辽宁省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的鉴定及分析

鉴定主栽水稻品种及育种骨干亲本的抗瘟基因型,有助于了解不同抗病基因在品种中的分布,为抗病品种选育及品种布局提供参考。本研究选取辽宁省24份水稻材料,根据7个抗稻瘟病基因的保守区设计引物,扩增各品种的编码区序列,对扩增的序列进行对比分析,鉴定各基因在24个品种中的分布情况。结果表明:辽宁省24个主栽水稻品种均不携带Pi21、Pi36、Pi37或其抗病等位基因,而Pid2、Pid3、Pita和Pik/Piks/Pikm/Pikp在24个品种中以不同突变类型及不同频率出现,其中,在2个品种中检测到Pid2抗病基因及Pid3的抗病等位基因;4个品种检测到Pita的抗病等位基因,Pita的等位基因中新发现的几处碱基突变并未影响抗病基因的功能;所有品种中均无与Pik及其复等位基因完全一致的序列,但利用携带AVR-pik的稻瘟病菌接种鉴定结果表明,辽粳454和沈农265携带的Pik等位基因可能仍具有抗病基因功能。     

水稻抗稻瘟病基因Pi-d(t)1、Pi-b、Pi-ta2的聚合及分子标记选择

冈46B(G46B)是水稻生产应用中的一个农艺性状十分优良的保持系,其主要的缺陷是稻瘟病抗性较弱,通过对地谷,BL-1,Pi-4号等三个分别含抗病基因Pi-d(t)1、Pi-b、Pi-ta2的稻瘟病抗性材料与G46B聚合杂交,并利用抗病基因连锁的分子标记对杂交后代进行辅助选择,在聚合杂交的F2代及B1C1代群体中共获得了15株含Pid(t)1、Pi-b、Pi-ta2等三个抗稻瘟病基因的材料,其可能的基因型分别为:三基因杂合体Pi-d(t)1pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2pi-ta2 4株,双基因杂合体10株,其中Pi-d(t)1Pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2pi-ta26株,Pi-d(t)1pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2Pi-ta23株,Pi-d(t)1pi-d(t)1/Pi-bPi-b/Pi-ta2pi-ta21株,双基因纯合体Pi-d(t)1Pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2Pi-ta2仅1株,这一研究结果为进一步改良G46B的稻瘟病抗性奠定了基础,同时这一研究结果表明利用分子标记可快速、有效地实现多个抗病基因的聚合,大大提高水稻抗病育种的效率.     

小偃6号及其衍生后代品质相关性状基因的分子检测

小偃6号是我国小麦育种的重要骨干亲本之一。本研究利用UMN19、UMN25、UMN26、T2、T5、T13、S13、S1、T1、Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1、YP7A、YP7B-1、PPO18、PPO29等16个功能型分子标记对小偃6号及其衍生后代的品质相关性状的基因组成进行了检测和分析。结果表明:在高分子量谷蛋白亚基两位点(Glu-A1、Glu-D1)和Waxy蛋白基因位点上,分别有78.72%、82.98%的衍生品种与骨干亲本小偃6号等位基因一致,但少数品种具有不同的优良亚基等位基因Ax2*或Dx5+Dy10;在低分子量谷蛋白亚基两位点(Glu-B3、Glu-D3)上,有25.33%的衍生品种与小偃6号等位基因一致;在八氢番茄红素合成酶基因位点Psy-A1、Psy-B1和多酚氧化酶(PPO)活性等位基因位点上,仅有17.02%和38.29%的衍生品种与小偃6号一致;并探讨了不同品质相关性状基因位点在衍生后代传递频率存在差异的原因。     

转基因水稻外源基因的漂移研究

转基因水稻基因漂移可能带来环境安全性问题。利用农杆菌介导,把hpt基因转化水稻品种,通过后代筛选,以稳定遗传的含单拷贝转化株系为转基因花粉供体材料,研究转基因水稻向非转基因水稻不育系和常规稻(花粉受体)的外源基因漂移频率。结果表明,相邻种植时转基因水稻向雄性不育系品种的漂移频率为31.74%。随距离的增加漂移频率明显下降,在26m处仍能够检测到含外源基因个体的存在,并且在距离4m处出现一个漂移频率的升高;转基因水稻向常规品种的漂移频率则明显低于不育系,一般在2.0%以下,随距离的增加也呈现下降的趋势,在18m处开始无法检测到含外源基因的个体。     

