基于高密度遗传图谱的水稻萌发耐淹性QTL定位

通过对水稻萌发耐淹性进行QTL定位和稳定位点的聚合效应分析,可以为萌发耐淹性基因的精细定位及后续分子辅助育种奠定基础。本研究利用一个包含144份家系的强萌发耐淹性粳型杂草稻WR-4与籼稻品种广百香占的F2:3定位群体,基于1K m GPS SNP芯片构建了一个包含825个Bin标记的高密度遗传图谱,利用完备区间作图法共检测到10个萌发耐淹性QTL,分布于水稻第3、4、7、8、9和10染色体上,LOD值介于3.6~21.3之间,可解释3.0%~21.1%的表型变异。其中,具有较高LOD值和贡献率的2个主效QTL(q GS4-1和q GS7-1)能够被重复检测到,是后续基因克隆的候选位点。根据Bin标记分型结果将不同子代在两个稳定QTL区间内分为WR型和广百香占型,在F2:3群体中进行聚合效应分析,发现聚合增效等位基因数量越多的家系,其淹水条件下的胚芽鞘越长,这些携带多个耐性QTL的株系可为分子育种培育耐低氧萌发水稻新品种提供亲本资源。

基于高密度遗传图谱定位水稻籽粒性状QTL

籽粒性状直接影响水稻的产量和品质,因此,解析水稻籽粒性状的遗传机制对提高水稻产量和品质至关重要。本研究以籽粒性状差异较大的穞稻和广百香占为亲本构建定位群体,利用水稻1 K mGPS SNP芯片对定位群体进行基因分型,构建了包含770个Bin标记的高密度遗传图谱,通过QTL定位分析,最终鉴定出17个调控籽粒性状的QTLs,其中粒长QTL 4个,粒宽QTL 3个,粒厚QTL 3个,长宽比QTL 2个,千粒重QTL 5个,LOD值介于2.55~42.44之间,表型贡献率介于4.73%~29.63%之间。在这17个QTLs中,9个为已知粒型基因位点,8个可能是新鉴定位点,分别为粒长qGL6,粒宽qGW5、qGW10和qGW12,粒厚qGT10,长宽比qGLWR5-2,千粒重qTGW10和qTGW11。根据新发现粒宽QTL(qGW5)定位区间内的基因注释、与拟南芥的同源基因比对、时空表达分析、激素响应分析和序列分析,最终筛选到1个编码CCCH类锌指蛋白的调控水稻粒宽的候选基因Os05g0195101。本研究为进一步开展水稻籽粒性状基因的克隆和遗传调控的解析奠定了基础。

短光温敏核不育系连209S的选育

连209S系连云港市农业科学院以外引短光温敏核不育系D125S为母本、广东籼稻材料HH31为父本杂交选配而成。该不育系繁种产量高、米质好、抗性强,2021年通过江苏省审定。所配杂交组合产量高、米质优、抗病性强、抗倒性强,2022年报江苏省品种审定委员会审定。

粳糯稻抗稻瘟病基因检测与品种抗性鉴定

为了探明糯稻的稻瘟病抗性水平和抗稻瘟病基因分布,评价抗稻瘟病基因的抗性效应,利用自然诱发鉴定与人工接种鉴定相结合的方法鉴定65个糯稻品种(品系)的稻瘟病抗性,利用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记技术检测Pi2、Pi9、Pigm、Pi1、Pikh、Pik、Pi5、Pita等8个基因。2021年自然诱发鉴定、2021—2022年人工接种鉴定中抗以上品种(品系)的比例分别是41.6%、24.6%和6.2%,说明糯稻品种(品系)的稻瘟病抗性年际间波动大、整体抗病性一般。除了Pigm外,其他7个抗病基因都有分布,分布频率差异较大,Pita基因在供试材料中分布频率最高,达到了67.7%,其次是Pikh、Pi9、Pi2、Pi5、Pik、Pi1,分布频率为47.7%、38.5%、27.7%、13.8%、4.6%、1.5%。供试糯稻品种(品系)携带0~4个抗病基因不等,仅有连糯19105携带4个抗性基因。国审、江苏审定的品种携带Pita的比例最高,安徽审定品种携带Pi9的比例最高,山东审定品种携带Pi5的比例最高,但不携带Pi2基因,Pik基因仅存在于国审及江苏审的品种中。携带3个抗性基因的供试品种(品系)抗性最好,其中“Pi2+Pita+Pik”、“Pi9+Pita+Pik”连续两年的自然诱发鉴定和人工接种鉴定抗病品种(品系)的比例均达到100%,年际间抗病稳定,可作为改良粳糯稻瘟病抗性主要的基因组合。本研究结果对粳糯稻的抗稻瘟病改良提供了理论依据。

