水稻SSR标记的遗传多样性研究进展

本研究综述了SSR标记在水稻核心种质构建与评价、遗传结构、稻种起源演化等方面的研究进展。总结了水稻遗传多样性的地带性特征、遗传多样性与生态地理位置密切相关以及目前水稻品种遗传基础狭窄、多样性降低等特征,分析了遗传多样性成因及影响因素,特别指出了育种行为对遗传多样性的影响,并针对当前水稻品种遗传多样性较低的问题提出了对策。认为云南是中国稻种资源的最大遗传多样性中心和优异种质的富集地;西南稻区粳稻品种遗传多样性最丰富;南方稻区粳稻品种的遗传多样性高于北方粳稻遗传多样性。

江西省早稻品种抽穗扬花期耐热性鉴定评价研究

在自然条件和人工温室模拟极端高温胁迫下对江西省生产上推广种植的37份早稻品种进行抽穗扬花期耐热性鉴定评价。以高温胁迫下结实率和结实率降低率为评价指标,对参试品种的耐热性进行综合评价。方差分析结果表明,杂交水稻组合间在自然条件和高温胁迫下结实率及结实率降低率接近显著水平,说明杂交水稻组合间耐热性存在一定的差异;而常规水稻品种间在自然条件和高温胁迫下结实率及结实率降低率差异不显著,说明常规水稻品种间耐热性的差异较小。2013年高温胁迫下平均最高气温(41.3℃)比2012年高0.9℃的情况下,杂交水稻平均结实率比2012年降低8.9%,而常规水稻平均结实率仅降低1.72%,常规水稻平均结实率的降低幅度明显低于杂交水稻;常规水稻品种的耐热性强于杂交水稻组合。2013年自然条件下最高气温(36.8℃)比2012年高1.3℃,但杂交水稻和常规水稻的平均结实率反而比2012年分别高5.6%和15.0%,这可能是由于2013年自然条件下相对湿度(81.4%)比2012年高(高14.4%)所致,说明气温高于适宜的生育温度时,相对湿度的增加有助于增强水稻品种的耐热性。五丰优623、陵两优611、株两优819、株两优312等4个杂交水稻组合和湘早籼7号、嘉育948、中早35、中早25等4个常规稻品种在高温胁迫下表现为较高的结实率且结实率降低率较低,认为可作为耐高温水稻品种在水稻生产和育种中加以利用。

水稻第2染色体上抗旱相关性状QTL的精细定位

因水资源危机水稻抗旱性的遗传与育种研究成为当今的研究热点之一。鉴定与水稻抗旱性直接相关的性状和产量的QTL,可为通过标记辅助选择培育抗旱水稻品种提供标记信息。以从供体IRAT109导入到珍汕97B背景的269个高代近等基因系中筛选出覆盖第2染色体目标区段的87个近等基因系为材料,在抗旱鉴定大棚中采用控制式供水,精细定位了水处理(对照)与干旱胁迫条件下影响水稻水分生理及产量相关性状的QTL。共检测到20个影响叶水势(LWP)、冠层温度(CT)、茎基粗(BCT)的相关QTL和百粒重(HGW)、每穗颖花数(SN)、着粒密度(SPD)等产量相关QTL。根据在不同环境下的表达情况将其分为3类,第1类7个QTL,在2种环境下均被检测到;第2类4个,只在对照条件下检测到;第3类2个,分别控制叶水势和茎基粗,受干旱胁迫诱导,只在胁迫条件下被检测到,其中,叶水势定位在RIO02037-RIO02038约8.2kb的区段上,其加性效应和贡献率分别为1.0361和13.03%,增效等位基因来自IRAT109;茎基粗定位在RIO02017-RIO02022约37.7kb的区段内,加性效应和贡献率分别为0.2682和49.20%,增效等位基因来自珍汕97B。在水、旱2种条件下均检测到的相对稳定的7个QTL及干旱胁迫条件下的2个QTL可能对抗旱性有直接贡献。