小麦骨干亲本碧蚂4号系谱品种HMW-GS组成分析

利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术,对小麦骨干亲本碧蚂4号80个衍生品种、系谱当中涉及的18个中间亲本、碧蚂4号6个姊妹系品种及其亲本共106个品种(系)的HMW-GS组成进行分析。结果表明,碧蚂4号HMW-GS组成为Null、7+8、2+12。在Glu-B1位点,碧蚂4号的7+8亚基与一代衍生品种的3个亲本均不同,其在衍生一代中的遗传受到了显著的选择,遗传频率达到84.6%;6个(54.5%)二代衍生品种的亲本含有与碧蚂4号相同亚基,该代7+8亚基的遗传频率仍最高,达到64.1%;三代和四代衍生品种的5个亲本中只有北京6号和矮秆早含有7+8亚基,这两个世代7+8亚基遗传频率明显降低,7+9成为主要类型,频率分别达到了69.2%和64.3%。在Glu-A1和Glu-D1位点,各有11个(64.7%)中间亲本具有与碧蚂4号相同的亚基,它们分布于不同子代涉及的中间亲本中,Null和2+12亚基在其衍生的4个世代品种的遗传频率均不小于76.9%。系谱分析发现,在三代和四代,中间亲本HMW-GS组成遗传频率显著增加,其中以洛夫林10的Null、7+9、2+12亚基为主。由于HMW-GS组成不是碧蚂4号系谱品种育成时期的选择目标,对骨干亲本碧蚂4号和洛夫林10号被选择的Glu-B1位点进一步研究有助于解析骨干亲本的形成原因。     

小麦骨干亲本碧蚂4号系谱种HMW-GS组成分析

利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术,对小麦骨干亲本碧蚂4号80个衍生品种、系谱当中涉及的18个中间亲本、碧蚂4号6个姊妹系品种及其亲本共106个品种(系)的HMW-GS组成进行分析.结果表明,碧蚂4号HMW-GS组成为Null、7+8、2+12.在Glu-B1位点,碧蚂4号的7+8亚基与一代衍生品种的3个亲本均不同,其在衍生一代中的遗传受到了显著的选择,遗传频率达到84.6%;6个(54.5%)二代衍生品种的亲本含有与碧蚂4号相同亚基,该代7+8亚基的遗传频率仍最高,达到64.1%;三代和四代衍生品种的5个亲本中只有北京6号和矮秆早含有7+8亚基,这两个世代7+8亚基遗传频率明显降低,7+9成为主要类型,频率分别达到了69.2%和64.3%.在Glu-A1和Glu-D1位点,各有11个(64.7%)中间亲本具有与碧蚂4号相同的亚基,它们分布于不同子代涉及的中间亲本中,Null和2+12亚基在其衍生的4个世代品种的遗传频率均不小于76.9%.系谱分析发现,在三代和四代,中间亲本HMW-GS组成遗传频率显著增加,其中以洛夫林10的Null、7+9、2+12亚基为主.由于HMW-GS组成不是碧蚂4号系谱品种育成时期的选择目标,对骨干亲本碧蚂4号和洛走林10号被选择的Glu-B1位点进一步研究有助于解析骨干亲本的形成原因.     

水稻多抗性新种质湘早籼3号及HA79317-4

用IR36与广解9号杂交,经抗多种病虫害定向选择,育成早籼新品种湘早籼3号及姊妹系HA79317-4,表现抗稻瘟病、白叶枯病、白背飞虱、褐飞虱,米质优,在长江流域用作早籼育种的多抗性骨干亲本.至2003年,这两个新种质在湖南、江西、浙江、江苏、安徽等省衍生出水稻新品种27个.湘早籼3号和HA79317-4的多抗性遗传力强,在衍生品种中,抗病虫品种23个,占85.2%,其中抗两种以上病虫害的多抗性品种19个,占82.6%.衍生的多抗性新品种推广应用588.06万hm2,产生了良好的社会经济效益.     

