一个药用野生稻异源单体附加系在减数分裂时期的GISH分析鉴定

异源单体附加系是从亲缘关系较远或属间的一个物种单条染色体附加到另一个物种中．栽培稻珍籼97B与药用野生稻Hy18杂交与连续回交，在BC2后代中得到一个药用野生稻单体附加系．生物素标屺的药用野生稻总DNA作为探针，未标记的栽培稻总DNA封阻，对其异源单体系减数分裂染色体进行基因组原位杂交．FISH结果表明，在栽培稻（AA，2n=24）基因组中附加了一条药用野生稻染色体，并鉴定为第8号染色体．研究表明，药用野生稻异源单体附加系的建立为药用野生稻的基因组学和遗传学的研究提供一个新的操作平台．而GISH技术在水稻远缘杂交育种中是最准确有效的染色体鉴定方法．在水稻育种改良中具有重要应用前景．     

籼稻和粳稻的高效分子鉴定方法及其在水稻育种和进化研究中的意义

为了建立准确高效的籼稻和粳稻鉴定方法,对基于籼稻(93-11)和粳稻(日本晴)的全基因组DNA序列比对而获得的45个特异插入/缺失(InDcl)位点进行了实验验证.以包括93-11和日本睛在内的44个典型籼稻和典型粳稻品种为实验群体,用45对InDel引物对上述水稻品种的DNA样品进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳,获得了多态的电泳条带.对获得的各InDel位点的基因型数据矩阵进行了中性检测(neutrality test),确定了与栽培稻的籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel位点.进一步对来自亚洲11个国家的栽培稻品种和来源不同12个野生稻物种的PCR产物和电泳结果的读取和分析,计算这些栽培稻品种和野生稻DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,最终确定了不同样品的籼、粳特性.该籼稻和粳稻鉴定方法被称为"InDel分子指数法".与传统基于形态特征鉴定栽培稻籼、粳特性的"程氏指数法"相比,该方法不仅能够准确鉴定籼稻和粳稻,而且还具有更快捷、简便和高效的特点.另外,InDel分子指数法还可以用于野生稻样品的籼、粳特性鉴定,扩大了被检测样品的范围,具有广阔的应用前景.InDel分子指数法的建立为栽培稻育种过程中正确选用籼稻或粳稻种质资源提供了新的技术方法,也为栽培稻的起源、籼-粳遗传分化、以及籼稻和粳稻在驯化过程中如何适应地理环境变化提供了新的研究思路.     

籼稻和粳稻的高效分子鉴定方法及其在水稻育种和进化研究中的意义

为了建立准确高效的籼稻和粳稻鉴定方法,对基于籼稻（93—11）和粳稻（日本睛）的全基因组DNA序列比对而获得的45个特异插入／缺失（InDel）位点进行了实验验证．以包括93—11和日本晴在内的44个典型籼稻和典型粳稻品种为实验群体,用45对InDel引物对上述水稻品种的DNA样品进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳,获得了多态的电泳条带．对获得的各InDel位点的基因型数据矩阵进行了中性检测（neutrality test）,确定了与栽培稻的籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel位点．进一步对来自亚洲11个国家的栽培稻品种和来源不同12个野生稻物种的PCR产物和电泳结果的读取和分析,计算这些栽培稻品种和野生稻DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,最终确定了不同样品的籼、粳特性．该籼稻和粳稻鉴定方法被称为“InDel分子指数法99与传统基于形态特征鉴定栽培稻籼、粳特性的“程氏指数法”相比,该方法不仅能够准确鉴定籼稻和粳稻,而且还具有更快捷、简便和高效的特点．另外,InDel分子指数法还可以用于野生稻样品的籼、粳特性鉴定,扩大了被检测样品的范围,具有广阔的应用前景．InDel分子指数法的建立为栽培稻育种过程中正确选用籼稻或粳稻种质资源提供了新的技术方法,也为栽培稻的起源、籼-粳遗传分化、以及籼稻和粳稻在驯化过程中如何适应地理环境变化提供了新的研究思路．     

籼稻93-11和粳稻日本晴DNA插入缺失差异片段揭示的水稻籼-粳分化

碱基的插入/缺失(InDel)引起DNA序列变化并形成了DNA片段长度多态,可以用作遗传标记.为了评价基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的差异片段而设计的InDel引物在鉴定籼稻和粳稻两种生态型以及研究稻属不同物种之间亲缘关系的意义,采用45对InDel引物,对来自亚洲10个国家的49份籼稻、43份粳稻品种和24份野生稻进行了检验.结果表明,其中41对InDel引物鉴定籼稻或粳稻品种的准确率高于80%.主成分分析散点图显示:籼稻与粳稻存在明显的遗传分化;含AA基因组的野生稻物种与籼稻品种存在较近的亲缘关系;非AA基因组的野生稻物种不存在明显的籼-粳分化.并且证明了基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的InDel差异片段设计的引物可以用于栽培稻籼稻和粳稻品种的鉴定以及籼-粳分化问题的研究,及探索稻属不同物种间的亲缘关系.     

