基于InDel分子标记的云南地方稻籼粳属性与表型性状相关分析

[目的]明确云南地方稻资源的籼粳属性及籼粳基因频率与表型性状间的相关性,为有效利用云南地方稻资源改良水稻品种提供理论依据.[方法]利用39对InDel籼粳特异性标记对来自云南12个地州69个县区的406份云南地方稻资源进行籼粳属性分析,通过计算云南地方稻资源在39个InDel位点上的籼粳基因频率,确定其籼粳类型;并对倒伏性、芒长、颖尖色、谷粒形状、株高、穗颈长、穗长、有效穗数、剑叶长、剑叶宽、每穗总粒数、每穗实粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、千粒重、结实率、谷粒长和谷粒宽等18个表型性状进行调查,分析籼粳基因频率与表型性状的相关性.[结果]406份云南地方稻资源中有303份籼型稻(典型籼稻、籼稻和偏籼),占74.63%,其中典型籼稻77份、籼稻214份、偏籼12份;中间型资源11份,占2.71%;粳型稻(典型粳稻、粳稻和偏粳)有92份,占22.66%,其中典型粳稻36份、粳稻54份、偏粳2份.籼粳基因频率与表型性状的相关分析结果表明,粳型基因频率与穗颈长、谷粒宽、芒长、穎尖色、穗长、剑叶长、每穗总粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、谷粒长和谷粒形状等11个表型性状呈极显著相关(P<0.01,下同),其中与谷粒宽(r=0.374)的正相关性最高,与谷粒形状(r=-0.429)的负相关性最高.[结论]云南地方稻资源存在明显的籼粳分化,InDel分子指数法所划分的7种籼粳类型在406份资源中均有出现,且其籼粳属性的分化与多个表型性状存在极显著相关性,尤其与谷粒宽(极显著正相关)和谷粒形状(极显著负相关)的相关性最高.因此,利用云南地方稻资源进行籼、粳稻定向改良及选育时应综合考虑谷粒宽和谷粒形状2个表型性状.     

疣粒野生稻保护、遗传特性及利用研究进展

疣粒野生稻(Oryza meyeriana Baill.)是稻属中保存较多原始性状特征的种类,对病害、虫害及非生物胁迫的抗性良好,尤其是高抗白叶枯病,蕴含大量优良基因,既可作为抗病、抗虫、耐旱和耐盐碱基因发掘及水稻育种的优良抗源材料,也可作为稻作高蛋白、高赖氨酸等改良稻米品质育种的优异种质资源;但疣粒野生稻(GG基因组)与栽培稻(AA基因组)亲缘关系较远,其遗传特性研究和发掘利用远落后于普通野生稻等其他野生稻.文章通过综述疣粒野生稻分类和命名、优异性状、遗传特性及其在水稻种质资源创新与利用等方面的研究进展,并探讨疣粒野生稻研究和利用过程中存在的困难,指出当前疣粒野生稻赖以生存的原生境不断遭到破坏,其生存形势已十分严峻,若现存的居群得不到有效保护,将会造成更多的资源流失;此外,疣粒野生稻基因组的复杂程度限制了其功能基因及基因家族的研究,同时增加了同源基因克隆的难度和准确度,致使疣粒野生稻有利基因的发掘和利用进程缓慢,以疣粒野生稻为亲本的育种研究非常有限.因此,今后要从以下3个方面加强疣粒野生稻研究:(1)重视疣粒野生稻的保护,加强保存、保护措施研究;(2)借助现代生物技术,包括第三代高通量测序技术、蛋白组学分析和代谢组学技术等开展疣粒野生稻优异性状调控机理研究,加强抗病、抗虫、耐旱及耐阴等功能基因的发掘.(3)加强疣粒野生稻杂交障碍和杂交后代不育研究,寻求克服杂交障碍及挽救杂交后代的方法,促进疣粒野生稻在水稻育种中的应用.     

蜈蚣草快繁及其组培苗对砷的富集研究

【目的】应用不同外植体建立蜈蚣草组织培养快速繁殖的技术体系,并进行组培苗对砷的富集研究。【方法】以蜈蚣草的孢子、幼芽,以及无菌苗的幼叶、幼茎和顶芽为外植体,以不同浓度的蜈蚣草混合匀浆配比不同浓度的植物激素,优选出蜈蚣草组培快繁的最适条件。【结果】幼叶为最佳外植体,其次是孢子,顶芽和茎最差。1/2MS+2,4-D 2 mg/L+蜈蚣草茎叶匀浆混合液(PVCLM)60 g/L为最佳的愈伤诱导培养基,愈伤诱导率可达100%;1/2MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.2 mg/L+PVCLM 200 g/L为最佳分化培养基,分化率达98.3%;1/2 MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.2 mg/L+PVCLM 200 g/L为最佳的丛生芽增殖培养基,增殖系数达1.1;1/4MS+NAA 0.2 mg/L为最佳生根培养基,生根率98%,以上涉及的培养基中琼脂浓度为7.8 g/L,蔗糖浓度为20 g/L,p H为5.8~6.0。组培苗移栽至尾矿库栽种,成熟后检测蜈蚣草中富集的砷的量达到3318 g/hm~2。【结论】摸索出一套适合工厂化的蜈蚣草组培快繁技术体系,组培苗对砷的富集量较野生型高。     