水稻萌发耐淹性鉴定评价方法研究及种质资源筛选

低氧胁迫下出苗率下降是限制直播稻安全生产的关键问题之一。建立准确、高效的水稻萌发耐淹性鉴定方法,并筛选强萌发耐淹性的水稻种质对直播稻新品种选育具有重要意义。本研究以20份水稻品种为供试材料,设置不同淹水深度(3 cm、6 cm、9 cm、12 cm、15 cm和18 cm)、不同处理温度(20℃、25℃和30℃)和不同淹水天数(3 d、5 d、7 d、9 d、11 d、13 d和15 d)进行萌发耐淹性鉴定,以胚芽鞘长度为指标进行萌发耐淹性评价,旨在明确水稻萌发耐淹性的评价方法。结果表明,水稻种质在淹水临界深度上存在籼粳间差异,粳稻的淹水临界深度为6 cm,而籼稻的淹水临界深度为9 cm;在温度梯度处理中,30℃时种质间的胚芽鞘长四分位差最大,因此认为30℃是水稻种质萌发耐淹性鉴定的最适温度;调查时期梯度试验表明,淹水11 d时参试种质的胚芽鞘长四分位差最大,因此认为淹水11 d是水稻萌发耐淹性调查的最适时期。本研究建立了一种以纯水隔绝空气,在温度30℃、淹水深度9 cm以上、第11 d调查胚芽鞘长度进行水稻萌发耐淹性鉴定的简便方法,为水稻种质资源的大规模鉴定提供了方法基础。依据上述确立的鉴定方法,对140份来自不同地区的水稻种质进行萌发耐淹性评价,筛选获得6份强萌发耐淹性种质(胚芽鞘长≥55 mm),为水稻萌发耐淹性遗传机制解析和育种利用提供材料基础。

几个新选杂交水稻不育系和恢复系的主要农艺性状的配合力分析

了解杂交水稻亲本配合力和遗传率,为杂交水稻的亲本选育及强优组合的筛选提供理论依据。以4个不育系和7个恢复系为亲本,采用4×7不完全双列杂交(NCII)模式对9个主要农艺性状进行了配合力分析。结果表明,9个性状的一般配合力和特殊配合力均达到极显著水平;除有效穗、株高和单株产量等性状主要受组合特殊配合力的影响外,其余性状主要受亲本一般配合力的制约;父本一般配合力的作用明显大于母本一般配合力的作用;不育系广仔占S、连籼1A和恢复系RH-1、RH-2和RH-6等亲本多数性状的一般配合力效应和特殊配合力效应较高,具有较好的应用前景。

抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm在黄淮稻区水稻品种资源中的抗性分布

为了探明黄淮稻区4个抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm在品种资源中的分布及其不同基因型组合的抗病效性。本研究利用上述4个抗病基因的功能标记,对88个黄淮稻区育成品种进行抗稻瘟病基因型检测,结果表明:检出最多的抗稻瘟病基因组合是Pib+Pi54,占总检测材料的60.2%。经过2016-2017年连续两年的人工接种鉴定和田间自然鉴定,稻瘟病感病材料比例分别达到87.5%、77.3%,感病材料的比例增高说明抗性基因的抗性作用在逐渐降低。在检测品种中,抗性较好的4个基因型或基因型组合分别是Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54和Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm,但检出率很低。本研究结果说明,黄淮稻区品种中,携带Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54和Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm基因型的抗病性较好,应得到加强利用。本研究结果对育成品种抗稻瘟病基因或基因组合跟踪检测和抗病性评价是抗稻瘟病育种的有效途径。

3因素随机裂区试验设计及其统计分析

提出一种新的3因素随机裂区试验设计,给出了自由度与平方和分解方案,以及固定模型、随机模型及2种混合模型的均方构成,同时提出了随机模型误差方差计算方法。

水稻低直链淀粉资源筛选

为了在水稻外观品质改良的同时提高食味品质,通过对引自IRRI及中国水稻种质资源库的1000多份材料测定直链淀粉含量,并对IRRI资源测定外观品质。研究发现:目前水稻优良食味品种多数外观品质差,且“软米”标准欠缺。水稻直链淀粉含量分布十分宽,其中软米范围品种数量少,糯米品种较软米品种多,且分为优质糯稻与劣质糯稻两类。其他类型品种数量最多,直链淀粉含量变异最大,软米类型品种蛋白质含量显著高于糯稻及较高直链淀粉含量品种。本试验通过筛选获得12份软米资源,为软米选育提供了多样化资源,并给出了一个软米判定标准。

适于轻简栽培水稻新品种连粳17号的选育

连粳17号是连云港市农业科学院采用系谱杂交育种法,通过异地生态抗逆性鉴定等手段选育而成的中熟中粳早熟新品种。该品种丰产稳产、早熟、抗倒、食味品质佳,具有良好的抗病性和适应性。2019年通过江苏省农作物品种审定委员会审定(审定编号:苏审稻20190006),适宜在江苏淮北地区以人工直播、机条播、机插等多种稻作方式种植。介绍了该品种的选育过程、产量表现、特征特性及栽培技术要点。

