌生理小种,从而保持水稻主栽品种的抗瘟性,可为高效培育新品种奠定基础。【方法】于2008年,对农艺性状优良但抗稻瘟病性较弱的强恢复系(航2号)进行EMS(ems mutagenesis,甲基磺酸乙酯)化学诱变,经过多年多点不同生态区的定向培育,并结合抗瘟性鉴定,筛选具有目标性状的新恢复系。【结果】于2012年选育出籼型恢复系福恢7076。福恢7076既保持了航2号广亲和性、强恢复力、高配合力的优良特点,同时在品质和产量等方面均较航2号有所改善,稻瘟病抗性表现为中抗(MR)。用福恢7076与赣香A配组的杂交水稻新组合赣优7076,参加2015-2016年云南省杂交籼稻品种试验,两年平均产量为10711.5 kg·hm^-2,比对照品种F优498增产3.24%,增产点率68.42%,2017年通过云南省农作物品种审定委员会审定(滇审稻2017009)。【结论】对农艺性状优良但抗稻瘟病性较弱的强恢复系(航2号)进行EMS化学诱变后,经过多年多点不同生态区的定向培育,再通过在稻瘟病多发稻区的筛选,加速了自然选择的过程,相比于长期的自然选择,可以更快地获得即具备亲本优良性状又具备稻瘟病抗性的新恢复系。

抗病优质杂交稻品种野香优699的选育与应用

【目的】选育优质、抗病的杂交稻品种在生产上推广和应用,满足市场需求,提高种粮效益。【方法】通过水稻优异基因单倍型背景分析,以产量高、抗病性好、恢复力强、配合力好的恢复系福恢699为父本,与香型、优质、抗病的三系不育系野香A杂交配组,杂种F1代经多年多点稻瘟病圃抗性鉴定,多生态区适应性筛选和稻米品质分析等相结合,选育符合育种目标性状的优良杂交稻品种。【结果】2017—2018年参加福建省中稻区域试验,表现群体整齐,株型适中,全生育期两年平均140.4 d,比对照Ⅱ优3301早熟2.8 d。有效穗数208.5万穗·hm^(-2),平均株高135.4 cm,结实率86.89%,千粒重26.3 g。产量平均9 404.3 kg·hm^(-2),比对照增产1.50%,不显著;野香优699聚合了来自双亲的7个稻瘟病抗性基因和2个水稻病毒病抗性基因,两年区试田间和室内稻瘟病抗性鉴定综合评价均抗稻瘟病,生产上也表现较强的抗病性。【结论】野香优699(闽审稻20200012)糙米率80.1%,整精米率68.5%,垩白度0.8%,透明度1级,碱消值5.5,胶稠度86 mm,直链淀粉含量14.0%,米质达部颁三等优质食用稻品种品质标准,田间表现产量高、抗病性强,在生产上可大面积推广应用。

优质香型杂交稻新品种野香优633的选育和应用

野香优633是福建省农业科学院水稻研究所以自育的优质、高产、抗病的恢复系福恢633为父本,以从广西绿海种业有限公司引进的优质、香型、抗病不育系野香A为母本杂交选育而成的三系晚籼杂交稻新品种,2023年通过福建省农作物审定委员会审定(闽审稻20230011)。野香优633产量高,两年区域试验平均产量为7648.5 kg·hm^(-2),比对照宜优673增产1.4%,生产试验平均产量为7609.5 kg·hm^(-2),比对照宜优673增产3.6%。经2年区域试验室内接种和田间稻瘟病抗性鉴定,结果为中抗稻瘟病,稻米品质达到部颁一等优质食用稻品种品质标准。野香优633米饭有茉莉香味,口感好,适合作高档优质稻栽培。介绍了野香优633的选育过程,并根据品种特性提出了主要栽培技术要点,以利于该品种在生产上的推广应用。

