中国杂交粳稻发展与展望

本文回顾了我国杂交粳稻育种发展历程,包括滇型、BT型不育系的发现、利用以及"籼粳架桥"方法选育配合力强的C57,C418等杂交粳稻恢复系的过程.同时,针对近年来杂交粳稻制种产量提高以及杂种优势利用等关键性技术研究进展做了以下总结:(1)提高柱头外露率、柱头活力,提升制种产量.柱头外露率同颖花长宽比、柱头长度以及柱头张角呈显著相关性,针对柱头外露率的遗传学研究以及分子标记辅助选择已取得一定进展.(2)开展粳稻优势群及配组模式研究促进杂交粳稻优势利用.在粳稻亲本材料划分为不同优势组群的基础上,提出了籼粳互补、感温与感光互作及穗粒结构互补的优势配组模式,其注重运用籼粳亚种间优势利用、广亲和基因与恢复基因利用、叶片和根系抗衰性的利用以及大穗灌浆特性和抗倒伏特性的运用.本文为进一步促进杂交粳稻选育和应用推广提供了技术性建议和策略.     

水稻穗顶退化突变体paa1331的鉴定及基因定位

水稻穗部是影响产量的重要农艺性状,其发育健全与否直接决定了水稻产量的高低.过去几十年已经有大量的粒型和穗粒数相关基因被克隆报道,但调控穗顶发育相关基因的克隆与功能的报道较少.本研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻品种宜香1B,筛选到一个能稳定遗传的穗顶退化突变体材料paa1331(panicleapical abortion1331).与野生型相比,该突变体主要表现为穗顶端严重退化(退化率高达53%),株高变矮,分蘖减少,穗粒数降低.台盼蓝染色结果表明,穗顶端退化伴随细胞程序性死亡;激素测定结果证明,突变体穗顶部生长素含量高于野生型.遗传分析表明,该突变性状受隐性单基因控制;通过图位克隆与重测序分析发现,基因LOC_Os04g40720第4外显子的碱基A突变成G,导致编码的氨基酸由天冬酰胺变为天冬氨酸.目前该基因未见报道,暂将该基因定为候选基因.     

水稻理想穗型设计的原理与参数

提出了水稻理想穗型的概念, 分析了水稻理想穗型设计的原理, 初步建立了辽宁水稻理想穗型参数: 穗长<17 cm, 颈穗弯曲度< 40°, 穗颈长3~4 cm, 直径>2 mm, 大维管束数和一次枝梗数>15个/穗, 一次枝梗粒数>80粒/穗, 二次枝梗籽粒偏向穗轴中上部分布, 穗型指数>0.5. 此外, 还讨论了通过理想穗型实现产量与品质在更高水平上统一起来的可能性.     

携带主效落粒基因的水稻染色体片段代换系Z481的鉴定及和SH6(t)定位

落粒性是水稻非常重要的农艺性状,适度落粒有利于减少产量损失和水稻机械化收割,提高生产效率.因此鉴定落粒基因对水稻生产具有重要意义.本研究以日本晴为受体亲本、优良恢复系R225为供体亲本,采用高代回交和SSR标记辅助选择相结合的方法,鉴定了一个携带易落粒主效单基因的水稻染色体片段代换系Z481.Z481含有4个染色体代换片段,位于第1,3,6染色体上,其代换片段长度分别为8.30,6.17,3.12和10.79 Mb,平均为7.10 Mb.与受体日本晴相比,Z481的株高、穗长、倒一节间长、倒二叶宽显著降低,剑叶宽和结实率显著增加,其他重要农艺性状如叶长、有效穗数、每穗粒数和千粒重均无显著差异.扫描电子显微镜观察表明Z481的护颖和枝梗之间的离层在成熟时期已被完全降解,而日本晴的离层完整,在细胞学上解释了Z481易落粒性产生的原因.进一步利用日本晴与Z481杂交产生的F_1和F_2群体对易落粒基因进行了遗传分析和分子定位.该易落粒性状受单基因隐性调控,最终将该基因定位于第6染色体RM253和ZTQ53之间824 kb的区域,暂命名为SH6(t).目前,在第6染色体尚无落粒基因克隆的报道.由于染色体片段代换系除代换片段外与受体亲本的遗传背景一致,且Z481易落粒遗传行为简单,基本未携带育种不利性状.因此,本研究无论对SH6(t)的克隆,还是进行基因聚合育种培育适度落粒新品种均具有重大利用价值.     

