长三角地区粳稻种质的稻瘟病抗性基因鉴定及其抗性评价

已克隆的抗稻瘟病基因Pi9、Pib、Pi5、Pita、Pi2、Pikh、Pikm和Pigm对稻瘟病菌表现广谱抗性,这些基因已广泛应用于水稻抗稻瘟病育种.为了明确长三角地区粳稻的抗稻瘟病基因分布及其抗性表现,利用上述8个抗病基因的功能标记对52份粳稻种质进行抗病基因检测.同时,利用江苏省2019年稻瘟病菌代表菌株2019...     

空间诱变泰航68突变体稻瘟病抗性研究

利用致病谱较广的稻瘟病代表菌株GD0193于水稻品种泰航68空间诱变当代(SP1代)群体中筛选抗病突变体,并对其作初步的抗性遗传分析、抗病基因定位及苗期抗谱、田间穗颈瘟抗性分析。结果表明:空间诱变可对泰航68的稻瘟病抗性进行有效诱变,研究获得的抗病突变体TH1及TH2于SP2代对菌株GD0193分别表现抗性不分离及抗性分离,且TH2的抗性分离比例符合显性单基因抗性遗传规律,并已将该抗病基因初步定位于第11染色体长臂上;TH1及TH2的抗性可稳定遗传至后代,其苗期抗谱及田间穗颈瘟抗性均较原种对照表现显著提高,且其抗性较华南稻区的部分主栽品种具不同程度的提高。     

普通野生稻稻褐飞虱抗性在水稻改良中的利用研究

本文报道了普通野生稻稻褐飞虱抗源的杂交利用技术及其获得的一大批抗性创新种质和育种品系。研究了杂交后代性状分离、不同杂交方式、抗性鉴定时期和花药培养的抗性育种效果，证明了复交和回交方式、花药培养获得纯合体、以及早期(F2)抗性鉴定是在育种上利用的关键技术措施。本项目还配制了大量(293个)杂交组合，进行稻褐飞虱抗性创新品系的选育工作，对选育出的493个遗传稳定品系进行抗性鉴定、运用RAPD标记对筛选出的143份抗性育种品系进行分子标记多态性分析，从中首次获得了一大批(120份)具有DNA分子标记多态性(遗传多样性)的抗性创新种质，为今后培育抗性品种打下基础。研究还初步培育出5个具有生产应用价值的高产(或优质)抗稻褐飞虱育种品系和杂交稻组合。     

利用Pigm基因改良粳稻保持系的稻瘟病抗性研究

选育和应用抗病品种是防治水稻稻瘟病经济有效的技术途径。为了改良粳稻保持系浙04B的稻瘟病抗性,以含稻瘟病广谱抗性基因Pigm的粳稻材料MP3为供体亲本,浙04B为受体亲本,通过杂交、回交并结合分子标记辅助选择,将Pigm基因导入浙04B中,利用分布于水稻12条染色体上的47个多态性SSR标记检测近等基因系的遗传背景回复率,获得了23份背景回复率0.80的近等基因系。选用4个浙江省稻瘟病优势菌株Zj-5、Zj-8、13-37和13-41人工接种鉴定,23份近等基因系均表现为抗穗颈瘟。田间自然诱发鉴定结果表明,23份近等基因系叶瘟为0级,穗瘟均为1级,表现为抗穗瘟,表明近等基因系稻瘟病抗性明显提高。对10项农艺性状的考察结果表明,导入Pigm基因的近等基因系剑叶变短,千粒重增加,生育期延迟,株高增加,有效穗数、每穗总粒数和产量总体减少。本研究结果为选育抗稻瘟病新品种提供了材料,同时为Pigm基因抗病育种应用提供了参考。     

