东乡野生稻BILs群体苗期抗旱性综合评价及其遗传分析

本研究选用旱稻、R974//R974/东乡野生稻回交重组自交系及其亲本等66份水稻材料,进行苗期抗旱性鉴定及其综合指标筛选,测定了水分胁迫下最大根长、根基数、茎长、根干重、根鲜重、根系相对含水量、叶片相对含水量、卷叶级别及干旱反复存活率等9个性状。利用主成分分析和逐步回归分析法进行苗期抗旱综合评价,结果表明株系1949最为抗旱;回归分析和相关分析表明最大根长、根数、根鲜重和根系相对含水量对抗旱性影响显著,可作为苗期抗旱性鉴定综合指标。采用综合抗旱D值进行抗旱遗传分析,表明BILs群体的苗期抗旱性表现2对独立主基因+多基因控制。结果可知,东乡野生稻可作为水稻抗旱遗传改良的宝贵资源。     

东乡野生稻耐冷渐渗系的细胞学观察及SSR分析

以前期鉴定筛选的2个东乡野生稻强耐冷渐渗系(IL5243和IL5335)为试材,研究其减数分裂时期的染色体行为特征及外源基因的渗入分子证据。结果表明:(1)IL5243和IL5335中正常减数分裂的花粉母细胞分别达89.93%和90.22%,最终形成正常的成熟花粉粒,花粉离体萌发率分别为(83.03±2.82)%和(81.96±1.73)%,与受体亲本无显著性差异。(2)在减数分裂I中,2个耐冷渐渗系均观察到低频率异常染色体行为,如单价体、\"8\"字型二价体、多价体,以及后期I有少数花粉母细胞(3.95%～5.15%)存在落后染色体等,表明其染色体组之间发生了交换和重组;在粗线期,2个强耐冷渐渗系均观察到较高频率(IL5243和IL5335分别为27.0%和38.9%)的双核仁,而其双亲都是单核仁。(3)SSR标记和Structure分析进一步证实了栽培稻和野生稻染色体组间发生了交换重组,东乡野生稻部分DNA片段已渗入到强耐冷渐渗系中,这为水稻耐冷基因的挖掘与利用奠定了重要基础。     

东乡野生稻耐冷渐渗系DNA甲基化水平和模式变化研究

根据水稻全基因组和特定位点的CpG岛序列设计引物,采用McrBC酶酶切DNA,以东乡野生稻耐冷渐渗系(IL5335和IL5423)及其双亲为试材,研究其基因组和特定位点的DNA甲基化水平和模式变化特征,探讨甲基化变异对野生优异基因渐渗的影响。结果显示:(1)在覆盖全基因组的83个CpG岛中,IL5335和IL5423的基因组甲基化频率分别为46.6%和53.8%,低于受体亲本协青早B的62.6%;大部分(75.9%~80.7%)受体亲本的甲基化模式在两耐冷渐渗中能稳定遗传,另外一些位点发生了甲基化模式的改变,主要表现为脱甲基化(13.3%~18.1%)和过甲基化(4.4%~6.0%)。(2)在耐冷QTLs区间,两耐冷渐渗系的甲基化水平为13.3%~26.7%,远低于受体亲本的61.4%;它们在该区域的甲基化模式变异主要为脱甲基化(33.3%~40.0%),高于全基因组的平均变异率。(3)分析逆转座子Houba和Osr14区域的51个CpG岛发现,耐冷渐渗系在该区域具有较高频率的甲基化修饰和较低的甲基化模式变异。研究表明,种间杂交渐渗诱发了受体亲本广泛的甲基化水平和模式变异,为野生优异基因的有效利用提供了新的机遇和挑战。     

