生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性

【目的】水稻粒形为多基因控制的复杂数量性状,同时影响稻谷产量和稻米外观及碾磨品质,挖掘粒形相关基因并解析其遗传机制,对于水稻高产和优质品种选育具有重要意义。【方法】以前期利用大粒籼稻品种特大籼(TDX)为供体亲本、小粒粳稻品种日本晴(Nipponbare,NPB)为轮回亲本获得的一个大粒近等基因系,在水稻第2染色体上初定位粒形调控基因GS2.2(grain size 2.2)的基础上,对GS2.2基因进行了精细定位和候选功能基因的克隆鉴定。【结果】利用BC₄F₂群体中2887份极小粒单株及该群体中70份基因型杂合的大粒单株自交获得的BC₄F₃群体,将GS2.2基因精细定位在2M-7-1与2M-9之间的160.6 kb的区间内。该区间编码18个基因开放阅读框(ORF1-18)。测序发现ORF18基因在大粒近等基因系与小粒日本晴等位基因间存在5个SNP差异,ORF18编码生长素调控因子蛋白OsGRF4。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术对大粒近等基因系中ORF18进行敲除,发现ORF18敲除株系粒长变短,证实ORF18是GS2.2的功能基因。进一步对ORF18大粒近等基因系和基因编辑敲除株系进行稻瘟菌室内离体和病圃接种鉴定,发现ORF18大粒近等基因系稻瘟病抗性增强,而基因编辑敲除株系稻瘟病抗性减弱,表明ORF18正调控水稻稻瘟病抗性。【结论】本研究发现的生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性,为协调水稻高产和抗性育种提供了重要的基因资源。     

灌浆期高温胁迫对早籼稻品质性状的影响

【目的】研究灌浆期高温胁迫对早籼稻碾磨、外观和蒸煮食味品质的影响,揭示早籼稻品质性状对灌浆期高温胁迫的响应规律。【方法】以R996、湘早籼45号和6个新育成的早籼稻品系为试验材料,以分期播种方式利用自然高温进行胁迫处理,分析了供试品系的碾磨、外观和蒸煮食味品质,筛选出对高温钝感和敏感的水稻品系,探究稻米品质性状对灌浆期高温胁迫的响应规律。【结果】稻米品质性状对灌浆期不同时段温度的敏感性不同,始穗后10d内温度对稻米碾磨品质和蒸煮食味品质影响最显著,始穗后30d内温度对稻米外观品质影响最显著。稻米品质对灌浆期高温胁迫的响应因性状而异,灌浆期高温胁迫显著降低糙米率、精米率、整精米率和粒长,显著提高垩白粒率、垩白度,劣化了稻米碾磨品质和外观品质;显著降低直链淀粉含量,提高米饭外观、米饭口感和米饭黏度,提升了米饭适口性。水稻品系对高温胁迫的响应因稻米品质性状而异,Q3、Q8、Q11、Q13属于碾磨品质高温钝感品系,Q3、Q4、Q5和Q11属于外观品质高温钝感品系且高温下蒸煮食味品质优。【结论】灌浆期高温胁迫会降低稻米的碾磨品质和外观品质,提高米饭适口性。水稻品系Q3和Q11碾磨品质、外观品质好...     

Pi9基因标记辅助选择改良水稻不育系金23A稻瘟病抗性

以携带广谱持久的抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75–1–127为供体亲本，以保持系金23B及其不育系金23A为受体亲本，采用Pi9基因共显性标记CoInDF1R2进行MAS回交育种，以改良三系不育系金23A及其保持系金23B的稻瘟病抗性；用25份稻瘟菌代表性菌株进行室内苗瘟接种，观察苗瘟抗性表现。结果显示：金23A和金23B的抗性频率仅为28%，而75–1–127的抗性频率为92%；田间病圃抗性鉴定结果显示，75–1–127高抗苗瘟，而金23A和金23B受体亲本均高感苗瘟；共显性标记CoInDF1R2在75–1–127 基因组上扩增出大小为354 bp的PCR产物，对金 23A或金23B基因组的扩增产物大小约470 bp，说明该标记在2个亲本间的多态性明显且稳定；利用CoInDF1R2开展连续多年MAS回交育种实践，培育出了农艺性状优良、丰产性较好的抗病不育系金23A–Pi9–1及抗病保持系金23B–Pi9–1，为三系法杂种优势利用提供了新的抗稻瘟病亲本材料。