贵州栽培稻的遗传结构及其遗传多样性

贵州省是中国稻种资源遗传多样性最高的地区之一, 类型复杂多样, 蕴含丰富的遗传变异, 因 此, 研究贵州稻种资源的遗传结构和遗传多样性对中国栽培稻起源、演化和分类有重要意义. 本研究通过32个表型性状和36个微卫星位点对贵州省537份栽培稻进行分析, 结果表明, 利用分子标记所做基于模型和基于遗传距离的遗传结构表现一致, 将贵州省栽培稻划分为籼稻、粳稻和中间型3大类群. 遗传结构分析显示, 所划分的籼、粳类群中的材料与前人通过表型判别的籼粳存在一定差异, 在粳稻类群中混有的表型性状判定为籼稻的材料数明显多于在籼稻类群中表型性状判定为粳稻的材料数. 在籼、粳亚种内的遗传结构并不像前人所提出的均分为不同气候生态群和土壤水分生态型, 而是籼稻类群内以中偏早、中偏晚类群的气候生态型为主; 粳稻类群内以水、陆稻类群的土壤水分生态型为主. 贵州省栽培稻在形态和微卫星标记水平均检测出丰富的遗传变异, 黔西南自治州的遗传多样性最高, 且资源数量最多、类型复杂, 是贵州省栽培稻的遗传多样性中心.     

亚洲栽培稻与宽叶野生稻种间杂种的获得及其原位杂交分析

将亚洲栽培稻(Oryza sativa, 染色体组型为AA)与宽叶野生稻(O. latifolia, 染色体组型为CCDD)进行杂交, 结合胚拯救手段, 获得了这两个种的种间杂交种. 杂种F₁在株高、分蘖力、生长繁茂性等方面表现明显的杂种优势, 穗部性状明显偏向于父本宽叶野生稻的特征, 表现为长芒、小粒、大而外露的紫色柱头极易落粒. 根尖细胞染色体鉴定证明杂种染色体数为2n = 36. 进一步利用基因组原位杂交(genomic in situ hybridization, GISH)和荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization, FISH)技术, 鉴定了杂种F1的染色体组成及其在减数分裂中的配对行为. 结果表明, 杂种染色体的组成为ACD, 在减数分裂中, 绝大部分染色体以单价体形式存在, 很少有配对现象发生, 因而杂种表现完全雄性不育.     

基于玉米导入系群体7个农艺性状的QTL定位

对玉米导入系群体7个农艺性状进行QTL定位,从分子水平研究不同环境条件下控制玉米产量性状的遗传基础,为玉米育种工作提供了理论基础.选用玉米自交系PHB1M为轮回亲本,性状互补的四-287自交系为供体亲本,通过杂交、四代回交及二代自交,并结合分子标记辅助选择方法构建了208个导入系为作图群体;利用70对SSR引物和64对SRAP引物进行多态性扩增,获得了793个多态性位点;采用JoinMap4.0软件进行连锁图谱构建,得到了长度为1917.2 cM、涵盖10个连锁群的连锁图谱,分别在和林县与呼和浩特市两个环境下进行株高、穗位高、叶片数、穗长、穗粗、穗行数及百粒重7个农艺性状的表型鉴定;利用Map QTL4.0软件中MQM作图法对试验群体的7个农艺性状进行QTL定位,两地共检测到100个QTL位点, 23个株高、16个穗位高、22个叶片数、10个穗长、16个穗粗、4个穗行数和9个百粒重QTL.其中,控制5个性状的8个QTL在两个环境中同时被检测到,特别是株高和穗位高的3个QTL表达稳定性较高,为基因克隆以及标记辅助育种提供理论支撑.     