中国东乡野生稻遗传因子转移的研究

本文研究了东乡野生稻群中一个变种的表型特征,生态特性,并从数量性状和细胞遗传学的角度研究了东乡野生稻作为父本与不同遗传背景的７个籼型栽培品种的遗传重组,及优质早籼９０－２的育成,重点探索了该变种的有用基因向栽培稻的转移及育种价值。结果表明,该类型具有育种价值的遗传因子能转移到栽培品种中去,并使栽培品种的一些目标性状得到改良。     

东乡野生稻及其渐渗系应答低磷胁迫的基因差异表达分析

以东乡野生稻耐低磷渐渗系IL171及其双亲(栽培稻‘协青早B’和东乡野生稻)为试材,采用cDNA-AFLP技术分析其幼苗期应答低磷胁迫的差异表达谱特征,并采用实时荧光定量PCR分析验证差异表达基因的表达特性,为探究东乡野生稻耐低磷胁迫的分子机制、发掘耐低磷相关的基因奠定基础。结果显示:(1)基于17对扩增效果较好的cDNA-AFLP引物分析发现,不同胁迫时间的参试材料与其对照组(正常磷水平)相比,具有很多(20~159个)上调或下调表达的差异片段。(2)与‘协青早B’相比,IL171中特异性上调的差异带有36条,下调表达61条,而东乡野生稻中分别有79条和136条;IL171与东乡野生稻共有的上调差异带为13条,下调差异带有15条。(3)回收纯化其中60条特异性差异表达条带,最终克隆测序获得50个差异表达基因片段TDFs;通过Blast比对和功能分析,可将TDFs分为8类,包括能量与代谢、基因表达调控、信号转导和转录因子等。(4)实时荧光定量PCR验证其中6个TDFs发现,各差异片段的荧光定量PCR表达模式与cDNA-AFLP结果一致,表明该实验的cDNAAFLP差异表达结果可靠,东乡野生稻的部分耐低磷相关基因已成功导入到渐渗系中,是发掘利用东乡野生稻耐低磷相关基因、探究其耐低磷分子机制的重要资源。     

东乡野生稻与栽培稻正反交种间杂种F_1的雄配子发生与发育

该文以东乡野生稻与栽培稻（美国光壳稻P1003）的正反交种间杂种F1（正交为光壳稻P1003×东乡野生稻;反交为东乡野生稻×光壳稻P1003）为试材,研究其各个减数分裂时期的染色体行为特征、染色体交换重组及雄配子发育特点。结果表明：正反交杂种F1花粉母细胞细胞核减数分裂的同步性较高,细胞质为连续型胞质分裂类型。在细胞核分裂的过程中,核仁在前期I到中期I逐渐消失。染色体在前期I到中期I逐渐收缩,变得更加清晰可见。在终变期和中期I,90.54%以上的花粉母细胞能形成12个二价体（含少数棒状二价体和8字型二价体）,部分花粉母细胞（正交9.46%,反交7.65%）出现少量的单价体、三价体和四价体。后期I观察到1.27%–1.35%的花粉母细胞含有1至数条落后染色体。最终有92.6%–94.8%的小孢子能发育成形态正常、染色能力强的成熟花粉粒。另外,在正交杂种F1的粗线期中存在2个核仁,而反交杂种F1及其双亲的粗线期只有1个核仁。这些研究结果可为作物品种改良、种质资源创新以及种间亲缘关系研究提供细胞学证据。     

东乡野生稻双元细菌人工染色体(BIBAC)文库的构建

双元细菌人工染色体(binarybacterialartificialchromosome,BIBAC)是能直接将大片段DNA转入植物的载体,是植物基因图位克隆和构建植物基因嵌入突变体库的重要工具。该研究以东乡野生稻为材料,构建其BIBAC文库。该文库由14592个克隆组成,平均插入片段大小为65kb,覆盖率为2倍基因组。稳定性检测结果表明,东乡野生稻基因组DNA能够在BIBAC载体中稳定存在。     