水稻产量相关农艺性状杂种优势位点的定位

利用以籼稻IR24为受体亲本、粳稻Asominori为供体亲本的66个染色体片段置换系，分别与受体亲本IR24杂交构建1套对应的F1群体，研究杂种优势位点。以中亲优势值作为杂种优势QTL检测的基准表型值，结合新构建的基因型图谱，利用QTLIciMapping软件的逐步回归和极大似然估计结合的方法，检测杂种优势QTL。结果表明，各置换系对应的F1群体，在4个环境（2007年南京、2007年南昌、2008年南京、2008年南昌）下，共检测到53个与产量构成性状相关的杂种优势位点。其中只发现1个杂种优势位点能在多个环境重复检测到，即来自第1染色体与标记RM488紧密连锁的位点。该位点在杂合状态下增加F1的株高。22个位点在杂合状态下具有增效作用，占总位点数的41．51％；LOD值变幅为3．06～7．25，贡献率变幅为3．74％～18．5％。31个位点在杂合状态下具有减效作用，LOD值变幅为3．07～9．70，贡献率变幅为0．45％～3O．78％，这些具有减效作用的位点主要控制单株产量、每穗实粒数和结实率等性状，与籼粳杂种不育基因密切相关。

五氟·氰氟草可分散油悬浮剂防除水稻直播田杂草的效果及安全性评价

通过田间试验研究了60 g/L五氟·氰氟草可分散油悬浮剂对水稻直播田杂草的防除效果及对水稻的安全性。结果显示:施用60 g/L五氟·氰氟草可分散油悬浮剂有效成分90～120 g/hm2对杂草的防效随着用药量的增加而提高,对千金子、稗草、鸭舌草和异型莎草的株防效均在90%以上;对照药剂100 g/L氰氟草酯乳油(有效成分120 g/hm2)和25 g/L五氟磺草胺可分散油悬浮剂(有效成分30 g/hm2)只能有效地防除上述杂草中的2种或3种; 60 g/L五氟·氰氟草可分散油悬浮剂对水稻的安全性好,对水稻的增产率较高。

抽穗扬花期耐热水稻种质资源的筛选鉴定

对江西27份籼型早稻材料在抽穗扬花期的耐热性进行了鉴定评价。研究结果表明:在高温胁迫下不同品种间的结实率和结实率降低率差异均达到了极显著水平;其中R66、洪早籼1号、R402在高温胁迫下的结实率分别为76.8%、73.2%和70.9%,结实率降低率分别为8.5%、13.0%和5.8%,均与耐热水稻种质Nagina 22相似,因此认为这3个品种的耐热性较强;在高温胁迫下参试品种的垩白粒率、垩白大小和垩白度的平均值分别比自然条件下增加了28.5、14.5、13.8个百分点;香优早、早香玉、莲香早在自然条件和高温胁迫下的垩白粒率均小于10%,垩白度均小于1%,这3个品种可作为耐热水稻品种在优质稻育种中加以利用。

抗虫基因cry1Ab/Ac在水稻杂交转育后代中的表达效应

以转入了Bt基因cry1Ab/Ac的水稻品系TT51为供体,与10个恢复系杂交。通过分子检测,并结合田间的抗虫性观察,筛选出农艺性状良好的转基因纯合株系。抗虫基因在所有的杂交组合后代中按照孟德尔规律遗传,但是不同遗传背景下的表达量有很大差异。Cry1Ab/Ac蛋白含量维持原有水平的株系对螟虫表现出良好的抗性,蛋白含量降低的株系则受到轻微的危害。纯合株系的部分农艺性状发生变异,其程度与Cry1Ab/Ac蛋白含量有关。结果为利用杂交转育培育优良抗虫水稻提供依据。