水稻优良恢复系福恢676的粒形及米质分析

[目的]福恢676是福建省农业科学院水稻研究所在“丰产性、抗逆性、优质性及适应性”水稻育种策略指导下育成的强优势恢复系。对福恢676的粒形和米质进行相关研究,可以为该恢复系更好地应用于育种生产提供理论依据。[方法]将福恢676、亲本明恢63和蜀恢527、恢复系明恢86和福恢673种植于福州、泉州及三明试验基地,收获成熟种子,自然晒干。测量各恢复系的谷粒长、宽及厚度,称取千粒重,测定各恢复系的米质,并进行比较分析。采用CTAB法提取水稻基因组DNA,PCR扩增Wx基因片段,采用限制性内切酶Acc I对PCR产物进行酶切分析,根据琼脂糖电泳结果及测序分析确定Wx基因第一内含子+1位碱基类型。采用Trizol法提取水稻种子总RNA,进一步采用SYBR Green I荧光定量PCR(qRT-PCR)分析灌浆不同时期控制粒形和米质相关基因的表达情况。[结果]福恢676的谷粒长大多为10.0-11.0 mm,宽约2.70 mm,厚约2.00 mm,千粒重27.0-31.0 g。福恢676的糙米率大于81.0%,胶稠度大于60.0 mm,直链淀粉含量在13.0%-18.0%,达到一级米标准;福恢676的整精米率高于其他4个恢复系,垩白率和垩白度高于亲本明恢63与蜀恢527,低于明恢86和福恢673。福恢676和其他4个恢复系中Wx基因第一内含子+1位碱基均为T,即Wx基因型为Wxb。福恢676中控制粒形相关基因GL7的表达在灌浆11 d时明显下降;GS3、SGL和GIF1的表达先升高后降低,且在灌浆7 d时表达量最高;GW8的表达先降低后升高,且在灌浆11 d时表达量最高。福恢676中控制米质相关基因Chalk5的表达量在灌浆7 d时最高,而在11d时几乎不表达;ALK、OsSSI、OsBEIIb的表达先升高后降低,在灌浆7 d时表达量最高,且表达模式与其他4个恢复系中的完全不同。[结论]福恢676的谷粒较长,整精米率较高,糙米率、胶稠度和直链淀粉含量达到一级米标准,Wx基因型为Wxb,福恢676中控制粒形基因GL7、GS3和米质基因ALK、OsSSI、OsBEIIb的表达模式与其他4个恢复系中有明显不同。

PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响

【目的】干旱是影响水稻生产的重要环境因素之一,在干旱条件下水稻植株体内会发生一系列的抗逆反应,其中参与防御反应的关键酶基因表达会发生明显的变化。因此,本研究拟分析干旱胁迫处理后抗氧化酶类基因的表达变化,为进一步研究水稻抗旱机制提供理论参考。【方法】采用质量体积比为0(CK)、18%、20%、22%、24%、26%的聚乙二醇(PEG6000)对三叶一心期的籼稻航2号植株进行干旱胁迫处理,筛选适合处理籼稻航2号的PEG6000质量体积比;进一步采用PEG6000对航2号植株进行干旱胁迫处理,分别于处理0、2、4、8、12、24、48、72 h取样;并用SYBR Green I荧光定量PCR(qRT-PCR)分析PEG6000处理不同时间段后植株中抗氧化酶类基因表达,包括过氧化氢酶( CATA 、 CATB 、 CATC )、过氧化物酶( POX 5.1、 POX 1)、超氧化物歧化酶(plastidic Cu/Zn-SOD ,cytosolic Cu/Zn-SOD )、抗坏血酸过氧化物酶( APX )、谷胱甘肽还原酶( GR )基因的表达变化。【结果】根据表型观察和植株存活率,筛选出籼稻航2号对PEG6000的耐受临界质量体积比为22%;qRT-PCR结果表明PEG6000胁迫处理后9个基因的表达均出现上调,大部分基因表达都呈先上调后下调的趋势,且一般PEG处理4 h之后基因表达出现较明显上调,说明这些基因均不同程度地参与了PEG胁迫反应;其中,过氧化氢酶A基因( CATA )表达变化最显著,处理8 h表达量上调至处理0 h的28倍。【结论】PEG6000胁迫处理后主要的抗氧化酶类基因表达发生了明显的变化。

