Wx基因与SSⅢ-2基因互作对稻米蒸煮食味品质的影响

为了探究蜡质基因(Wx)与可溶性淀粉合成酶Ⅲ-2基因(SSⅢ-2)等位变异对稻米品质的影响,以籼型高直链淀粉恢复系CG133R和糯性‘爪哇稻22’为亲本杂交,在其F3群体选择仅在Wx和SSⅢ-2基因位点存在多态性的单株为材料,分析各基因型材料的理化指标和粘度速测仪谱特征值。结果表明:(1)SSⅢ-2基因为I型时,Wx基因第一内含子多态性对表观直链淀粉含量有极显著影响。SSⅢ-2基因为Ⅱ型时,Wx基因第一内含子多态性对表观直链淀粉含量和成糊温度有极显著影响。(2)Wxa背景下,SSⅢ-2基因对稻米品质无显著影响;Wxb背景下,SSⅢ-2基因对糊化温度和粘度速测仪谱中最高粘度、崩解值、成糊温度有极显著影响。(3)Wx和SSⅢ-2基因共同作用极显著影响水稻表观直链淀粉含量、糊化温度、最高粘度、崩解值和成糊温度,说明Wx和SSⅢ-2基因之间存在互作,且Wx基因对SSⅢ-2基因具有显性上位性,Wx基因大量表达会遮盖SSⅢ-2基因对稻米品质的效应。     

软米基因Wx-mp在部分粳稻品种资源中的分布

携带Wx-mp基因的水稻材料直链淀粉含量约为10%,其米饭柔软,富有弹性,深受市场欢迎。为探明该基因在水稻品种资源中的分布情况以及加快该基因利用进程,本研究开发了该基因的功能标记,对我国南方243份粳稻品种资源进行了检测,发现26份品种资源携带Wx-mp基因,其中25份来源于江苏品种和育种中间材料,1份来源于上海;为验证标记检测的准确性,对26份材料进行了重测序,测序结果与标记检测结果完全吻合;对26份材料的直链淀粉含量进行测定,直链淀粉平均含量为9.2%,变异幅度3.3%,直链淀粉含量最低的品种为南粳505,含量为7.3%,直链淀粉含量最高的品种是南粳46,含量为10.6%,以上结果表明,软米基因Wx-mp主要分布在江沪一带。     

籼稻和粳稻中蜡质基因座位上微卫星标记的多态性及其与直链淀粉含量的关系

稻米直链淀粉是在由蜡质基因Wx编码的颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）的催化下合成的。最近,在Wx基因的区段内发现了一段多态性微卫星序列（CT）n。对74个非糯籼稻和粳稻材料的（CT）n多态性进行了分析,并探讨了其与直链淀粉含量之间的关系。在74个品种（系）中共发现7种（CT）n片段（Wx等位基因）,即（CT）8,（CF）10,（CT）11,（CT）16,（CT）17,（CT）18,（Ch）19。在籼粳亚种间,不同（CT）n的分布存在差异较大：在籼稻中,以（CT）11和（CT）18为主,占92．6％,另有（CT）10和（CT）8各2份,（CT）17型1份;在粳稻中,以（CT）16、（CT）17为主,共占20份材料中的90．0％。在上述74个品种（系）中,以（CT）n表示的Wx基因型对稻米直链淀粉含量的决定系数R2达0．912,也即Wx基因型差异可解释这些材料直链淀粉含量变异的91．2％。还发现6份籼稻材料Wx座位上为杂合的（CT）18／（CT）11,其中2份为推广早籼优质品种浙9248和舟优903,并对其在遗传和育种研究中的意义作了探讨。     