巨型水稻来了

近日,重庆大足"巨型稻"试种成功."巨型稻"的高度是常规稻的2倍,"巨型稻"的预计亩(1亩≈ 666.7米2)产在800千克以上.常规水稻的高度一般在1米左右,且能承载的穗粒数比较有限.想提高水稻的产量,就得让水稻长得高大健壮.     

水稻赤霉素20-氧化酶基因(rga5)的正、反义转化对水稻生物学性状的影响

通过PCR方法从水稻"矮子占"和"南特号"的基因组DNA中分离出赤霉素20-氧化酶基因rga5, 其编码区含1119 bp. 其编码蛋白与已报道的水稻赤霉素20-氧化酶基因OsGA20ox相比有11个氨基酸不同, 其中9个氨基酸为移码差异. 通过基因枪法将该基因的正、反义表达质粒pSrga5和pArga5转化水稻"中花8号", 获得了生物学性状有明显变异的转基因植株. 正义转化表现出植株增高、叶片和穗变长、穗粒数增加等特征, 但花期未受明显的影响; 而反义植株表现出明显的"矮化"和"早花", 且出现植株细弱、叶色加深、叶片和穗变短等特征. 转基因水稻的分析结果表明, rga5正、反义外源基因已分别整合到水稻基因组中, 并有效表达; 正义植株体内的GA1平均增加约50%, 反义则降低至对照组的约10%. 结果表明, rga5是水稻赤霉素合成代谢途径中起关键作用的赤霉素20-氧化酶基因, 该序列中11个氨基酸的变异并不影响其功能. 正义表达可增强体内GA的合成, 促使植株生长, 增加株高; 反义转化则抑制了内源GA的合成及植株生长, 导致植株明显的矮化.     

水稻白穗突变体基因的鉴定和染色体定位

从一个水稻籼粳交F₆后代自然群体中获得1例白穗突变体, 其成熟植株基部少数叶片中脉呈现白色, 抽穗后穗粒内外稃和枝梗均表现白色. 用突变体作母本与一粳稻恢复系品种制7杂交, 获得一个F₂分离群体. 初步的遗传分析表明, 该突变属单基因隐性性状. 利用已定位的微卫星标记进行连锁分析, 发现该基因位于水稻第1染色体上. 进一步根据已完成的水稻基因组序列寻找微卫星位点, 连锁分析显示, 该基因位于微卫星标记SSR101和SSR63.9之间, 分别相距2.3和0.8 cM; 并与微卫星标记SSR17呈共分离. 该基因暂定名为wp(t).     

小麦籽粒蓝色基因及应用研究进展

粮食作物是人类主要的能量来源,大部分作物品种的种子是白色或黄色,而小麦、玉米、水稻等物种中有些品种的种子因黄酮类物质花青素的积累表现出红、蓝、黑等颜色.不同于其他作物中天然存在有色种子的品种,蓝粒小麦则是普通小麦与其他物种杂交形成的,染色体来源比较复杂.尽管近几十年间,依赖于MYB-bHLH-WDR复合体的花青素调控机制在玉米、水稻等作物中被发现,但是蓝粒小麦花青素在小麦糊粉层中积累的机制至今并不清楚.本文简要介绍了玉米、水稻、大麦中已发现的花青素合成调控基因以及其可能的调控机制;阐述了小麦蓝粒基因最新的研究成果,包括小麦蓝粒性状有3个公认的基因来源:来源于十倍体长穗偃麦草的蓝粒基因Ba1、来源于一粒小麦的蓝粒基因Ba2以及来源于百萨偃麦草的蓝粒基因BaThb,并描述它们在染色体中的已知定位.本文还对控制蓝粒性状可能的基因数量以及这些基因在染色体上的定位进行了讨论,对蓝粒性状作为分子标记在小麦细胞遗传分析、育种等领域的应用进行了总结和分析,对小麦蓝粒基因的克隆、应用以及种子花青素积累与作物演化和驯化的关系进行了展望.     

