细胞工程与分子生物学相结合——野生稻优异种质资源利用的有效途径

野生稻是提供优异基因、拓宽栽培稻遗传基础的重要种质资源库。非ＡＡ染色体组型野生稻优异基因转移和利用的主要难点在于,与栽培稻的亲缘关系远及由此而产生杂交不实、杂种不育和后代难以利用等问题。细胞工程和分子生物学手段相结合,是实现非ＡＡ型野生稻利用的有效途径。原生质体融合可以克服有效杂交的不亲和性,花药培养能加速后代的纯合和稳定,分子生物学技术可以跟踪目的基因的导入,打破连锁障碍,促进有利基因的重组,提高材料的可利用性,并为目的基因的克隆提供基础。     

茶陵普通野生稻种质资源评价及其利用进展

茶陵普通野生稻在恶劣的环境中进化获得了许多栽培稻不具有的优良性状,是栽培稻品种遗传改良可以利用的优异种质资源。从野生稻中发掘和利用优异基因是当前水稻研究的热点。本文综述了茶陵野生稻种质资源评价及其抗病、抗寒等优异基因的研究利用情况,探讨了茶陵野生稻在今后水稻育种研究中的利用潜力,为更好地利用茶陵野生稻提供依据。     

小粒野生稻优异基因的挖掘与利用研究进展

小粒野生稻拥有丰富的遗传多样性,含有大量的优异基因,是进行栽培稻遗传改良和基因组研究的宝贵资源。本文总结了国内外研究利用小粒野生稻种质取得的系列进展,主要包括:小粒野生稻优异性状的鉴定和遗传群体的构建,小粒野生稻有利基因的定位、克隆与育种利用,还对小粒野生稻优异基因利用的困难和应对策略进行了讨论。这些结果必将有利于进一步挖掘和利用小粒野生稻的有利基因。     

转基因栽培稻基因漂移是否会带来环境生物安全影响?

转基因通过基因漂移可以渐渗到作物的野生近缘种,由此而导致的环境风险是全球广泛关注的生物安全问题.有3个关键因素可以决定环境风险的程度:特定空间距离的转基因漂移频率,转基因在野生近缘种中的表达水平,以及转基因为野生近缘种群体带来的适合度效应.本文将根据现有研究结果,从上述3方面对转基因漂移到非转基因栽培稻、杂草稻和野生稻造成的潜在环境影响进行回顾.栽培稻品种之间的基因漂移频率很低,可以通过空间隔离或其他方法使其降低到可忽略的水平.在共同分布的环境中,栽培稻基因(包括转基因)向杂草稻和野生稻的漂移不可避免.尽管抗虫转基因(Bt或Bt/CpTI)在栽培稻和野生近缘种杂交后代中可以正常表达,但由于在低虫压环境中,抗虫转基因不会明显改变野生近缘种的适合度,抗虫转基因漂移所造成的环境影响十分有限.因此对基因漂移而言,抗虫转基因栽培稻的商品化种植应该比较安全.然而,抗除草剂转基因渐渗到杂草稻或野生稻会改变群体的适合度,可能会引起不可预测的环境后果.     

高秆野生稻与栽培稻杂交后代的RFLP分析

应用限制性片段长度多态性（ＲＦＬＰ）分析了高秆野生稻（Ｏｒｙｚａ ａｌｔａ Ｓｗ ａｌｌｅｎ）与栽培稻（Ｏ．ｓａｔｉｖａ Ｌ．）之间的多态性差异,以及二者杂交后通过胚挽救获得的后代植株的染色体大致组成情况。结果表明,高杆野生稻基因组与栽培稻基因组差别极大,经胚挽救获得的杂种后代植株大部分为三倍体,不育;两个部分不育的植株中发生了染色体丢失,基因组趋向栽培稻的基因组。结果还表明,在野生稻与栽培稻杂交获得后代的过程中,可能存在一种非传统的遗传重组机制导致野生稻染色体片段向栽培稻基因组的“渗入”     

小粒野生稻与栽培稻杂种及回交后代的特征分析

小粒野生稻（Oryza minuta）,是栽培稻遗传改良的宝贵资源,本研究通过杂交和回交结合胚拯救技术获得了小粒野生稻与栽培稻的种间杂种及回交后代,调查了杂种与各回交后代的交配率和染色体数目,并运用175对均匀分布的SSR标记对双亲和92份二倍体的BC3F1植株进行了分析.结果表明,杂种F1,BC1,BC2和BC3的交配率分别为5.58%,0.11%,0.37%和1.62%;杂种染色体数目为36（ABC）,回交后代的染色体数目为24～48;小粒野生稻与栽培稻间SSR标记的多态性概率为93.2%;在92份二倍体的BC3F1植株中,小粒野生稻渗入片段的数目、长度、总的大小及其所占全基因组的百分数分别为24.1,17.8,438.4cM和26.2%.同时还评价了杂种和回交后代的部分农艺性状和对水稻白叶枯病的抗性表现.这些材料可以用于鉴定来自于小粒野生稻的有利基因和产量相关性状的数量性状基因座（quantitative trait loci,QTL）,为栽培稻的遗传改良提供新的操作平台.     