云南药用野生稻快繁苗在育种中的利用研究

药用野生稻具有抗虫、抗病、抗旱、分蘖力强等优良特性,但是,药用野生稻结实率低,落粒性强,很难收种和保存繁殖。本研究利用药用野生稻种子离体培养方法获得植株再生苗。组培实验设计了3种不同的愈伤诱导培养基:筛选出MS+2,4-D 5.0 mg/L+植物凝胶2.8 g/L+蔗糖30 g/L,pH值5.8最适合愈伤诱导培养基,也筛选出愈伤继代、增殖培养基;设计了10种分化培养基:筛选出MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+ZT 3.0 mg/L+植物凝胶2.8 g/L+蔗糖30 g/L,pH值5.8最为适合分化的培养基,同时筛选出继代、增殖、壮苗的培养基;设计了10种生根培养基:筛选出MS+NAA 0.8 mg/L+植物凝胶2.8 g/L+蔗糖30 g/L,pH值5.8最适合生根的培养基。在培养技术方面采用磨去种皮,利用种子芽诱导愈伤,弱光培养愈伤,加快形成紧实、绿色颗粒愈伤,进行了有效改进。通过实验,建立了一套完整的药用野生稻快繁体系。以组培苗药用野生稻为父本,3个品系栽培稻为母本,3个杂交组合获得了远缘杂交后代。因此,远缘杂交在杂交育种中是可行的。     

云南药用野生稻种质资源的白叶枯病抗性评价

[目的]鉴定评价云南药用野生稻对白叶枯病菌株的抗性,为药用野生稻的保护及抗病新品种选育提供理论依据.[方法]利用24个近年在云南稻作区流行的白叶枯病菌株及国内外部分标准强致病菌系对云南8个居群(OF1~OF8)的31份药用野生稻材料进行接种鉴定,测量病斑长度,按照抗性分级标准进行抗性等级划分,建立抗病谱,比较分析不同药用野生稻材料间和不同居群间的抗性差异.[结果]接种24个白叶枯病菌株21 d后,感病材料金刚30的病斑长度均超过20.00 cm,而未接种的叶片未发生任何变化,说明24个白叶枯病菌株均未丧失致病力;31份药用野生稻材料大多出现典型的白叶枯病症状,但抗病等级存在差异,其中,67.7%的供试药用野生稻对XOO8菌株表现抗病,说明XOO8菌株的致病性最强,所有材料均抗XOO14菌株,说明XOO14菌株的致病性最弱.31份药用野生稻的抗菌率均在50.0%以上,其中OF2-1的抗菌率最高,为100.0%,OF4-2的抗菌率最低,为50.0%.8个居群中,以OF5和OF7的抗菌率最高,均为100.0%,说明二者对24个白叶枯病菌株均表现抗性;OF4的抗菌率最低,为79.2%,仅抗19个菌株.8个居群抗性由强至弱排序为:OF5=OF7>OF6>OF1=OF2=OF8>OF3>OF4.各居群内样品个体间抗性差异明显,推测是由于野生稻杂合程度较高所导致.[结论]云南药用野生稻种质资源对当前在云南流行的白叶枯病小种及国内外部分强致病菌整体抗性较好,其抗性差异来源于居群内的杂合度,与地理分布无关,推测云南药用野生稻具有特异的优良抗白叶枯病基因,其在遗传研究和品种改良方面具有较大应用潜力.     