黄淮区粳稻抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54、Pikm的分子检测

利用水稻稻瘟病抗病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54 和Pikm的功能标记对2016年山东省水稻中晚熟组区试、机插秧组区试的32个参试品系及连云港农业科学院科企水稻联合体黄淮粳稻区试16个品系进行了分子标记检测,结合稻瘟病抗性接种鉴定,对基因型与表型进行相关性分析。结果表明48个品种中携带Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm抗性基因的品种数分别为15个、25个、26个和21个,其中鲁资稻7号、连粳14JD24含有4个基因的抗性等位基因,YS-6-6、济稻1号、D400等13个品种分别含有3个基因的抗性等位基因,临稻10号、丰稻2号、天和糯303等8个品种不含抗性等位基因。稻瘟病鉴定结果表明,48份品种中,济稻1号、圣稻072、连粳14JD24等4个品种表现中抗（MR）;临稻10、YS-6-6、圣稻053等26个品种表现中感（MS）;晶稻180、临13-105、圣稻504等15个品种表现感病（S）;H11-15、润农9号、晶稻160表现高感（HS）。Pi-ta、Pi-b、Pi54、Pikm 4个抗性基因已在黄淮区粳稻抗稻瘟病育种中得到广泛应用。其中Pikm与稻瘟病抗性综合指数存在显著相关性（r=0.477 5,P<0.01）。     

基于SSR标记的寒地水稻品种骨干亲本分析

富士光、藤系138、上育397和五优稻1是20世纪90年代至今寒地水稻品种选育的骨干亲本。利用50对SSR引物对上述骨干亲本及其衍生品种进行聚类分析和主坐标分析(principal coordinate analysis, PCO),结果表明,50对SSR引物在51份供试材料中共检测到150个等位基因,变化范围为2~6个,平均为3个;引物PIC的变化范围为0.0725~ 0.6845,平均0.3655;聚类分析将51份材料分为4类,4个骨干亲本分别被聚到4类中;PCO分析显示,四个骨干亲本相距较远,呈独立的分支,衍生品种围绕着骨干亲本分布;在检测出的39个稀有等位基因中,仅有3个存在骨干亲本中。表明近年寒地水稻品种遗传改良是围绕少数骨干亲本进行的,骨干亲本将大部分优良基因传递到了衍生品种中,SSR分析和PCO分析与系谱分析得到了一致的结果。     

抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm在黄淮稻区水稻品种资源中的抗性分布

为了探明黄淮稻区4个抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm在品种资源中的分布及其不同基因型组合的抗病效性。本研究利用上述4个抗病基因的功能标记,对88个黄淮稻区育成品种进行抗稻瘟病基因型检测,结果表明:检出最多的抗稻瘟病基因组合是Pib+Pi54,占总检测材料的60.2%。经过2016-2017年连续两年的人工接种鉴定和田间自然鉴定,稻瘟病感病材料比例分别达到87.5%、77.3%,感病材料的比例增高说明抗性基因的抗性作用在逐渐降低。在检测品种中,抗性较好的4个基因型或基因型组合分别是Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54和Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm,但检出率很低。本研究结果说明,黄淮稻区品种中,携带Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54和Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm基因型的抗病性较好,应得到加强利用。本研究结果对育成品种抗稻瘟病基因或基因组合跟踪检测和抗病性评价是抗稻瘟病育种的有效途径。     