水稻穗部突变体Cl的形态和定位分析

簇生穗突变体Cl表型为多数枝梗顶端有2或3个小穗簇生在一起. 利用扫描电子显微镜观察显示, Cl的功能与水稻枝梗顶部的发育有关, 同时Cl影响了顶端小穗的伸长; 而Cl突变体中穗粒数有一定降低, 提示Cl基因可能对水稻穗粒数也有一定的影响. 分别利用Cl与中花11及Cl与浙辐802 杂交的F2群体对Cl位点进行遗传定位, Cl位点初步定位在第6染色体的CAPS标记CK0214和SS0324之间. 为了进一步精细定位Cl位点, 在CK0214和SS0324之间发展了5个CAPS标记, 连锁分析表明, Cl与其中2个标记R0674E和C12560紧密连锁, 遗传距离分别为0.2和2.1 cM, 并且Cl被定位在这两个标记之间. 以此为起点, 构建覆盖Cl基因区域的PAC 重叠群, 两个PAC克隆AP004571和AP004236将Cl位点覆盖, 物理距离为196 kb, 为最终克隆Cl基因奠定了基础. 等位性测定显示, Cl与另一个水稻簇生穗突变体Cl2是等位突变.     

水稻水分利用效率性状的QTL 分析

水分利用效率(water use efficiency, WUE)育种有助于通过节水灌溉缓解用水短缺的问题. 但是WUE是一个复杂的数量性状, 许多研究者并不直接地检测这一指标. 本研究通过精细定量 水分供应实验, 利用由1 种籼稻型水稻材料和1 种粳稻型旱稻材料杂交后产生的重组自交系, 探 寻水稻WUE 的遗传机理. 对抽穗期(heading date)、单日耗水量(water/d)、地上部干重单日累积 量(shootw/d)、根重单日累积量(rootw/d)、籽粒重单日累积量(kernelw/d)、整株单日水分利用率 (WUEwhole/d)、地上部干重单日水分利用率(WUEup/d)、产量单日水分利用率(WUyield/d)、单 日经济系数(econindex/d)和单日根冠比(ratio/d)等11 个性状进行了统计学分析和QTL 定位. 结果 表明, 大部分性状极显著相关. 利用复合区间作图法检测出与econindex, econindex/d, WUEyield, WUEyield/d, WUEup, WUEup/d, WUEwhole, WUEwhole/d, kernelw, kernelw/d, rootw和water/d 等 12 个性状相关的24 个QTL, 分布在第1, 2, 4, 6, 7, 8 和12 染色体上. 每个QTL 解释了 54.97%~10.78%的表型变异. 这些结果为水稻WUE 的分子标记辅助选择和遗传基础的进一步解 析提供了有价值的信息.     

水稻窄叶白化突变体nul1的鉴定与基因定位

叶片是作物进行光合作用的重要器官,其发育包括叶色和叶形两部分,研究水稻叶片的发育机理对于提高水稻产量和品质具有重要的意义.本研究利用EMS诱变水稻籼型恢复系缙恢10号,获得了一个窄叶白化突变体nul1(narrow and upper-albino leaf1).田间种植情况下,nul1叶片全生育期均变窄,且叶片正面白化、背面绿色正常,叶绿素含量显著下降.nul1叶片变窄主要是次叶脉数减少造成的.与野生型相比,nul1生育期延迟约8天左右,有效穗、结实率和千粒重等农艺性状显著或极显著下降.遗传分析表明,窄叶和叶片正面白化性状共分离,受同一隐性核基因控制,利用分子标记最终将调控基因Nul1定位在第7染色体长臂Indel标记Ind07-1与SSR标记RM21637之间,物理距离仅75kb,包含8个预测基因,为下一步基因的克隆和功能研究奠定了基础.     

浅谈高水分粳稻谷烘干对粮食质量的影响

我省处于我国北方,稻谷收获季节气温低、湿气大,每年收购后的粳稻谷水分能够达到安全储藏标准的较少,因此,大量稻谷需要及时烘干.文章就高水分粳稻谷在烘干过程中对粮食质量的影响提出了一些想法.     