稻瘟病菌胁迫下水稻不同单基因系防卫相关基因表达分析

水稻(Oryza sativa)不同稻瘟病抗性基因抗性水平存在显著差异,为了解防卫基因在不同抗性单基因系中的表达模式,本研究利用qRT-PCR方法比较了4个水稻抗稻瘟病单基因系IRB LKh-K3(Pik-h)、IRBLKs-F5 (Pik-s)、IRBLta2-Re (Pita-2)和IRBLta-K1 (Pita)中抗稻瘟病防卫相关基因几丁质酶基因1(chitinase 1,Cht-1)、β-1,3葡聚糖酶基因(β-1,3-glucanase,Glu)、苯丙氨酸解氨酶基因(phenylalanine ammonia lyase,PAL)和过氧化物酶基因(peroxidase,POX22.3)表达的差异.结果表明,在稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)胁迫后的6、12、24、36、48、72和96 h时间点,Cht-1和Glu的表达量在4个单基因系中的差异无明显的规律性.PAL在IRB LKh-K3(Pik-h)基因系中以及POX22.3在IRBLta2-Re (Pita-2)基因系中的表达量均持续高于在其余3个基因系中;前者的最高表达量至少是对照、IRBLta2-Re(Pita-2)、IRBLta-K1(Pita)和IRBLKs-F5(Pik-s)基因系的3.35、3.05、3.85和4.32倍,后者是对照、IRBLta-Kl(Pita)、IRBLKh-K3(Pik-h)和IRBLKs-F5(Pik-s)基因系的24.86、2.12、2.85和2.60倍.研究结果表明,PAL基因与POX22.3基因的表达分别受抗性基因Pik-h和Pita-2的特异调控参与抗性反应,为进一步研究抗性基因的抗性调控机制提供了依据.     

水稻新嫩组织的硅质化及其与稻瘟病抗性的关系

采用供硅处理与否的溶液培养水稻作供试材料,研究了硅在新嫩组织中的含量、分布、形态分组和动态变化及其与稻瘟病抗性的关系。结果表明,水稻组织硅质化在展叶( 或出穗) 前即已开始,在稻瘟病菌入侵的关键时期展叶( 或出穗) 后最初几天,供硅与否其组织硅质化状况已存在悬殊差异。前者新嫩叶片SiO2含量达5-45% ,难溶性硅占全硅量94-5% ;后者新嫩叶片SiO2含量仅为1-20 % ,难溶性硅占全硅量只78-33% 。供硅的新嫩叶片表面已有明显亚铃状硅化细胞出现,乳突粗大,X-射线硅的能谱分析线在硅化细胞和乳突处出现较高的峰,表明该处硅的分布密度较高。而未经供硅处理的对照此时新嫩叶片表面未见明显硅化细胞,乳突小,X-射线硅的能谱分析线为无曲折变化的平滑直线。供硅与否水稻新嫩组织间上述差异是导致日后稻瘟病发病率明显不同的基础。试验还表明,无论供硅与否,水稻体内可溶性硅含量始终维持在0-3% 左右,表明这可能是稻体组织内由可溶性硅转化为难溶性硅的一个阈值。     

中二软占空间诱变品系的主要农艺性状及稻瘟病抗性

对经抗性初筛的34个中二软占空间诱变4代（SP4）品系进行主要农艺性状分析及稻瘟病抗性评价,结果表明,诱变品系在株高、有效穗数、穗长、穗粒数等性状的变异都达到了极显著水平,其中变幅最大的是千粒重,其次是结实率,有效穗数的变异幅度最小。除Z34外,其余33个诱变品系的抗谱比原种均有明显拓宽,且田间均抗穗瘟,说明低世代进行抗性初筛是有效的。结合主要农艺性状考查和抗瘟性分析,可从这些诱变品系中选择既抗病又具备较好农艺性状的优良材料,实现抗病种质创新的目的。     

分子标记转育3个基因改良空育131稻瘟病抗性

为改良空育131的稻瘟病抗性,通过杂交和分子标记辅助选择技术将中金23的Pi-1、Pi-2和Pi-33稻瘟病抗性基因导入到受体亲本空育131中,并通过连续回交结合农艺性状筛选,获得了28个含有不同抗稻瘟病基因的空育131导入系,其中同时含有Pi-1、Pi-2和Pi-33这3个抗性基因的株系k165、k166和k191对稻瘟病的抗病频率均达到了98.4%,明显高于携带1个和2个抗性基因的株系,且k165的综合农艺性状已接近空育131,表明通过分子标记辅助选择聚合稻瘟病抗性基因是开展品种抗性定向改良的有效方法之一。     

航恢七号空间诱变变异株系的稻瘟病抗性研究

本研究对卫星搭载水稻品种航恢七号SP3代株系进行稻瘟病抗性鉴定研究,并对抗性变异株系作分子生物学分析。结果表明,250个航恢七号SP3代农艺经济性状优良株系经接种后,抗性变异株系H24对菌株GD3286表现抗性分离,分离比例为119∶108,其抗性遗传可能受2对互补抗病基因控制,且在SP4代仍存在抗性分离;H24SP5代株系的抗谱较原种对照显著提高,其抗谱达到84.4%,而原种对照的抗谱仅为40.6%,且H24对部分致病谱较广或专化性致病菌株表现抗病突变。经全基因组内微卫星多态性分析,H24与原种对照间未表现DNA多态性。     