转基因水稻外源基因向近缘种群漂流和渐渗的研究进展

水稻是我国最重要的粮食作物之一,我国有8亿以上的人口以稻米作为主食。但在水稻生产中,由于病、虫、草害及不良气候等逆境因子的影响,严重制约了水稻的高产、稳产。转基因生物技术的迅速发展,为水稻抗性育种提供了新途径。自20世纪80年代以来,我国全方位地开展了转基因水稻的研发,目前已经培育出大量的抗病、抗虫、抗除草剂和抗逆的转基因水稻品种,这将为提高我国水稻的生产力和确保粮食安全做出重要的贡献。但转基因水稻的基因漂流及其可能带来的生物安全问题备受关注。已有报道证明,外源转基因可以通过异交向非转基因品种和野生近缘种漂流。在不同的试验条件下,抗除草剂基因有0．05％-0．53％逃逸的可能,其向不育系的最大漂移频率可达4．518％。抗虫基因向相邻非转基因水稻的平均漂移频率最高为0．875％。因此,本文对水稻与其近缘野生种的杂交情况,转基因水稻外源基因向非转基因品种、野生近缘种以及野生非近缘种的漂流和渐渗及其潜在的生态环境风险等方面进行了简要分析,并对转基因水稻的发展进行了展望,以期为转基因水稻的安全应用提供参考。     

小麦骨干亲本南大2419对衍生品种（系）HMW-GS的贡献分析

南大2419是我国小麦育种的骨干亲本之一。为了了解南大2419对衍生品种（系）在品质育种上的贡献,本文利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术（SDS-PAGE）对南大2419及其99个衍生品种（系）的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成与演变进行了分析。结果表明,南大2419 HMW-GS组成为N/7 8/2 12,品质得分7分。衍生品种（系）的平均品质得分7.62分,高于亲本南大2419;其中N/7 8/2 12组合的品种占45.45%,且该类型在每一代都是优势组合。南大2419 HMW-GS在后代中得到了较好的遗传,在子一代到子四代中,Null、7 8、2 12亚基出现的频率均高于50%,最高可达100%。衍生品种（系）中,12个大面积推广的品种都具有与南大2419相同的丰产性高、适应性好、抗性强的优点,但HMW-GS均不是优质组合。说明骨干亲本南大2419由于本身品质上的局限,对其衍生品种在品质遗传改良上的贡献很小,其主要贡献是传递丰产性状。     

寒地超级稻龙粳31祖先亲本追溯及遗传基础解析

龙粳31是黑龙江省农业科学院水稻研究所选育的寒地早粳超级稻新品种,具有早熟、高产、优质、抗病、抗倒、耐寒等诸多优点。本研究对其亲本进行追溯,构建系谱图,分析亲本主要特性及核遗传贡献率,揭示其遗传演化历程,为水稻育种亲本的选择和利用提供参考。结果表明:龙粳31属于下北细胞质家族,传递途径为:下北→早丰→合江20→合江21→龙交89032→龙粳10号→龙粳13→龙粳31。核遗传物质由祖先亲本下北、石狩白毛、农林11、虾夷、笹锦、红星2号、奥羽239、曲系17、藤系117、雪光、越光、收921、空知、北明、空育125、北海84、台中27、高雄53、合选58和色江克按不同比例共同提供,核遗传贡献率分别为:4.6875%、0.9766%、2.5391%、8.2031%、3.9063%、3.1250%、3.9063%、7.8125%、15.6250%、12.5000%、1.5625%、1.5625%、3.1250%、6.2500%、12.5000%、0.7813%、0.7813%、0.7813%、6.2500%和3.1250%。亲本选择时,要注重母本在当地的适应性,而父本则应具有地理远缘或生态远缘的基因血缘;遗传基础狭窄是寒地稻区水稻育种取得新突破的主要限制因素。     