基于ISSR指纹标记的亚洲栽培稻与野生稻遗传多样性分析

为评价野生稻与亚洲栽培稻的遗传多样性及其变异关系,21对SSR引物被用于研究广泛地理分布的17份野生稻(其中11份O. rufipogon和6份O. nivara)和22份亚洲栽培稻(13份indica和9份japonica)样本.271条多态性片段被扩增出,占总扩增片段的96.10%.野生稻多态性片段的百分比(平均达64.30%)及Nei's遗传多样性值(GD)明显高于亚洲栽培稻,表明野生稻比亚洲栽培稻具更丰富的遗传多样性.UPGMA聚类分析显示野生稻的两个类群(O. rufipogon和O. nivara)关系密切,但在遗传上存在明显的分化,支持其作为两个独立物种的分类观点.野生稻中籼粳分化不很明显,亚洲栽培稻的籼粳亚种分化明显.亚洲栽培稻与多年生普通野生稻(O. rufipogon)关系更为密切,符合异源起源的遗传分化模式.     

野生稻遗传基础的研究

野生稻具有栽培稻可利用的多种优良农艺性状，多年来，科学工作者对野生稻的研究和开发方面做了大量有益的工作，取得了可喜成绩，本文就野生稻的遗传基础方面作一综述。     

籼-粳稻特异插入／缺失分子标记揭示的稻属植物遗传分化

籼-粳分化在亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)的驯化过程中非常重要,但其分化机制仍不清楚.有的学者认为水稻籼-粳分化是亚洲栽培稻在驯化过程中适应不同生境的结果,也有人认为籼-粳分化在水稻的野生祖先种中就已经存在.为了研究普通野生稻的籼-粳分化,并解析稻属(Oryza)植物的籼-粳遗传变异,利用34对籼-粳特异插入/缺失分子标记(InDel)引物,研究了50份典型籼稻(O.sativa L.subsp.Indica Kato)和粳稻(O.sativa L.subsp.japonica Kato)样本以及来源于35个国家的348份稻属其他种材料.结果表明,亚洲栽培稻存在明显的籼-粳分化,普通野生稻复合体(O.rufipogon complex)中存在"偏籼"和"偏粳"类型,而稻属的其他种均未出现籼-粳分化,普通野生稻复合体中"偏籼"和"偏粳"类型的地理分布格局与籼稻和粳稻的地理分布格局相吻合.考虑到大部分普通野生稻复合体的样本取自邻近有栽培稻种植的普通野生稻群体,推测得出部分普通野生稻样本中表现出的"偏籼"和"偏粳"类型可能是栽培稻的籼稻品种和粳稻品种在普通野生稻的长期协同进化过程中基因交流的结果.     

我国的作物遗传资源工作

一、我国是举世公认的作物遗传资源大国我国幅员辽阔,生态环境多样,农业历史悠久,经过长期的自然选择与人工选择,形成了极其丰富的作物遗传资源(亦称种质资源、基因资源、品种资源)。我国是水稻的起源地之一,又是大豆的原产地。业已查明,我国有3种野生稻,即普通野生稻、药用野生稻、疣粒野生稻。我国的栽培稻又     

长雄野生稻紫色柱头性状的遗传和基因定位研究

 由花青素合成代谢形成的紫色柱头性状在包括长雄野生稻在内的AA基因组野生稻中较为普遍.为研究长雄野生稻中的紫色柱头性状,以具无色柱头的亚洲栽培稻品种RD23为轮回亲本与紫色柱头的长雄野生稻进行回交,经胚挽救和多代连续选择,获得3个柱头颜色有分离的BC₆F₁定位群体.这些群体中,柱头颜色均适合1(紫色):1(无色)的分离比例,表明紫色柱头性状受一对显性核基因控制.通过微卫星标记分析,将控制紫色柱头的基因定位在水稻第6染色体上,距标记RM₂₅₃,RM111和RM6917分别为2.5,0cM和4.4cM.对比已发表的紫色柱头基因座位,它可能与来自亚洲栽培稻的Ps-4(t)基因等位,所以暂命名为Ps-4(t).     