云南水稻种质资源农艺性状表型多样性分析 及综合评价

[目的]分析云南省16个州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状表型多样性并进行综合评价,为拓宽栽培稻的遗传基础及选育高原特色水稻新品种提供理论依据.[方法]以881份云南16个州(市)的水稻种质为材料,测定其株高、有效穗数、穗长、剑叶长、剑叶宽、每穗实粒数、每穗总粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、谷粒长、谷粒宽和千粒重等12个农艺性状,通过计算各农艺性状的Shannon-Wiener多样性指数进行表型多样性分析,并对种质材料进行聚类分析和相关分析,最后结合主成分分析与隶属函数法计算综合评价D值,通过建立回归模型筛选综合评价指标.[结果]881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数为1.9378~2.0973,其中穗长的多样性指数最大,有效穗数的多样性指数最小;12个农艺性状的变异系数为9.92%~43.01%,其中谷粒长的变异系数最小,二次枝梗数的变异系数最大.云南16个州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数均值为1.6513~2.0040,其中,普洱市、红河州、临沧市、玉溪市、保山市、西双版纳州、德宏州、曲靖市和文山州水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数较高,均在1.900以上.在欧式距离2.2处881份云南水稻种质材料可分为八大类群,其中,第Ⅶ类群综合性状最差,第Ⅷ类群综合性状最优,聚类分析结果与种质来源地无明显相关性.主成分分析和综合评价结果显示,881份水稻种质资源中凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)的综合性状较好.穗长、谷粒长、谷粒宽、二次枝梗数和剑叶宽5个农艺性状对综合评价D值影响显著(F为1814.654),可作为云南水稻种质综合评价的指标.[结论]云南水稻种质具有较高的表型多样性,筛选出的凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)可为水稻育种提供优良的亲本或中间材料.     

香花槐花器官的组织培养及植株再生研究

采用香花槐的花器官做外植体,进行组织培养和植株再生系统的研究.结果表明:2,4-D对于香花槐愈伤诱导的启动是必需的,而多种激素配比会使诱导率提高;选择浓度为0.3～0.5 mg/L的BA和浓度为0.1 mg/L的NAA配合使用,能使花药愈伤达到较高分化率;1/2MS IBA 0.05 mg/L和1/2MS IBA 1.0 mg/L的诱导组培苗生根效果较好.     

云南药用野生稻对四种水稻主要病害的抗性鉴定

 对云南药用野生稻7个不同居群的稻瘟病、纹枯病、白叶枯病和细菌性条斑病抗型表型进行鉴定,筛选抗源,并检测已克隆的抗稻瘟病、抗白叶枯病基因在它们中的存在情况。结果表明:用云南稻瘟病菌毒性菌株16t接种云南药用野生稻7个居群,除勐海药野(7)表型为感病外,其他6个居群均为抗病;勐遮药用野生稻(4)和景纳上沟药用野生稻(1)分别不含Pib和Pi2基因片段,其他5个居群都含有Pib、Pi2、Pi9、Pid2、Pikp、Pis和Pi56等基因片段;所有的参试药用野生稻高抗纹枯病;除勐往药野(13)和澜沧孟矿药野(14)对细菌性条斑病菌菌株RS105表现为感病和勐遮药野(5)对菌株RS1-20表现为感病外,其他材料对菌株RS105和RS1-20都表现为抗病;云南白叶枯病菌强致病性菌株CX30-1、菲律宾菌株PXO99和PXO86对景纳上沟药用野生稻(1)和澜沧孟矿药用野生稻(14)具有强致病性,其他居群表现为抗病至中抗;7个居群都含有Xa5、Xa13、Xa21基因片段。本文首次报道了云南药用野生稻多个居群类型对4种主要病害的抗性,这些结果为深度挖掘利用云南药用野生稻资源的有效抗病基因奠定了基础。     

干旱胁迫的水稻根高效酵母双杂交体系建立

采用SMART技术在酵母菌株AH109中构建了干旱胁迫下水稻根部全长cDNA文库,采用改进的滤膜杂交方法建立了高效酵母杂交体系,以抗旱相关水稻转录调控因子OsWRKY71基因作为诱饵对该方法进行检验。实验获得的酵母杂交文库容量为4.9×106,平均插入片段为800bp,达到了基因分离和克隆等后续研究的标准。同时采用滤膜杂交法将文库的杂交效率提高到了6.9%,是液体杂交法的6倍以上。该方法不需要特殊的设备,且具有低消耗和高效率的特点,可用于高通量酵母双杂交分析。     

普通野生稻与栽培稻杂交后代游离小孢子的培养

云南元江普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)与栽培稻合系35杂交后代具有优良性状,但这些性状往往疯狂分离,很难稳定。若采用游离小孢子培养技术能将某一优异性状稳定下来,在短时间内培育成为稳定的纯系。本试验选取具有优良性状杂交后代材料的花粉进行游离小孢子培养,结果在10℃低温处理13 d后,于添加了Ficoll和活性炭的预培养基中继续培养16 d的花粉中成功地培养出高活性的小孢子,并诱导出愈伤组织。同时摸索了云南元江普通野生稻与栽培稻杂交后代游离小孢子培养的预处理条件、培养基组分和愈伤诱导的物理化学条件等,建立了栽培稻和野生稻杂交后代游离小孢子培养技术体系,为培育具有野生稻优良性状的DH株系,加快水稻育种速度奠定基础。