Bt/CpTI转基因稻及其非转基因亲本对照在间隔种植条件下的转基因漂移

随着转基因技术的迅速发展,越来越多的转基因作物被培育出来。转基因作物的外源转基因通过花粉传播向非转基因作物的漂移,会影响非转基因作物品种的种子纯度,从而可能导致一系列生物安全问题。为了研究转基因栽培水稻(Oryzasativa)中的外源转基因通过花粉介导向非转基因水稻品种逃逸的可能性及其频率,我们选用3个含双价抗虫基因(Bt/CpTI)的转基因水稻品系及其相对应的非转基因水稻亲本品种(近等基因系)进行了转基因漂移的实验。为了获取在近距离状况下转基因水稻与非转基因水稻品种之间的转基因漂移频率,采用了转基因与非转基因水稻品种间隔种植的栽培方式,分别在福建省福州市和海南省三亚市的转基因环境安全实验地进行实验,并利用潮霉素抗性筛选标记基因来鉴定转基因和非转基因稻的杂种。共检测了从非转基因水稻品种随机收获的70,056颗种子,以此计算转基因漂移频率。结果表明,在相邻种植的情况下,由这3个转基因水稻向对应的非转基因水稻品种的转基因漂移的频率比较低(0.275–0.832%)。如此近距离条件下获得的低转基因漂移频率表明,对于严格自花授粉的水稻而言,通过一定的隔离措施,能有效地降低由花粉介导的转基因漂移导致的非转基因种子混杂。     

小麦品种贵农22号抗条锈基因遗传分析

贵农22号是利用簇毛麦(Haynaldia villosa)、硬粒小麦(Triticum durum)及普通小麦(Triticum aestuvum)杂交而育成的普通小麦品种,其抗中国目前流行和出现的条锈菌小种,已成为目前重要的抗小麦条锈病抗源。为了明确该品种抗锈遗传规律并进行应用前景评价,用一个流行的强毒性小种条中31号和一个突变弱毒性小种CY29-mut3,分别接种贵农22与国际已知抗锈基因品种Moro及感病品种辉县红双列杂交F2、F2代各株系幼苗,对贵农22号进行了抗锈性遗传分析,以便于在抗病育种中进一步应用。研究结果表明,贵农22号有三对独立遗传的抗条锈基因,暂定名为YrGui 1、YrGui 2和YrGui 3,它们表达稳定,不受亲本正反交影响,而并不具有Yr 10。Yr10基因载体品种Moto中有二或四对基因抗中国不同的条锈菌小种,不同小种及正反交对基因的表达有影响,为父本时其对CY29-mut3小种有两对完全显性基因、一对中度抗病基因及一对隐性抗病基因,而为母本时有一对完全显性基因和一对中度抗病基因起抗病作用;对条中31号,其为父本时有一对显性基因和一对隐性基因,为母本时可能存在两对累加作用基因或两对隐性抗病基因控制抗痫作用。     

水稻多抗性新种质湘早籼3号及HA79317-4

用IR36与广解9号杂交,经抗多种病虫害定向选择,育成早籼新品种湘早籼3号及姊妹系HA79317-4,表现抗稻瘟病、白叶枯病、白背飞虱、褐飞虱,米质优,在长江流域用作早籼育种的多抗性骨干亲本。至2003年,这两个新种质在湖南、江西、浙江、江苏、安徽等省衍生出水稻新品种27个。湘早籼3号和HA79317-4的多抗性遗传力强,在衍生品种中,抗病虫品种23个,占85.2％,其中抗两种以上病虫害的多抗性品种19个,占82.6％。衍生的多抗性新品种推广应用588.06万hm^2,产生了良好的社会经济效益。     

水稻品种‘沈农606’抗稻瘟病基因定位和连锁的SRAP片段分析

选用抗稻瘟病水稻品种‘沈农606’为抗病亲本与感病品种‘丽江新团黑谷’配制杂交组合.鉴定亲本、F_1正反交及其F_2群体的抗病性的结果表明,‘沈农606’的抗性受一对显性基因控制.采用相关序列扩增多态性(SRAP)和简单序列重复(SSR)标记,以及分离体分组混合分析法(BSA)将该基因定位于8号染色体上,其与SRAP标记m5e1-500的遗传距离为2.8 cM,与SSR标记RM25的遗传距离为9.8 cM,暂命名为Pi-SN606.m5e1-500序列位于8号染色体上,它能编码大于40个氨基酸的阅读框有2个,在NCBI网站上没有比对到同源性序列。     