利用染色体片段置换系浅析三系杂交水稻中的杂种优势位点

拟用一套以籼型恢复系IR24为背景亲本,渗入粳稻Asominori血缘的共有65个家系的染色体片段置换系(chromosome segment substitution(CSS)lines of IR24 as recipient parent and Asominori as donor parent,简称IAS群体)为父本,以荣丰A、中9A、1133A、1A 4个籼型不育系为母本,测定与产量相关的5个农艺性状的杂种优势。利用染色体片段置换系已有的分子标记图谱和QTLIci Mapping软件,采用逐步回归和极大似然估计相结合的方法,以LOD值≥2.0作为经验阈值来判断QTL是否存在来检测影响杂种优势的数量性状位点。研究结果表明,4套测交群体共检测到94个杂种优势位点,在所有检测到影响单株有效穗数,平均穗长,着粒密度,千粒质量等性状杂种优势位点中,分别位于第3,7和11染色体上的分子标记RM5474,RM336,RM287能够在4套测交群体中检测到,表现出一因多效现象,因此认为,QTL的一因多效可能也是杂种优势形成的遗传基础之一。

水稻叶绿素含量和穗部性状的QTL及其相互关系分析

叶绿素是光合作用主要色素,叶绿素含量的高低和动态变化直接影响水稻穗部籽粒产量的形成。以典型直立穗粳稻品系沈农0530-9和大穗型高产籼稻北陆129杂交衍生的F2和F2∶3群体为试材,对不同生育时期叶绿素含量与穗部性状进行QTL(quantitative trait loci)分析。与直立穗粳稻沈农0530-9相比,高产籼稻北陆129不同生育时期均具有较高的叶绿素含量,且生育中后期叶绿素降解较为缓慢;不同生育时期亲本和遗传群体的叶绿素含量存在明显动态变化特征,叶绿素含量与穗部性状存在明显相关性,其中抽穗期和成熟期的叶绿素含量与穗部性状关系最密切。共检测到26和25个控制不同生育时期叶绿素含量和穗部性状相关的QTL,分布在1～11号染色体上;叶绿素含量与穗部性状相关QTL位点具有明显的遗传重叠和相对独立遗传特性,分布于第1、2、3、6和7号染色体上的QTL簇在控制叶绿素含量和穗部性状方面具有明显的遗传重叠效应,5个染色体区域包含22个相关的位点,占QTL总数44.0%,其他QTL位点遗传相对独立,其中位于第3染色体R3M10～RM6676区域和第6染色体RM587～RM19660区域具有明显的遗传多效性,不同生育时期的叶绿素含量和穗粒性状的遗传重叠效应较为明显;第2染色体RM1347～RM6247区域的qCJ2a、qCH2a、qCM2、qCD2、qTGW2、qGN2、qPW2和qSSR2是一个新的影响叶绿素含量和穗粒性状的多效性主效QTL,暂将其命名为qCHY2,该区域来自沈农0530-9的增效等位基因对生育中后期叶绿素含量具有明显的降低效应,具有明显降低穗粒数和籽粒充实性状的效应。研究结果进一步阐明了叶绿素含量和穗部性状间存在相互独立与相互依赖两种遗传关系,也为相关主效QTL簇的精细定位和功能解析奠定基础。

一个新的水稻无中叶脉突变体的表型分析和基因定位

对一个中叶脉缺失的水稻突变体dl-7进行了突变表型观察和遗传特性分析,并利用分子标记精细定位了突变基因,以期为研究水稻叶脉的发育提供依据。结果表明:dl-7各叶位叶片的中脉延伸长度不同,表现出一定程度的披垂;突变体的颖花发育正常,没有受到突变的影响;叶片中央位置上形成的叶脉没有透明细胞,其形态和结构与侧脉类似;突变性状由单个隐性基因控制,目标基因dl-7被定位在3号染色体短臂上的280 kb区段内;杂交F2代群体中分离出了共显性单株。因此认为dl-7是该类型中一个新的突变效应最弱的突变体。

双季杂交水稻株型和产量构成的边际效应

利用江西省双季稻区域试验品种,通过调节栽插密度在田间分别设置四边、双边、单边和无边际效应4种处理的边际类型种植,收获后考察各处理的株叶形态参数和产量构成要素。结果表明两季水稻各品种有效穗数、叶长和穗长均随着边际的减少而呈现下降趋势。近一半早稻品种的株高随着边际的减少而降低,所有早稻品种的叶宽均随着边际的减少略有增加,但晚稻品种的株高和叶宽在不同边际类型中变化差异不大。在早稻大部分品种的双边和单边边际类型中,剑叶角度和叶尖角度均比四边和无边际类型中的角度要小,晚稻在不同边际类型中增减趋势表现不一。穗粒数在早稻季所有品种中均随着边际类型的减少而减少,晚稻只有部分下降。千粒质量在双季稻不同品种和不同边际效应类型中基本保持稳定。综合理论产量,对于穗粒数较多的杂交水稻宜采用本研究中单边边际类型或双边边际类型种植。