同源四倍体水稻籼型突变体Wx基因序列分析及特异识别分子标记的建立

同源四倍体水稻突变株D4063-1直链淀粉含量比来源二倍体明恢63下降一半,即其直链淀粉含量为5.23%。为研究其直链淀粉含量下降的原因, 根据普通水稻Wx基因设计引物, 扩增测序获得了D4063-1Wx基因的全序列, 并与已报道的Wx基因进行比对分析; 同源四倍体水稻D4063-1Wx基因最显著变化为在外显子序列中发生碱基缺失, 导致移码突变, 在第9外显子终止密码子提前出现。D4063-1Wx基因碱基位点的变化还导致其序列上酶切位点的变化,对常用限制性内切酶位点分析结果表明, 同源四倍体水稻相对于籼稻和粳稻多了2个sphⅠ酶切位点, 相对于粳稻减少了6个AccⅠ, 增加了4个XbaⅠ, 1个XhoⅠ, 1个PstⅠ和1个SalⅠ酶切位点。聚类分析表明D4063-1Wx基因序列与籼稻亲源关系较近, 由此推测D4063-1Wx基因来源于籼稻的Wxa基因型。另外, 根据D4063-1Wx基因的碱基差异, 推测D4063-1Wx基因外显子碱基变化导致的RNA加工障碍是其直链淀粉降低的主要原因, 并可能与其米饭较软等品质相关。本研究还根据D4063-1和籼稻、粳稻的序列差异及D4063-1在该片段上的特征序列位点设计了用于识别D4063-1的寡核苷酸片段,并作为PCR反应的引物命名为AUT4063-1,将该引物与作者设计的扩增普通籼稻、粳稻Wx基因的引物F5配合使用, 建立了识别D4063-1的显性和共显性两种检测方式的分子标记, 为快速、准确鉴别低直链淀粉含量突变体D4063-1创造了条件。     

江苏省优良食味粳稻的遗传与育种研究

为了培育适合在江苏种植的优良食味粳稻品种,以优良食味为主攻目标,对江苏省优质、抗病、高产粳稻品种的遗传基础开展了系统研究。通过关联分析,研究稻米蒸煮品质、营养品质与食味品质的关系,明确直链淀粉含量是影响食味品质的关键性状。直链淀粉含量为10%～14%的半糯米米饭表面光泽透亮、质地柔软、富有弹性,综合了糯米的柔软性和粳米的弹性,冷饭不硬,食味品质极佳,符合长三角地区人们喜食柔软香型粳米的口感需求。筛选出直链淀粉含量在10%左右、含有低直链淀粉含量基因Wx~(mp)的日本半糯粳稻品种"关东194"作为食味品质改良的核心种质。开发Wx~(mp)基因的分子标记,结合利用与抗病、高产相关基因紧密连锁的分子标记,开展优良食味、抗病、高产粳稻聚合育种。育成适合江苏省不同稻区种植的南粳46、南粳5055、南粳9108和南粳5718等优良食味粳稻系列新品种通过审定,形成了覆盖江苏省不同稻区的优良食味粳稻品种布局,累计推广面积超过533万公顷,有力地促进了江苏省及周边地区优质稻米产业的发展,为水稻产业供给侧结构调整,提质增效,保障粮食安全作出了重要贡献。     

云南软米直链淀粉含量的遗传分析与基因定位

以低直链淀粉( 软米)品种毫木细与高直链淀粉品种桂朝2号杂交F2代分离群体为试验材料,研究水稻低直链淀粉含量的遗传规律和基因定位。结果表明,软米品种毫木细直链淀粉含量受一个隐性主效基因/QTL控制,该基因位点（QTL）与糯性基因(wx)为非等位。除主效QTL外,可能还有微效基因的作用。用SSR标记检测到该主效基因/QTL位于11号染色体上RM224附近,LOD值为15.4,可解释的表型变异率为32%。     

糯性水稻中蜡质基因第1内含子的剪接活性

以前的研究结果表明 ,非糯性的稻米中直链淀粉的含量与各品种中蜡质基因 (Wx)第 1内含子被剪接的效率有关 ,即剪接效率高的品种直链淀粉含量也高。为弄清糯米中不含直链淀粉是否也与此内含子剪接效率有关系 ,构建了蜡质基因启动子 (来自籼稻品种2 32 )、蜡质基因第 1内含子 [来自籼稻品种 2 32 (高直链淀粉含量的品种 )或粳稻品种寒丰 6 36 6 (中、低直链淀粉含量的品种 ) ]与GUS报告基因组成的两种嵌合基因 ,将含有这两种嵌合基因的质粒分别转化进粳性糯稻品种奉糯 5 93中 ,同时还分别转化进非糯性的籼稻品种特青和粳稻品种中花 11中作为对照 ,测定它们的抗性愈伤组织与转基因植株未成熟种子胚乳中的GUS酶活性。结果表明与在非糯性的籼稻和粳稻中一样 ,这两种嵌合质粒在不合成直链淀粉的糯稻中也有相当水平的表达。从此结果可以推测 ,糯稻品种有从嵌合基因的转录本中剪接蜡质基因第 1内含子的正常能力 ,而在糯稻中缺乏直链淀粉可能是糯稻蜡质基因第1内含子中的其它突变所造成的     