一个水稻显性高秆突变体的遗传分析和基因定位

从水稻(Oryza sativa L.)的两个半矮秆籼稻品种6442S-7和蜀恢881杂交F2代群体中发现一个高秆突变体D111,其株高和秆长分别比亲本蜀恢881增加63.0%和87.0%。用205个微卫星标记分析D111及其原始亲本6442S-7和蜀恢881之间的基因组DNA多态性,结果未发现D111具有2个原始亲本都没有的新带型,证明D111的确是6442S-7和蜀恢881的杂交后代发生基因突变产生的。将D111分别与蜀恢881、蜀恢527、明恢63、9311、IR68、G46B等6个半矮秆品种和高秆对照品种南京6号杂交,分析F1和F2代株高的遗传行为,结果表明D111的高秆性状由一对显性基因控制,且该基因与南京6号的高秆基因紧密连锁或等位。以蜀恢527/D111 F2群体为定位群体,运用微卫星标记将D111显性高秆突变基因定位于水稻第一染色体长臂,与RM212、RM302和RM472的遗传距离分别是27.7 cM、25.5 cM和6.0 cM,该基因暂命名为LC(t)。认为D111是首例从半矮秆品种自然突变产生的水稻显性高秆突变体,LC(t)为首次定位的水稻显性高秆突变基因。此外,将上述基因定位结果与Causse等(1994)和Temnykh等(2000; 2001)发表的水稻分子连锁图谱进行比较,发现LC(t)基因恰巧位于与水稻“绿色革命基因”sd1相同或十分相近的染色体区域,因此,还就LC(t)基因与sd1基因之间的可能关系进行了讨论。     

一个水稻显性高秆突变体的遗传分析和基因定位

从水稻(Oryza sativa L.)的两个半矮秆籼稻品种6442S-7和蜀恢881杂交F2代群体中发现一个高秆突变体D111,其株高和秆长分别比亲本蜀恢881增加63.0%和87.0%.用205个微卫星标记分析D¨1及其原始亲本6442S-7和蜀恢881之间的基因组DNA多态性,结果未发现D111具有2个原始亲本都没有的新带型,证明D1¨的确是6442S-7和蜀恢881的杂交后代发生基因突变产生的.将D111分别与蜀恢881、蜀恢527、明恢63、9311、IR68、G46B等6个半矮秆品种和高秆对照品种南京6号杂交,分析F1和F2代株高的遗传行为,结果表明D1¨的高秆性状由一对显性基因控制,且该基因与南京6号的高秆基因紧密连锁或等位.以蜀恢527/D111 F2群体为定位群体,运用微卫星标记将D111显性高秆突变基因定位于水稻第一染色体长臂,与RM212、RM302和RM472的遗传距离分别是27.7 cM、25.5 cM和6.0 cM,该基因暂命名为LC(t).认为D111是首例从半矮秆品种自然突变产生的水稻显性高秆突变体,LC(t)为首次定位的水稻显性高秆突变基因.此外,将上述基因定位结果与Causse等(1994)和Temnykh等(2000,2001)发表的水稻分子连锁图谱进行比较,发现LC(t)基因恰巧位于与水稻"绿色革命基因"sd1相同或十分相近的染色体区域,因此,还就LC(t)基因与sd1基因之间的可能关系进行了讨论.     

太湖流域粳稻地方品种黑壳子粳对稻瘟病抗性的遗传分析

太湖流域粳稻地方品种黑壳子粳对稻瘟病菌表现抗谱广,抗性强的特点,利用黑壳子粳与感病的云南稻地方品种丽江新团黑谷杂交获得的F1、F2和RIL群体,在苗期喷雾接种研54-04和北1两个日本稻瘟病鉴别菌系,根据抗感反应分析亲本的抗病基因组成,结果表明,黑壳子粳对菌系北1的抗性由一对显性基因控制,对菌系研54-04的抗性由两对互为独立遗传的显性基因控制,等位性测定结果和重组自交系的抗感反应表明：黑壳子粳对菌系北1的抗病基因兼抗菌系研54-04,该抗病基因与Pi-k,Pi-z,Pi-ta,Pi-b,Pi-t等5个已知抗病基因座呈非等位关系。也不是Pi-i和Pi-a基因,推断是一个未知的新基因;另一个抗病基因抗菌系研54-04,感菌系北1。