西瓜抗炭疽病的遗传分析和抗性基因定位研究

西瓜炭疽病(Anthracnose)是由瓜类炭疽病菌(Colletotrichumorbiculare)引起的真菌性病害。本研究以抗病自交系PI189225和感病自交系Black Diamond杂交并自交获得F1、F2、F3为材料,采用炭疽病菌生理小种1接种,对西瓜抗炭疽病生理小种1进行遗传规律分析和基因定位研究。研究结果表明,西瓜炭疽病抗性基因由显性单基因控制,抗病对感病为显性,将此基因命名为Rco-1。用分离群体分组分析法(BSA)和AFLP分子标记技术对PI189225中的抗炭疽病基因进行分子标记鉴定,并利用MAPMAKER/Exp version 3.0软件进行了标记与目的基因间的遗传距离计算,发现E4/M19、E1/M8、E29/M5与抗炭疽病基因Rco-1连锁,遗传距离分别为34.8、23.4、6.9cM。为采用分子标记辅助选育抗炭疽病西瓜新品种奠定了基础。     

普通野生稻稻米加工品质和外观品质性状QTL定位

本研究利用一套以籼稻品种“特青”为遗传背景的云南元江普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）渗入系为材料，采用单标记回归分析和渗入片段叠代法，对出糙率、整精米率、垩白粒率、垩白度、长宽比等5个品质性状的QTL进行了分析，初步定位了16个QTL，有10个QTL来自野生稻的等位基因能改良群体的品质性状。在第5染色体RM289附近检测到了同时影响长宽比、垩白粒率QTL，来自野生稻的等位基因能增加长宽比、降低垩白粒率，贡献率也较高。在第8染色体RM152附近检测到降低垩白粒率和垩白度的QTL，其贡献率分别为14％和9%。本研究结果不仅为品质性状分子标记辅助选择提供参考，而且充分显示了利用野生稻的优异基因改良栽培稻品质性状的巨大潜力。     

粤北普通野生稻籼粳分化的SSR分析

本文利用28对籼粳特异性SSR引物对174个粤北普通野生稻个体进行分析。28对引物均有多态性,平均每对引物扩增出的等位变异数和基因型数分别为10.6和28。粤北普通野生稻群体有较高的遗传多样性(0.7681),除了能扩增出典型的籼、粳特异基因,还能扩增出野生稻特有的基因。遗传一致度聚类分析表明粤北普通野生稻存在初步籼粳分化;2份(1.15%)材料偏籼,172份(98.85%)材料偏粳,群体以偏粳为主。基因组水平上整个粤北群体没有发现原始类型。     

The fragrance (fgr) gene in natural populations of wild rice (Oryza rufipogon Griff.)

The Asian cultivated rice, Oryza sativa L. (spp. indica or japonica), is assumed to have originated from one or both of the two wild Asian species, O. rufipogon Griff. and O. nivara Sharma and Shastry. They occur throughout the monsoon Asia and west Oceania. Fragrance is the most important trait among the domesticated characters of basmati and jasmine rice of Asia. The gene for fragrance in a scented rice shows the presence of a mutated portion (i.e., an eight base pair deletion in exon 7) that result in its loss of fragrance. In the present study, 229 wild rice O. rufipogon accessions were genotyped for this locus using a PCR assay. The wild rice species contained the mutated allele of the fgr gene at a low frequencies of 0.23. The surveyed populations were in Hardy–Weinberg equilibrium. This observation supports the hypothesis that the allele for fragrance was already present in the wild rice, and that this trait appeared in scented rice cultivars because of selection by the farmers of genotypes possessing this character during the process of domestication.     

Evaluation of Genetic Diversity of Wild Rice (Oryza rufipogon Griff.) in Myanmar using Simple Sequence Repeats (SSRs)

As a part of an in situ survey of wild rice (Oryza rufipogon Griff.) in Myanmar (Burma), 16 strains of wild rice were collected, and analyzed for allelic diversity over 74 loci with simple sequence repeat (SSR) markers to obtain a basic information for their conservation. Three each of indica and japonica cultivars were added for a comparison. In the six cultivars and 16 strains of wild rice, three to 15 alleles were detected per locus with an average of 7.9. The wild rice revealed a large number of unique alleles throughout their chromosomes with much wider ranges of variation than those detected in the six cultivars of O. sativa L.. The alleles found in the wild rice were classified into those specific to wild rice, common to wild rice and cultivars, and those similar to indica or japonica cultivars. According to the classification, the genotype of each of the 16 strains of wild rice was schematically depicted. The genetic variation among individual strains within a collection site was larger than the variation among the collection sites.     