云南改良稻及元阳地方稻磷高效研究

 在土壤有效磷质量比分别为0.26mg·kg^-1和80.0mg·kg^-1条件下对云南111份改良稻和77份元阳地方稻进行形态性状与程氏指数间的磷高效研究,以明确籼粳分化和米色与磷高效间相互关系,对比改良稻和地方稻间磷高效差异.结果表明:①相对地上干物质量、相对地下干物质量、相对总干物质量和相对分蘖力4个耐低磷指标性状可作为水稻耐低磷能力强弱评价的理想指标,能明确反映出磷高效能力强弱;②元阳地方稻各亚种间平均耐低磷能力均明显高于云南改良稻,且差异明显,4个耐低磷指标性状平均值为籼>偏籼>偏粳>粳,无色米>有色米,耐低磷能力随程氏指数的增大呈递减趋势;③总体而言,程氏指数和耐低磷指标性状间多数呈显著负相关,磷高效特性和籼粳分化密切相关.     

转基因水稻与野生稻(Oryza nivara Sharma et Shastry)杂交后代种子萌发率

种子休眠性是野生植物重要的适应性状,通过种子萌发实验可以分析种子休眠性强弱.通过人工杂交获得转抗虫基因栽培稻与一年生普通野生稻三种组合的杂种,对杂种的F3代和F4代种子采用直接萌发、打破休眠后萌发、埋土15 d和30 d 4种不同处理来检测种子活力和萌发率.结果显示转基因杂种后代种子表现出较强的休眠性,转基因对种子活力和休眠性没有明显的影响,种子休眠性有随种子世代的增加而逐渐减弱的趋势,提示水稻转基因逃逸后有在野生稻群体中宿存和扩散的可能性,但这种可能性可能会随世代增加而下降.这为进一步研究水稻转基因逃逸风险提供了参考.     

种植密度对抗虫转基因杂草稻分离后代适合度的影响

杂草稻是栽培稻田中的同种杂草,栽培稻基因通过天然杂交逃逸到杂草稻群体难以避免,但转基因的适合度效应决定其逃逸后能否在杂草稻群体中扩散.为了评估抗虫转基因(Bt/CpTI)的适合度效应,本实验以一个转基因栽培稻品系和两个杂草稻群体的杂交F2代为材料,对含有转基因和不含转基因的F2代群体田间表现进行了分析.结果表明,在自然高虫压环境中,含有抗虫转基因F2代群体的田间表现显著好于不含转基因F2代群体的表现.此外,含有转基因的和不含转基因的F2群体在田间混种时,在15cm×15cm混种密度下群体的表现明显差于20cm×20cm混种密度下的表现,表明存在竞争效应.含有转基因的F2群体在竞争条件下比不含转基因的F2群体有更多性状表现出优势.上述发现对转基因逃逸所带来的生态影响评估提供有价值的参考.     

转基因稻向栽培稻及其稻属植物的基因漂流研究进展

从1994年中国科学院通过离子介导法获得世界首例转基因稻以来,转基因稻由于其诱人的经济价值,其研究得到了迅猛地发展,出现具有抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆境和其他优良性状的转基因稻.但是由于其环境安全性评价问题,转基因稻一直未能允许商业化种植.本文综述了转基因稻的生物安全性问题,包括转基因稻基因漂流的途径、条件,转基因稻向栽培稻、野生稻和杂草稻的基因漂流,以及关于基因漂流控制的策略.     

辣椒93-100-17-1-0抗疫病遗传规律的初步研究

通过对2个亲本93-100-17-1-0和茄门及93-100-17-1-0×茄门的F1代和F2群体进行接种试验,初步分析了93-100-17-1-0品种的抗疫病遗传规律,认为其抗疫病性状是受多基因所控制.     

利用GISH和C0t-1DNA-FISH对稻属B，C，G基因组的比较分析

为探究稻属B,C,G基因组之间的关系以及研究中高度重复序列在稻属不同物种基因组进化中的作用,利用药用野生稻和斑点野生稻的中度和高度重序列C0t-1 DNA和总基因组作为探针,对疣粒野生稻进行了比较染色体原位杂交分析.该2种野生稻的总基因组和C0t-1 DNA在疣粒野生稻染色体上信号覆盖率分别为(72.39±0.11) %,(75.60±0.18) %,(47.93±0.16) %,(55.47±0.12) %. 此外,以C0t-1 DNA的杂交信号组成为依据,对疣粒野生稻染色体组进行了核型分析.结果表明:G基因组和B,C基因组之间的关系都比较远,其原因可能是G基因组要早于B,C基因组从稻属的祖先中发生分化,并在进化过程中发生加倍、重排和基因选择性丢失等现象,形成了各自种的特异基因组成分.稻属基因组中度和高度重复序列与功能基因一样,在不同种中也存在着相当的同源性和保守性,并在进化过程中得以保存下来.药用野生稻和疣粒野生稻基因组增大的重要原因之一,可能是基因组中度和高度重复序列加倍的结果.     