三系杂交水稻中杂种优势位点的发掘与简要遗传分析

用1套以籼型恢复系IR24为背景亲本、渗入粳稻Asominori血缘的65个家系的染色体片段置换系[chromosome segment substitution(CSS)lines of IR24 as recipient parent and Asominori as donor parent,简称IAS群体]为父本,以赣香A、五丰A两个籼型不育系为母本配制杂交组合,测定了两个群体与产量相关的5个性状的杂种优势。利用染色体片段置换系已有的分子标记图谱和QTLIciMapping软件,采用逐步回归和极大似然估计相结合的方法,以LOD值≥2.0作为经验阈值来判断QTL是否存在来检测影响杂种优势的数量性状位点。研究结果表明,在两套测交群体中共检测到100个杂种优(劣)势位点;在所有检测到的影响单株有效穗数、平均穗长、着粒密度、千粒重等性状的杂种优(劣)势位点中,分别位于第3、7和11染色体上的与杂种优势紧密连锁的分子标记RM5474、RM336、RM287能够在两套测交群体中检测到;还有其它一些微效QTL位点也表现出一因多效现象。

不同生态环境下水稻穗部性状QTL鉴定

【目的】发掘与产量相关的穗粒性状QTL对进一步克隆和利用高产基因具有重要意义。【方法】以超级粳稻龙稻5号和典型高产籼稻中优早8号杂交衍生的重组自交系群体为试材,在4种环境下对穗部性状进行比较和QTL分析。【结果】共检测到63个穗部性状QTL,分布于除第9染色体外的11条染色体上。在4个环境下分别检测到27、27、18和35个QTL。其中,16个QTL能在2个环境下被检测到,12个在3个以上环境下稳定表达,分别占QTL总数的25.40%和19.05%;第1、3、4和5染色体的多效QTL簇能在不同环境下稳定表达,对穗部性状具有明显的调控作用。【结论】第3染色体STS3.3-STS3.6区间的qSNP3、第4染色体RM5688-RM1359区间的qSNP4.1是2个新的稳定表达的多效性QTL簇。此外,上位性效应是调控穗部性状的重要组分。

水稻穗部性状QTL分析

为分析不同遗传世代QTL定位结果的差异,鉴定新的稳定表达的主效QTL,为水稻高产和穗型性状育种提供参考信息。以沈农0530-9和北陆129杂交衍生的F2群体和F2∶3家系为试验材料,对穗部性状和籽粒大小性状进行QTL(Quantitative trait loci)分析。共检测到47个穗粒性状相关的QTL,分布于12条染色体上,F2和F2:3群体分别均检测到30个QTL,2个群体检测到的QTL的LOD值、贡献率和效应值存在明显差异,仅有13个QTL能在2个群体中稳定表达;QTL存在明显的遗传重叠现象,成簇分布在第1、2、3、6和9号染色体上,5个区段包含23个相关QTL,占QTL总数的55.32%,其它QTL在染色体上相互独立。不同遗传世代QTL定位结果存在一定差异,位于第2和9号染色体上位点是调控穗粒性状的稳定表达的多效性热点区域,其中位于第2染色体上QTLq PL2、q PW2和q ST2是3个新的稳定表达的QTL,值得做进一步深入研究。