稻米淀粉品质性状的资源筛选和相关基因初步鉴定北大核心CSCD

淀粉是稻米品质形成的主要理化基础,也是水稻品质改良的重要育种目标。本研究旨在挖掘包含不同淀粉含量的特异种质和鉴定其相关的基因型,为完善水稻淀粉合成调控网络及水稻优质育种工作提供有用信息。以江苏南京水稻种质资源国家野外科学观测研究站收集的119份种质资源为材料,运用改进的免煮简易法测定供试材料的直链淀粉含量;以直链淀粉含量极高、低的材料,利用开发的dCAPS分子标记鉴定其Wx基因型。测定直链淀粉含量极高的15份材料的抗性淀粉含量,并选取3份高抗性淀粉材料,以日本晴为对照,进行SSⅢa与SBEⅡb两个基因的序列比对和基因型鉴定。结果表明,改进的免煮简易法准确性与现行国标法结果相当,但操作更加简便容易。供试材料的直链淀粉含量大部分处于9.0%~33.0%之间,抗性淀粉含量位于1.0%~4.5%之间。dCAPS分子标记鉴定表明高直链淀粉材料的Wx基因型一般为Wxa型。通过序列比对,发现相对于日本晴,SSⅢa基因在3个高抗性淀粉材料(立新粳、南特号、郴晚3号)有3处共同突变,其中第三外显子+2362位为错义突变;SBEⅡb在2个高抗性淀粉品种(立新粳与南特号)第四外显子+96位检测到共同的错义突变。这些错义突变可能是导致水稻抗性淀粉含量增加的原因,这为下一步精确定向编辑目标基因,创制淀粉品质性状优异新种质奠定了基础。     

在转基因水稻植株中蜡质基因第1内含子对-基因表达影响的分析

为阐明水稻Wx基因第1内含子在整体植株的胚乳发育阶段是否确有增强基因表达的功能,以及弄清高和中、低直链淀粉含量的水稻品种Wx基因第1内含子1 126个碱基之间有差异的16个碱基中哪几个碱基影响了该内含子的正常剪接从而降低了基因的表达水平,我们分别用高直链淀粉含量品种的Wx基因翻译起始密码子ATG上游3.1和2.1 kb片段与GUS基因编码区融合构建成嵌合质粒,并在此基础上,(1)去除嵌合质粒中Wx基因的第1内含子;(2)将嵌合质粒Wx基因的第1内含子中(3.1 kb)与中、低直链淀粉含量的水稻品种Wx基因第1内含子有差异的6个碱基以中、低直链淀粉含量的水稻品种的碱基替换.将上述改造过的几种质粒分别转化粳稻品种中花11,测定转化植株未成熟种子胚乳中的GUS活性.结果表明第1内含子的缺失或此内含子的5′端剪接点上的碱基G以T替换均造成GUS活性的急剧下降,说明第l内含子在植株体内的确有增强基因表达的功能,而且在中、低直链淀粉含量的水稻品种中Wx基因第1内含子5′端剪接点上自然存在的G→T突变是造成这些品种中该内含子剪接不正常、从而使Wx基因表达水平和直链淀粉含量下降的主要原因.     

聚合蜡质和抗条纹叶枯病基因水稻的分子标记辅助选择

以高蛋白、抗条纹叶枯病的红米水稻‘Kasalath’和本实验室培育的低直链淀粉含量、株型好、产量高的水稻‘上师大3号’为亲本进行杂交.利用蜡质基因(Waxy)在第1内含子5′端剪切位点上游55 bp处CT重复序列的重复数与直链淀粉含量呈负相关的特性,设计了1对SSR引物,利用与抗条纹叶枯病基因(Stv-b2)紧密连锁的...     