原、异位保存东乡野生稻主要农艺性状的比较研究

为了解原、异位保存东乡野生稻主要农艺性状的变化,对庵家山普通野生稻原、异位群体进行了考察和比较分析。结果表明,原、异位保存的东乡野生稻在每穗总粒数、每穗实粒数、结实率等方面存在较大的差异,如异位保存的东乡野生稻每穗总粒数平均为58.28粒,比原位多11.44粒,但其每穗实粒数却较少,为9.89粒,结实率降低了45.43%。从种植环境可以发现,异位保存圃的环境不适宜东乡野生稻的生长,应该选择与原生境相类似的种植环境,以便于东乡野生稻的保存、研究与利用。     

东乡野生稻BILs群体耐低氮性表型性状指标筛选及其综合评价

为了鉴定东乡野生稻及其后代群体的耐低氮性,研究低氮和正常氮2种处理下“协青早B//东乡野生稻/协青早B”BC₁-F₁₂回交重组自交系株高、抽穗期、穗长、有效穗数、穗实粒数、穗总粒数、着粒密度、结实率、千粒重和单株产量等10个表型性状,利用主成分分析和模糊隶属函数对BILs群体的耐低氮性进行综合评价.结果表明： 株系116、143和157的耐低氮性强,可作为东乡野生稻耐低氮性遗传研究和水稻耐低氮性育种的中间材料.采用逐步回归分析法建立了耐低氮性最优回归方程,筛选到株高、穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量等5个性状相对值可作为水稻全生育期耐低氮性的综合评价指标.因此,在水稻耐低氮性遗传改良中,应注重对这5个性状,尤其是穗总粒数和单株产量相对值的选择.
     

东乡野生稻苗期耐冷性的遗传分析

以强耐冷材料龙稻5号(Oryza sativa ssp. japonica)和冷敏感材料协青早B(O. sativa ssp. indica)为对照品种, 以萎蔫率和死苗率为鉴定指标, 利用江西东乡普通野生稻(O. rufipogon)/协青早B//协青早B构建的回交重组自交系(backcross inbred lines, BILs)群体(BC₁F₉)进行苗期耐冷性鉴定和遗传分析。结果表明, 10°C冷处理7天后, 228个BILs群体的平均萎蔫率为67.4%, 平均死苗率为70.8%。将死苗率≤20%的株系, 在更低温度(8°C昼/5°C夜)下处理5天, 结果显示5243和5335为强耐冷材料, 可用于构建东乡野生稻QTL(quantitative trait loci)近等基因系(near-isogenic lines, NILs)。实验结果显示, 群体萎蔫率和死苗率均呈偏态的连续分布, 暗示东乡野生稻苗期耐冷性表现为质量-数量性状遗传特征, 由主基因-多基因控制。     

东乡普通野生稻与栽培稻苗期抗旱性的比较

干旱影响水稻生长发育,不论什么时期发生最终都导致产量损失。研究水稻资源抗旱性有助于水稻抗旱改良和稳定干旱胁迫下水稻的产量。东乡普通野生稻被公认为是栽培稻的祖先,对增强水稻抗旱性可能十分重要。对4份来自3个仅存的居群的东乡野生稻与15份栽培稻进行苗期抗旱性比较,考察了3次重复的盆栽土培试验中8个抗旱指标。表明东乡普通野生稻比栽培稻更为抗旱,表现在最大根长、茎长、根干重、根鲜重、根干鲜重比及抗旱指数等6个性状,而不表现在根数及根茎长比;其中茎长、最长根长、根干重、根鲜重及根系相对含水量对水稻苗期抗旱性影响更大。采用抗旱指数和抗旱总级别值法对水稻抗旱性进行评定,结果表明4份东乡野生稻材料间的抗旱性存在很大差异,且来水桃树下居群的抗性最高,东乡野生稻抗旱性可能与其原生境状况有关。结果认为东乡普通野生稻可作为栽培稻抗旱改良的遗传资源。     

Analysis of QTLs for yield-related traits in Yuanjiang common wild rice （Oryza rufipogon Griff.）