应用东乡野生稻回交重组自交系分析水稻耐低氮产量相关性状QTL

【目的】东乡野生稻低氮耐性强,是水稻耐低氮育种的重要资源。鉴定东乡野生稻耐低氮基因对研究耐低氮遗传机制、培育耐低氮水稻品种具有重要意义。【方法】利用协青早B//东乡野生稻/协B BC1F12回交重组自交系及其遗传图谱,应用Windows QTL Cartographer 2.5分析施氮肥和不施氮肥下的株高和产量相关性状QTL。【结果】共检测到57个控制株高和产量性状的QTL,分布于10条染色体上的33个区域,单个QTL表型贡献率为3.17%~63.40%,其中32个QTL的增效等位基因来自东乡野生稻。19个QTL在施氮和未施氮条件下均检测到,38个QTL仅在单一环境下检测到显著效应,表明不同施氮水平下水稻性状的遗传机制不同。【结论】43个QTL分别聚集于7条染色体上的14个QTL簇,表明不同性状涉及到共同遗传机制,并可通过分子标记辅助选择方法进行耐低氮有利等位基因的聚合育种。

藏区不同类型水稻品种产量和稻米品质特性分析

通过对西藏自治区不同类型水稻品种的产量和品质特性进行分析,为雪域高原水稻品种的选择提供依据,更好地推动藏区水稻产业的发展。以14个粳稻和7个籼稻品种为试验材料,以当地品种“芒白(音译)”为对照,采用随机区组设计,于2020年4~10月在西藏自治区察隅县开展高产优质水稻品种的试种试验,考察指标包括产量、产量构成因素、稻米外观品质、蒸煮品质和RVA谱特征值等。结果表明,参试品种中WJ313、赣73优8601、赣宁粳1号和莲香早等12个品种产量达7500 kg/hm^(2)以上,较对照增产75.9%~122.3%,其中粳稻品种在藏区更具增产优势;对产量与产量构成因素进行相关性分析,发现穗实粒数是影响藏区水稻产量的重要构成因子;在供试材料中仅8个品种的整精米率达到国优稻谷标准,除WJ313外其他参试品种的垩白度均达到国优稻谷标准,粳稻中直链淀粉含量达到国优稻谷标准的有8个,籼稻则全部达到国优稻谷标准。综上,藏区种植水稻应在适宜穗数的基础上,主攻大穗,并兼顾结实率与千粒重;优质稻引种应首选整精米率高的水稻品种,同时直链淀粉含量也是藏区粳稻选种的重要指标。

水稻响应冷胁迫基因OsHI-XIP过量表达载体构建及遗传转化体系建立

通过转录组比较分析筛选到6个水稻响应冷胁迫的基因,其中OsHI-XIP基因被重点研究。为了深入研究OsHI-XIP基因的生物学功能,从越光品种基因组中克隆了这个基因的序列,并构建了该基因的过量表达载体。通过农杆菌介导法将该载体导入赣香B株系的胚性愈伤组织中,获得了转基因阳性苗16株。本研究首次建成了赣香B的遗传转化体系,转化效率高达16.4%,明显高于一般籼稻品种的转化效率,为籼稻遗传转化及育种研究提供了技术支撑。

稻米品质遗传分析研究现状

水稻是我国主要的粮食作物之一,近65%的人口以稻米为主食。随着人们生活水平不断提高,对稻米品质的要求日趋提升,改善稻米品质尤为迫切。因此,优质水稻品种选育成为水稻育种研究的重要课题。本文对稻米外观品质、加工品质、蒸煮食味品质和营养品质等性状的QTL定位、克隆和功能研究进行了概述,以期为稻米品质改良育种提供参考依据。

稻米锌含量的遗传分析与基因克隆研究进展

锌是人体健康所必需的微量元素之一,水稻是世界上主要的粮食作物,稻米尤其是精米中的锌含量非常低,提高稻米锌含量能有效缓解人体锌缺乏症。本文综述了稻米锌含量的遗传变异,稻米不同部位锌的分布模式、遗传模式、QTL定位、基因克隆及育种进展,为水稻富锌分子育种提供重要参考。

水稻细胞质雄性不育及其育性恢复基因的研究进展

细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)及育性恢复(restorer of fertility,Rf)是作物杂种优势利用的有效途径之一,由线粒体不育基因和核恢复基因互作产生。本文综述了水稻CMS和Rf基因的来源及其分子遗传机理,并展望了水稻CMS和Rf系统在水稻育种方面的应用。