高产水稻新品种连粳22号

连粳22号是连云港市农业科学院采用系谱杂交育种法,通过异地生态抗逆性鉴定等手段选育而成的中熟中粳新品种。该品种丰产稳产,食味品质佳,具有良好的抗病性和适应性。2020年通过国家农作物品种审定委员会审定(审定编号:国审稻20200283),适宜在江苏淮北、河南沿黄及信阳地区、山东南部、安徽沿淮及淮北地区种植。对该品种的选育过程、产量表现、特征特性及栽培技术要点进行介绍。

水稻短光温敏核不育系的选育及其遗传研究

短光温敏核不育系的发现拓宽了两系核不育系种质资源,可促进杂交水稻的发展。本研究介绍了短光温敏核不育系的选育、遗传及其QTL定位,并阐述了其育种利用价值。

不同肥料处理对水稻产量的影响

水稻生长过程中对环境和肥料的要求比较高,不同肥料种类以及配比,都会对水稻生长及产量造成影响。以连粳14ZJ29为试材,分析了不同肥料及配比对水稻产量的影响。结果表明:以碳铵以及复合肥作基肥,后期追施适量的氮磷钾复合肥,可以有效地提升水稻产量。

黄淮稻区水稻直播研究进展及育种策略探讨

近年来,黄淮稻区稻作方式呈现多元化发展方式,主要包括机插、手插和直播等,直播稻面积上升明显,但是直播稻的种植安全备受关注。文章回顾了黄淮稻区发展水稻直播的优势与不足、影响直播稻种植的重要农艺性状研究和黄淮稻区直播稻关键栽培技术研究进展,提出黄淮稻区直播稻育种目标。

两系光温敏核不育系连5041S选育

连5041S系连云港市农业科学院以广占63-4S为母本、天丰B为父本,进行杂交、回交选育而成的两系光温敏核不育系。该不育系米质优,农艺性状优良,不育性稳定,开花习性好,异交结实率高,配合力强,2019年通过江苏省品种审定委员会鉴定。

水稻赖氨酸含量测定方法改进及其最优动态分类研究

赖氨酸是水稻营养成分中第一限制性氨基酸。为优化赖氨酸的测定方法,设置了本试验,通过超声振荡器取代普通振荡器,进行300W超声功率下酰化用时及染料结合反应用时的研究。结果表明,最佳酰化用时为15min,染料结合用时为90 min。与国标法相比,优化后的方法酰化用时变长、染料结合用时变短,测定总用时明显缩短,但测定结果和试验精度更高。可见,采用超声波振荡代替传统振荡器振荡能改进赖氨酸的测定方法。另外,采用最优动态聚类法对赖氨酸含量进行分类,能防止人为分类的不确定性,做到分类方案的最优化。

基于最优动态聚类新算法对水稻耐旱性的研究

为了建立水稻耐旱性判定适用且简化的标准,通过对175份水稻资源在水旱2种环境下的种植试验,系统测定地上部与根鲜质量及其他重要农艺性状,以旱、非旱环境性状比值作各性状胁迫系数,采用多种统计方法分析旱胁迫敏感指标,采用3种分类方法试图对所研究资源作耐旱性最优分类。结果发现,以旱处理地上部与根鲜质量为分类变量分为5类,利用轮回选择算法与多元方差分析方法结合,能对耐旱性作最优分类。最终筛选出5份耐旱性强的资源,其中三二矮与鸭血糯为优秀耐旱资源,可供耐旱选择使用;建立一个简易耐旱性标准,旱处理环境下地上部鲜质量达45 g以上,根鲜质量达1.5 g以上。

水稻优质大粒种质资源的遗传与育种利用

本研究阐述了水稻大粒种质资源的分布及与相关性状的关系,遗传及其QTL定位,以及在育种实践中的应用,以期为提高水稻产量服务。

水稻抗旱性的遗传研究

干旱是影响水稻产量的主要非生物限制因素之一。本研究阐述了水稻抗旱性及相关性状的遗传,以及抗旱性育种,为抗旱水稻品种的选育提供理论依据。

水稻萌发耐淹性种质资源筛选及QTL定位

萌发耐淹性种质资源的筛选、耐低氧萌发基因的挖掘和利用是选育适宜直播水稻新品种的基础。为简便、高效的评价种质资源的萌发耐淹性,本研究对来自不同年代和地区的191份粳稻种质资源进行了萌发耐淹性鉴定,共获得12份萌发耐淹性强的种质资源,其中连粳15号表现出较强的低氧萌发能力。利用其与籼稻品种黄莉占构建的F2:3分离群体,采用模拟大田的鉴定方法,在水稻1号、3号、9号、10号染色体上共检测到4个QTL,即qGS1、qGS3、qGS9和qGS10。共解释表型变异的70.9%,其中qGS1、qGS3和qGS10,能够被重复检测到,贡献率分别为19.2%~24.0%、12.6%~14.7%、19.1%~20.5%,是稳定表达的QTL位点。这些种质资源和QTL的发现为耐低氧发芽水稻新品种的培育提供了重要的亲本资源、基因资源和标记资源,同时也为选育优良直播稻品种提供了理论依据。