Using an accession of common wild rice(Oryza rufipogon Griff.)collected from Yunnjiang County,Yunnan Province,China,as the donor and an elite cnltivar 93-11,widely used in two-line indica hybrid rice production in China,as the recurrent parent,an advanced backcross populations were developed.Through genotyping of 187 SSR markers and investigation of six yield-related traits of two generations(BC4F2 and BC4F4),a total of 26 QTLs were detected by employing single point analysis and interval mapping in both generations.Of the 26 QTLs,the alleles of 10(38.5%)QTLs originating from O.rufipogon had shown a beneficial effect for yield-related traits in the 93-11 genetic background.In addition,five QTLs controlling yield and its components were newly identified,indicating that there arc potentially novel alleles in Yuanjiang common wild rice.Three regions underling significant QTLs for several yield-related traits were detected on chromosome 1,7 and 12.The QTL clusters were founded and corresponding agronomic traits of those QTLs showed highly significant correlation,suggesting the pleiotropism or tight linkage.Fine-mapping and cloning of these yield-related QTLs from wild rice would be helpful to elucidating molecular mechanism of rice domestication and rice breeding in the future.     

Analysis of QTLs for yield-related traits in Yuanjiang common wild rice (Oryza rufipogon Griff.)

Using an accession of common wild rice (Oryza rufipogon Griff.) collected from Yuanjiang County, Yunnan Province, China, as the donor and an elite cultivar 93-11, widely used in two-line indica hybrid rice production in China, as the recurrent parent, an advanced backcross populations were developed. Through genotyping of 187 SSR markers and investigation of six yield-related traits of two gen- erations (BC4F2 and BC4F4), a total of 26 QTLs were detected by employing single point analysis and inte...     

云南元江普通野生稻株高和抽穗期QTL定位研究

以云南元江普通野生稻为供体亲本,在特青的遗传背景下构建了一套BC3高代回交群体。利用117个SSR标记分析383个BC3F2株系的基因型,采用单标记分析法对控制元江普野株高和抽穗期的QTL进行分析。在北京和合肥两个地点试验结果表明,控制株高的QTL分布在第1染色体上,在RM104附近有一个QTL,与sd-1位置相当,其对表现型变异的贡献率在两个地点分别为27％和28％,其加性效应值分别为26．24cm和26．28cm,来自野生稻的等位基因显著提高回交群体的株高;在第1、3、7、8、11染色体共检测到6个控制抽穗期QTL,其中第8染色体RM25附近控制抽穗期的QTL在两个地点的贡献率分别为13％和15％,加性效应值为4．60d和3．65d,来自野生稻的等位基因使回交群体抽穗期延迟。     

营养胁迫下东乡野生稻生物学特性鉴定初报

以东乡野生稻中东塘、东塘西侧2个居群和耐低磷品种大粒稻、低磷敏感品种新三百粒为材料,采用砂培法和土培法,鉴定营养胁迫下东乡野生稻的生物学特性。砂培试验表明,在低氮、低磷、低钾胁迫下,东塘、东塘西侧地上部干重、生物学产量降低;根冠比显著增大,其中低氮胁迫下表现尤为明显。土培试验表明,低氮胁迫下株高和分蘖动态变化与无肥基本一致;各胁迫下,大粒稻和新三百粒分蘖后期有分蘖数下降阶段,东塘和东塘西侧的分蘖数基本保持不变;低磷胁迫下,东塘叶重、根重、茎鞘重和东塘西侧剑叶长、叶重、茎重、总产量性状与全肥处理相比差异显著。其他性状与全肥处理无显著差异。低钾胁迫下,东塘除叶重、根重外其他11个性状与全肥处理无显著差异;东塘西侧除着粒密度、穗重外其他11个性状与全肥处理无显著差异。初步表明,东塘和东塘西侧2个居群无耐低氯特性,具有耐低磷、低钾特性,且不同居群时低磷、低钾的忍耐能力有一定差异。