Novel Wx alleles generated by base editing for improvement of rice grain quality

Amylose content (AC), which is regulated by the Waxy (Wx) gene, is a major indicator of eating and cooking quality (ECQ) in rice (Oryza sativa). Thus far, only a limited number of mutations in the N-terminal domain of Wx were found to have a major impact on the AC of rice grains and no mutations with such effects were reported for other regions of the Wx protein. Here, nucleotide substitutions in the middle region of Wx were generated by adenine and cytosine base editors. The nucleotide substitutions led to changes in 15 amino acid residues of Wx, and a series of novel Wx alleles with ACs of 0.3%–29.43% (wild type with AC of 19.87%) were obtained. Importantly, the waxy^abe2 allele showed a “soft rice” AC, improved ECQ, favorable appearance, and no undesirable agronomic traits. The transgenes were removed from the waxy^abe2 progeny, generating a promising breeding material for improving rice grain quality.     

分子标记辅助改良杂交稻协优57及其父母本的蒸煮食味品质

协优57是一个产量高和适应性强的杂交中籼组合,但由于其父母本直链淀粉含量（AC）高,导致杂交稻米的AC较高、蒸煮食味品质较差。先前利用PCR-AccⅠ分子标记辅助选择对协优57的亲本057[恢复系,记作057（GG）]和协青早A[不育系,记作协A（GG）]的W x基因进行改良。利用改良前、后的各亲本分别配组,分析不同组合的AC、食味品质和颗粒性淀粉结合酶（GBSS）活性。结果表明,改良单亲的GT型组合协A（GG）×057（TT）、协A（TT）×057（GG）杂交稻米的AC由原组合协A（GG）×057（GG）的28%分别降到19.9%和19.3%,但均一性较差。改良双亲的TT纯合型组合协A（TT）×057（TT）的杂交稻米,不仅AC降到中等偏低水平（13.1%）,而且AC的均一性也有了很大的提高,蒸煮食味品质明显改善。GBSS活性分析表明：三种W x基因型的GBSS活性总体表现为GG〉GT〉TT。     

水稻不同生育期茎秆生化成分的变化及其与抗倒伏能力的关系

以抗倒伏品种‘南粳44’、‘武运粳7号’与不抗倒伏品系‘宁7412’为试验材料,通过对水稻不同生育期茎秆硅、钾、钙、镁含量及可溶性糖含量的测定,结合氮钾肥配比试验,研究了水稻不同生育期茎秆硅、钾、钙、镁含量及可溶性糖含量的变化及其与茎秆抗倒伏能力的关系。结果表明：水稻茎秆的硅、钙、镁含量及可溶性糖含量随生育进程呈上升趋势,而茎秆的钾含量呈现先降后升的趋势。在不同施肥水平条件下,水稻茎秆的硅、钾、钙、镁含量及可溶性糖含量存在一定的差异。抗倒伏品种‘南粳44’和‘武运粳7号’茎秆基部抗折力较强,施肥对水稻茎秆基部抗折力有一定的影响。水稻生殖生育期茎秆的硅含量、可溶性糖含量与茎秆基部抗折力呈极显著正相关（P〈0.01）,与水稻抗倒伏能力的强弱有一定的关系。     

水稻品种与氮肥施用水平对田间褐飞虱发生的影响

于2010年在田间条件下研究了水稻品种和氮肥施用水平(250 kg/hm2有效氮,125 kg/hm2有效氮及不施氮肥的处理)对褐飞虱Nilaparvata tugens(St(a)l)发生的影响.结果表明,8月10日-9月10日期间,南粳44、宁粳1号、丙123、淮稻9号4个水稻品种上褐飞虱虫量显著低于感虫对照TN1...     