云南元江野生稻抽穗开花期耐热QTL定位

利用以籼稻(Oryza sativa ssp. indica) 品种特青为遗传背景的云南元江普通野生稻（O. rufipogon Griff.）(简称“元江普野”)渗入系为材料,调查温室高温胁迫条件下野生稻渗入系和受体亲本特青的结实率,采用单标记回归分析法,共检测到4个抽穗开花期耐热性相关的QTL,分别位于第1、3、8和10染色体。其中位于第1和3染色体上的2个QTL（qHT1和qHT3）,贡献率分别为12%和6%,来自元江普野的等位基因能提高群体的耐热性,分别可增加9.13%和6.71%的结实率。而位于第8、10染色体上的2个QTL（qHT8和qHT10）,贡献率均为6%,来自元江普野的等位基因降低群体的耐热性,加性效应分别为-6.44%和-4.44%。研究结果不仅为耐热水稻品种的分子标记辅助育种提供参考,而且充分显示了利用野生稻的优异基因改良栽培稻抗逆性状的巨大潜力。     

水稻窄叶突变体zy103突变基因鉴定

为通过叶形相关基因定位与克隆解析水稻叶形变异的分子机制,本研究以籼稻品种9311与粳稻品种豫粳6号的杂交F₇株系中发现的窄叶突变体zy103为试验材料,应用(zy103/9311)F₂、F₃分离群体对窄叶基因进行精细定位及候选基因预测。表型分析表明,突变体zy103出现全生育期叶片变窄微卷、株高及结实率降低、成熟种子弯曲变形等变异表型。遗传分析和基因定位结果表明,突变体zy103受1对隐性核基因控制,该基因被定位于第12号染色体195.4 kb的区间内,此区间内共预测了28个编码基因。对区间内与水稻叶形态建成相关的OsCSLD4(LOC_Os12g36890.1)基因进行测序,结果表明,突变体中OsCSLD4基因的编码区第2外显子第3 472~第3 479处有8个核苷酸(TGTGCCAC)缺失,造成移码突变,导致原编码蛋白第Ⅶ和第Ⅷ跨膜区保守功能结构域丢失,推测OsCSLD4是引起突变体zy103窄叶突变的目的基因。本研究结果为解析水稻窄叶形成的分子机理和水稻理想株型育种奠定了一定的理论基础。     

空间诱变选育抗稻瘟病水稻品种研究进展与展望

长期的生产实践证明挖掘新的抗病资源、鉴定和利用抗病基因是防治稻瘟病最为经济有效的策略。因此,挖掘新的抗病资源以改良水稻品种的抗病持久性,是当前稻瘟病抗病育种的当务之急。空间诱变育种在创造优异新种质、诱导新的基因资源和培育农作物新品种上已发挥其独特的优势和作用,是农作物遗传改良的新途径,是未来作物育种新技术的重要组成部分。实践证明,空间诱变手段可对水稻品种的稻瘟病抗性进行有效改良,且已育成多个抗稻瘟病优良品种。本文对近20多年来水稻空间诱变抗稻瘟病育种研究现状进行概述,如空间诱变水稻稻瘟病抗性变异特点、空间诱变抗稻瘟病育种成果以及空间诱变稻瘟病抗性变异机理等,以期为进一步揭示空间诱变变异机理和开展水稻空间诱变抗病育种工作奠定理论基础。     

利用cDNA-AFLP技术分析东乡野生稻干旱胁迫的差异表达基因

为探索东乡野生稻抗旱性分子调控机制,以东乡野生稻、协青早B和渐渗系后代M749为材料,利用c DNA-AFLP技术,分析了东乡野生稻干旱胁迫相关的差异表达基因。结果表明,使用6对引物组合对材料进行选择性扩增,共分离得到27条差异表达的转录衍生片段(TDFs),对这些TDFs进行测序分析,发现其可能编码多种类型蛋白,包括转座子和逆转座子蛋白、D-甘露糖结合凝集素家族蛋白、驱动蛋白马达结构域蛋白、植物PDR ABC转运相关结构域蛋白、细胞壁联合受体激酶3前体蛋白、乳酸/苹果酸脱氢酶蛋白、氧化还原酶蛋白、萜烯合成酶蛋白、富甘氨酸蛋白以及血红素结合蛋白等,其中一些蛋白与植物应答干旱胁迫密切相关。利用荧光定量PCR技术检测5个差异表达TDFs,其结果与c DNAAFLP表达谱结果一致,说明研究结果稳定可靠,这为进一步探讨东乡野生稻抗旱性分子调控机制和相关基因的克隆提供了理论依据。