杂交稻强再生力鉴定指标的建立及组合筛选

【目的】解析生产上杂交稻品种的再生力鉴定指标,以期筛选出头季稻产量高、再生力强的组合,为再生稻新组合的选育和研究提供基础。【方法】试验于2015-2017年在福建省三明市尤溪县,以23个杂交稻组合为材料,其中3个为再生稻发展不同阶段的代表性品种,统一采用高产栽培方式,利用相关、回归与通径分析,研究性状指标与再生稻产量及构成因素的关系,进而确定再生力筛选指标,并进行新组合再生力的比较和筛选。【结果】头季稻产量与穗粒数的相关系数为0.83,达极显著水平,穗粒数对产量的贡献率达54.61%,因而头季高产的品种特征为重穗,以穗粒数的优势形成巨大的库容量;再生季产量与有效穗数的相关系数为0.70,达显著水平,有效穗数对产量的贡献率达38.98%,显示再生季的库容量来源于多穗。头季稻的有效穗数、有效穗数与母茎数比率,均与再生稻产量极显著相关,系数分别为-0.86和0.82,经回归分析获得再生稻产量预测模型,其预测准确率分别为70.6%~99.6%和76.5%~99.5%。【结论】再生季产量是衡量再生力强弱的直接依据,而头季有效穗数、有效穗数与母茎数比率是强再生力品种的重要筛选指标。经鉴定和筛选,内6优7206、川优7185、川优7206、荃优7028为再生稻优良组合。

不同基因型水稻的抗性淀粉含量与稻米品质性状的相关性及差异性

对不同基因型水稻的米质和抗性淀粉含量进行相关性分析,同时根据各基因型水稻的米质进行了聚类和主成分分析。结果表明,粳稻米质优于籼稻;抗性淀粉含量与直链淀粉含量、垩白粒率有显著的相关性,籼稻中的抗性淀粉含量与品质性状有着更宽范围的相关性;聚类分析以欧式距离24.55为标准,将37份水稻材料分为6类,且具有明显的米质优劣划分;主成分因子对稻米品质的影响程度为:外观品质因子>蒸煮品质因子>碾磨品质因子,而抗性淀粉可归类到蒸煮品质因子中,对米质影响的贡献率达到19.48%。

水稻苗期耐低钾品种筛选及相关性状的QTL定位

对159份遗传差异较大的水稻品种进行耐低钾筛选,根据综合指数筛选出18份耐低钾和10份低钾敏感的水稻品种。利用筛选得到的耐低钾水稻品种台农67和低钾敏感品种制西构建重组自交系,对耐低钾相关性状进行QTL分析和定位,共检测到27个耐低钾相关性状的QTL,LOD值为2.52~9.23,可解释表型变异为2.22%~7.25%,其中贡献率最高的QTL是qKC-2,该QTL定位在水稻2号染色体上,可能是1个控制水稻钾含量的未知基因,可进一步通过构建次级群体对该基因进行精细定位和克隆。本研究中设计的Indel标记可快速筛选水稻育种材料中的耐低钾基因型,缩短育种时间,而且重组自交系中可以选出农艺性状好又耐低钾的株系直接应用于育种。

籼稻明恢86多基因遗传转化体系的研究

【目的】探索适合籼稻明恢86多基因遗传转化的条件,为创制含高产、抗逆、抗虫、抗病等基因的水稻新材料奠定基础。【方法】以籼稻明恢86为受体材料,将构建好的含作物高产基因RRM2、耐旱基因HS1、抗除草剂基因EPSPS、抗虫基因Bt、细胞凋亡抑制基因iap和促细胞再生基因p35等多基因载体(载体分别命名为P5和P8)进行遗传转化。在此基础上,分别对多基因遗传转化体系的受体材料、农杆菌浓度、侵染时间、共培养方式、G418筛选浓度和草甘膦筛选浓度等主要影响因素进行试验,探讨其适宜的转化条件。【结果】受体材料的筛选结果表明,幼胚的出愈率显著高于成熟胚,且其愈伤组织状态相对较好;各转化条件的筛选结果,农杆菌侵染浓度OD600为0.4~0.6、侵染时间15~20min、共培养2~3d、培养基上添加无菌滤纸、G418筛选浓度150mg·L^-1和草甘膦筛选浓度800mg·L^-1是提高转化效率的优化条件;PCR分析结果,多基因载体P5中的GUS基因成功转入籼稻明恢86。【结论】通过对培养条件的优化,可使籼稻明恢86愈伤组织的诱导愈伤率和抗性愈伤率得到显著提高。