二化螟蚁螟在不同类型水稻品种上的存活率及寄主选择性

二化螟Chilo suppressalis Walker是我国主要水稻害虫之一,近年来发生量呈上升趋势.本文研究表明二化螟蚁螟在不同类型水稻品种上3d的存活率不同.在两优培九上,3d的存活率最高,为60.8％.其次为南京11,其存活率为45.8％;在南粳44、武运粳7号、常优3号、武育粳3号和香糯8333上3d的存活率与南京11差异不显著,为40.0％ ～45.0％.在Ⅱ优084上蚁螟3d的存活率最低,只有25.8％.蚁螟对不同类型水稻品种的选择性也有差异.在8个水稻品种中,蚁螟对杂交籼稻两优培九的选择性最高,圆盘法测定其选择率为21.0％;Y型嗅觉仪法测定结果与圆盘法一致,在所有组合中蚁螟对两优培九的选择率均大于50.0％,明显高于常规籼稻和粳稻.蚁螟对南粳44(16.5％)和南京11(15.5％)的选择性仅次于两优培九,其后为常优3号(13.5％).对香糯8333的选择性最低,圆盘法测定其选择率仅有5.6％.进一步利用SPSS软件回归分析蚁螟在不同水稻品种上3d的存活率和对该品种的选择性,发现二者间存在明显的正相关关系.     

Introduction of Wx transgene into rice wx mutants leads to both high- and low-amylose rice

The Waxy (Wx) gene encodes a granule-bound starch synthase (GBSS) that plays a key role in the amylose synthesis of rice and other plant species. Two functional Wx alleles of rice exist: Wx(a), which produces a large amount of amylose, and Wx(b), which produces a smaller amount of amylose because of the mutation at the 5' splice site of intron 1. Wx(b) is largely distributed in Japonica cultivars, and high amylose cultivars do not exist in Japonica cultivars. We introduced the cloned Wx(a) cDNA into null-mutant Japonica rice (wx). The amylose contents of these transgenic plants were 6-11% higher than that of the original cultivar, Labelle, which carries the Wx(a) allele, although the levels of the Wx protein in the transgenic rice were equal to those of cv. Labelle. We also observed a gene-dosage effect of the Wx(a) transgene on Wx protein expression, but a smaller dosage effect was observed in amylose production with over 40% of amylose content in transgenic rice. Moreover, one transgenic line carrying eleven copies of the transgene showed low levels of Wx expression and amylose in the endosperm. This suggested that the integration of excessive copies of the transgene might lead to gene silencing.     

凝血因子Ⅶ5’F7基因多态性与冠心病的相关性研究

目的：探讨凝血因子Ⅶ基因5’F7多态性与中国汉族人冠心病的关系。方法：利用聚合酶链反应一限制性片段长度多态性方法测定43例健康人（正常对照纽）和116例冠心病患者5’F7多态性,确定其基因型;统计分析其与冠心病的关系及与冠状动脉狭窄程度的相关性。结果：CHD组与对照组之间5’F7多态性的基因型POPO与（P0P10＋P10P10）频率分布差异总体比较有统计学意义（X2=2．416,P〈0．05）,P0、P10等位基因在两组间的频率分布总体差异有统计学意义（x2=2．302,P〈0．05）。结论：FⅦ基因5。F7多态性中P10等位基因可能是CHD的遗传保护因子,但与其病变支数无关。     

A rare Waxy allele coordinately improves rice eating and cooking quality and grain transparency

In rice (Oryza sativa), amylose content (AC) is the major factor that determines eating and cooking quality (ECQ). The diversity in AC is largely attributed to natural allelic variation at the Waxy (Wx) locus. Here we identified a rare Wx allele, Wx^mw, which combines a favorable AC, improved ECQ and grain transparency. Based on a phylogenetic analysis of Wx genomic sequences from 370 rice accessions, we speculated that Wx^mw may have derived from recombination between two important natural Wx alleles, Wxⁱⁿ and Wx^b. We validated the effects of Wx^mw on rice grain quality using both transgenic lines and near‐isogenic lines (NILs). When introgressed into the japonica Nipponbare (NIP) background, Wx^mw resulted in a moderate AC that was intermediate between that of NILs carrying the Wx^b allele and NILs with the Wx^mp allele. Notably, mature grains of NILs fixed for Wx^mw had an improved transparent endosperm relative to soft rice. Further, we introduced Wx^mw into a high‐yielding japonica cultivar via molecular marker‐assisted selection: the introgressed lines exhibited clear improvements in ECQ and endosperm transparency. Our results suggest that Wx^mw is a promising allele to improve grain quality, especially ECQ and grain transparency of high‐yielding japonica cultivars, in rice breeding programs.