长雄野生稻黑壳基因的分子定位及遗传研究

以具有黄色颖壳的亚洲栽培稻品种RD23为轮回亲本与具黑色颖壳的长雄野生稻进行杂交后用RD23回交,获得颖壳颜色有分离的1个BC6F1定位群体.对该群体研究发现,颖壳颜色符合1(黑色)∶1(黄色)的分离比例,表明长雄野生稻黑色颖壳性状是受一对显性单基因控制.通过微卫星标记做基因型分析,将控制黑色颖壳的基因定位在第4染色体RM1155-RM1142之间,暂时命名为Bh-4(t).     

过表达EPSPS基因提高栽培稻与杂草稻/野生稻杂种后代的木质素含量研究

5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)是莽草酸合成途径中不可缺少的组分,该途径的代谢产物苯丙氨酸和酪氨酸是合成木质素的重要前体物质.前期研究发现过量表达EPSPS基因可以提高转基因植物的光合速率与适合度相关性状表现,而过表达EPSPS基因是否会提高转基因植物的总生物量并影响木质素合成,仍不清楚.为了回答这一问题,我们研究了过表达EPSPS基因的栽培稻与杂草稻/野生稻杂种后代(F3)群体中的生物量(干重)、木质素含量、木质素合成相关代谢产物含量及基因表达量.结果表明,转EPSPS基因的杂草稻(WE1和WE2)及野生稻(WR1和WR2)杂种群体的生物量显著高于非转基因对照,分别提高了28.0%、21.8%、41.2%、26.1%;转基因杂种群体的木质素总含量也显著高于非转基因对照,分别提高24.5%、22.7%、34.4%、20.7%.此外,过表达EPSPS基因还影响了杂种后代木质素合成相关代谢产物的含量和基因表达量.推测EPSPS基因的过表达可以通过影响木质素合成途径相关代谢产物含量和基因的表达量,提高转基因植物的生物量和木质素含量.该研究发现不仅能够解释过表达EPSPS基因...     

利用C_ot-1 DNA FISH对3种异源四倍体野生稻的比较分析

利用来源于药用野生稻(CC基因组)的中高度重复序列C_ot-1 DNA作为探针,在相同的洗脱严谨度下,通过荧光原位杂交(FISH)对3种基因组同为CCDD的异源多倍体野生稻,宽叶野生稻(O.latifolia)、高杆野生稻(O.alta)、大颖野生稻(O.grandiglumis)进行基因组比较分析.结果发现:在80%的洗脱严谨度下,杂交信号在宽叶野生稻的C、D基因组上的分布差异较为明显,可以区分24条来源于C基因组的染色体和24条来自于D基因组的染色体;相同洗脱度下的高杆野生稻和大颖野生稻的C、D基因组则区别不明显,表明此2种野生稻中的C、D基因组亲缘关系比宽叶野生稻中的C、D基因组关系要近.在此基础上,分别利用来源于栽培稻(AA基因组)和药用野生稻(CC基因组)的C_ot-1DNA作为探针,在不同洗脱严谨度下,对C、D基因组关系相对最远的宽叶野生稻进行FISH分析,进一步研究宽叶野生稻染色体中C、D基因组的进化关系.随着洗脱严谨度的调整,杂交信号呈现出较高的特异性,主要分布在着丝粒、近着丝粒及端粒区域.结果表明:以不同洗脱严谨度下的FISH结果为基础进行的基因组分析.可进一步提高野生稻染色体识别的准确性,为研究异源多倍体的起源及进化提供依据.     

野生稻种质资源利用研究

文章综述了近年来野生稻遗传基础方面的研究及其利用的伟大成就．野生稻是水稻育种的重要基因库．与栽培稻亲缘关系较近的 Ａ Ａ 染色体组型野生稻,其优异基因的转移和利用已取得辉煌成就．非 Ａ Ａ 型野生稻与栽培稻远缘杂交不亲和是阻碍其优异基因利用的障碍．常规杂交和现代生物技术（胚拯救技术和细胞工程）相结合是克服种间屏障的有效方法     

野栽远缘杂交来源的反向温敏核雄性不育系不育性遗传研究

利用3个来源于野生稻与栽培稻杂交后代的反向温敏不育系R6S、N13S、Tb7S为材料,开展了反向温敏不育系不育性遗传研究,结果表明反向温敏不育系N13S的育性是细胞核内1对隐性基因控制的;Tb7S的育性是受隐性核基因控制的,F2代的育性分离比为9∶7,不育性状表现为2对基因的独立遗传;R6S的F2代育性分离比为37∶27,受细胞核内的3个隐性基因位点分别位于不同染色体上而通过互补作用的独立遗传.为进一步分离、定位及克隆有关这些反向温敏不育基因及发展分子标记辅助选择选育反向温敏不育系奠定了良好的遗传学基础.