亚洲栽培稻与AA染色体组稻种的可交配性及F1杂种育性分析

从可交配性和F1杂种育性两方面对亚洲栽培稻与AA染色体组（以下简称AA组）其他7个稻种的系统关系进行了分析。结果表明：栽培稻籼、粳亚种与AA组不同稻种杂交均具有一定的结实率,可交配性不是影响亚洲栽培稻与其他AA组稻种间基因交流的主要生殖障碍。亚洲栽培稻与普通野生稻及尼瓦拉野生稻种间F1花粉育性和小穗育性有不同程度分化,与其他稻种的F1花粉育性和小穗育性均很低,F1杂种不育是AA组内基因交流的主要障碍。综合可交配性和F1小穗育性两方面的因素,初步得出：亚洲栽培稻与AA组稻种的亲缘关系由近及远依次是：普通野生稻、尼瓦拉野生稻、南方野生稻、展颖野生稻、非洲栽培稻、长雄蕊野生稻和短舌野生稻。其中普通野生稻和尼瓦拉野生稻是AA组中可直接利用于水稻育种的野生稻资源。     

野生稻遗传基础研究的进展

稻属约22种,其中野生稻约有20个种,它是天然的基因库,保存有栽培稻没有或已消失了的遗传基因,并具有特殊优良农艺性状,如抗病性、抗虫性、抗逆性、雄性不育性等。因此,人们开展稻属种间杂交将野生稻优质、抗性基因导人栽培稻内,育成高产、高抗、优异品质的新品种。野生稻研究不仅对水稻良种的培育及生产的发展起着重大的作用,而且为品种的起源、演变及分化的理论研究提供依据,具有重大的科学意义。对野生稻的考察、搜集和研究,历来受到世界各国水稻工作者的重视,随着水稻育种工作的进展,野生稻资源的利用越来越引起国内外的重视…     

转基因逃逸及其环境生物安全评价研究进展——抗虫水稻案例分析

转基因技术研发为提高我国水稻产量和减少劳动力投入提供了巨大机遇。我国对转基因水稻研发进行了大量的投入,目前已培育了具有不同新性状的转基因水稻品系,许多品系已进入生物安全评价阶段。风险评价对转基因水稻的安全生产至关重要,是其商品化生产之前必须解决的问题,其中包括转基因逃逸及其潜在环境影响。对水稻抗虫转基因逃逸及其潜在环境风险的评价包括3个重要环节：（1）通过田间试验和模型模拟检测转基因漂移到非转基因栽培稻及其野生近缘种的频率;（2）检测转基因在栽培稻和野生近缘种后代中的表达;（3）确定转基因对野生近缘种群体适合度和进化潜力的影响。大量研究表明,在近距离的空间范围内栽培稻品种之间的基因漂移频率很低（〉0.1%）,但栽培稻与其野生近缘种的基因漂移频率变异很大。进一步研究还表明,Bt抗虫转基因在栽培稻与普通野生稻后代中均能正常表达,但在其不同生长阶段,表达量有很大变异。在有较高水平的害虫虫压下,含有抗虫转基因的栽培稻及野生近缘种杂交后代与不含转基因的对照相比,抗虫性显著提高且适合度利益明显;但是,在虫害发生水平较低时,含有抗虫转基因的群体与不含抗虫转基因的群体相比没有显著的适合度优势。综上,转基因逃逸到非转基因水稻的频率极低,并且可以通过空间隔离阻断其逃逸。虽然抗虫转基因向杂草稻以及与栽培稻距离较近的野生稻群体的逃逸无法避免,但是野生稻和杂草稻群体周围环境中的总体虫压较低,所以基因漂移带来的环境影响应十分有限。     

Bph3在栽培稻和药用野生稻中的BAC-FISH比较物理定位(英)