浅谈高水分粳稻谷烘干对粮食质量的影响

我省处于我国北方,稻谷收获季节气温低、湿气大,每年收购后的粳稻谷水分能够达到安全储藏标准的较少,因此,大量稻谷需要及时烘干。文章就高水分粳稻谷在烘干过程中对粮食质量的影响提出了一些想法。     

浅谈高水分粳稻谷烘干对粮食质量的影响

我省处于我国北方,稻谷收获季节气温低、湿气大,每年收购后的粳稻谷水分能够达到安全储藏标准的较少,因此,大量稻谷需要及时烘干。文章就高水分粳稻谷在烘干过程中对粮食质量的影响提出了一些想法。     

云南陆稻品种籼粳分化与遗传变异

利用34个籼粳特异插入缺失(insertion/deletion,InDel)分子标记和24个SSR分子标记对云南113个陆稻品种的籼粳分化与遗传变异进行分析.InDel分子标记鉴定结果表明,云南陆稻以粳稻(粳型、偏粳型)品种为主,占总品种的83.2%.聚类结果显示,云南陆稻品种明显聚为4大类群(籼型、偏籼型、粳型、偏粳型),支持InDel分子标记鉴定结果.重新将云南陆稻品种的种植区域划分为2个:(1)海拔1250m以下为籼粳稻混合种植区;(2)海拔1250m以上为粳稻种植区.SSR遗传多样性分析结果表明,云南陆稻籼粳亚种间遗传多样性均很丰富,籼稻品种的遗传多样性高于粳稻品种且差异显著.分子方差分析显示,云南陆稻遗传变异主要来自亚种内(占总变异81%),亚种间遗传变异占19%.不同地区间陆稻种质资源遗传多样性比较分析表明,滇西南与滇南地区存在丰富的遗传变异,是云南陆稻品种遗传多样性的分布中心.半山云雾多湿区作为云南陆稻品种的传统种植区域,保留大量的遗传变异与稻种资源,是开展陆稻种质资源保护、利用的核心区域.     

利用cDNA-AFLP技术分析玉米灌浆期功能叶基因差异表达与杂种优势

为探讨玉米杂种优势的分子机理，以10个玉米自交系及其组配的35个杂交种为材料，利用cDNA-AFLP技术，分析杂种与亲本在玉米灌浆期主要功能叶片的基因差异表达类型与主要产量性状的杂种表现及杂种优势的关系，研究分析表明：单亲沉默表达类型与单穗粒重，百粒重的杂种表现分别达极显著和显著正相关；双亲沉默表达类型与穗粗和单穗粒重的杂种表现都达极显著负相关，单亲沉默表达类型与穗粗和单穗粒重的杂种优势分别达极显著或显著正相关；双亲沉默表达类型与穗粗的杂种优势达显著负相关，F1特异表达类型，亲本显性表达类型，杂种中特异或抑制表达类型与主要产量性状的杂种表现和杂种优势均不相关。     

水稻三角颖突变体tri1的遗传分析与基因克隆

籽粒形状与大小是影响水稻产量和品质的重要因素. 本研究在经⁶⁰Co-γ射线辐射粳稻品种台北309的后代中分离获得一个三角颖突变体tri1(triangular hull 1). 与野生型相比, tri1籽粒颖壳呈三角形, 粒厚增加, 蛋白质含量升高, 株高和千粒重降低. 遗传分析表明, 该突变性状能稳定遗传, 受一对隐性核基因控制. 采用图位克隆法将目的基因精细定位于水稻第1染色体长臂上分子标记CHR0122与CH0127之间, 物理距离约47 kb, 并与分子标记CHR0119共分离. 在该区域内共有6个候选基因, 测序分析表明tri1突变体中一个释义基因OsMADS32的第3外显子内缺失了一个碱基A, 导致移码突变和翻译提前终止; RT-PCR分析表明, OsMADS32主要在水稻幼穗中表达, 在根、茎、叶和发育的种子等组织中的表达量极低, 说明OsMADS32基因与花的发育与关. 据此, 推测OsMADS32基因可能为TRI1的候选基因.