用栽培稻 (OryzasativaL .)遗传图第四连锁群中与抗褐稻虱基因Bph3紧密连锁的RFLP标记RZ6 9及筛选出来的BAC克隆 38J9作探针 ,对药用野生稻 (O .officinalisWellexWatt)和栽培稻荧光原位杂交 ,供试标记RZ6 9及38J9均被定位于药用野生稻和栽培稻第 4染色体的短臂上 ,药用野生稻杂交信号的百分距分别为 2 2 .12± 3.4 4和2 0 .0 0± 5 .4 0 ,而栽培稻均为 0。在栽培稻中 ,信号检出率相应地为 6 .2 9%和 5 6 .10 % ,在药用野生稻中则为 6 .14 %和 5 0 .0 0 %。BAC克隆和RFLP标记探针杂交信号的百分距十分接近 ,说明在栽培稻和野生稻中RFLP标记RZ6 9都在同一BAC克隆的大插入片段中。由此推知 ,药用野生稻与抗性基因Bph3的同源顺序就在第 4染色体信号出现的相应位置。在未封阻的情况下 ,药用野生稻的BAC杂交在多条染色体上具有信号 ,这表明它和栽培稻的Cot_1DNA重复顺序也在一定程度上具有同源性。药用野生稻第 4染色体是根据栽培稻与药用野生稻的比较遗传图选用与Gm_6连锁的RG2 14通过FISH确定的。讨论了栽培稻BAC克隆对药用野生稻比较原位杂交物理作图的可行性问题。     

Bph3在栽培稻和药用野生稻中的BAC-FISH比较物理定位

用栽培稻(Oryza sativa L.)遗传图第四连锁群中与抗褐稻虱基因Bph3紧密连锁的RFLP标记RZ69及筛选出来的BAC克隆38J9作探针,对药用野生稻(O.officinalis Well ex Watt)和栽培稻荧光原位杂交,供试标记RZ69及38J9均被定位于药用野生稻和栽培稻第4染色体的短臂上,药用野生稻杂交信号的百分距分别为22.12±3.44和20.00±5.40,而栽培稻均为0.在栽培稻中,信号检出率相应地为6.29%和56.10%,在药用野生稻中则为6.14%和50.00%.BAC克隆和RFLP标记探针杂交信号的百分距十分接近,说明在栽培稻和野生稻中RFLP标记RZ69都在同一BAC克隆的大插入片段中.由此推知,药用野生稻与抗性基因Bph3的同源顺序就在第4染色体信号出现的相应位置.在未封阻的情况下,药用野生稻的BAC杂交在多条染色体上具有信号,这表明它和栽培稻的Cot-1 DNA重复顺序也在一定程度上具有同源性.药用野生稻第4染色体是根据栽培稻与药用野生稻的比较遗传图选用与Gm-6连锁的RG214通过FISH确定的.讨论了栽培稻BAC克隆对药用野生稻比较原位杂交物理作图的可行性问题.     

水稻(Oryza sativa L.)核基因组存在叶绿体psbA基因的同源片段

序列比较说明,重复DNA顺序pRRD9与水稻叶绿体基因组中编码QB蛋白的psbA基因存在高度的同源。用pRRD9亚克隆片段pRRD9R和片段pRRD9L对水稻的叶绿体和核DNA进行Southern杂交分析,揭示了psbA基因同源片段在某个进化时期由叶绿体基因组转移到水稻核基因组,而且两者在水稻进化过程中的变异程度存在明显的差异。利用它们对野生稻和栽培稻总DNA的Southern杂交分析,显示亚洲栽培稻与AA基因组型的野生稻有较近的亲缘关系,以及在部分野生稻产生特异的杂交带谱,说明它可以作为一种分子探针来研究水稻的进化问题。     

云南野生稻中的抗白叶枯病基因Xa21的鉴定

水稻白叶枯病是水稻生产上的主要细菌病害之一。从野生稻中发掘优异的水稻白叶枯病抗性材料,可以拓宽栽培稻抗白叶枯病遗传基础。经过温室接菌鉴定和PCR标记分析,对云南野生稻进行Xa21基因的检测鉴定。温室接菌鉴定表明,云南野生稻对广谱致病小种PX099及云南强致病菌Y8具有较好的抗性能力,特别是疣粒野生稻对致病菌株达到免疫程度;PCR标记分析表明,云南野生稻不含有Xa21基因,但含有与Xa21基因某些区域同源的片段。本研究结果为寻找新的抗源材料及快速发掘利用云南野生稻中的抗白叶枯病基因提供理论依据。     

云南野生稻抗白叶枯病类Xa21基因的鉴定

水稻白叶枯病是水稻生产上的主要细菌病害之一。从野生稻中发掘优异的水稻白叶枯病抗性材料,可以拓宽栽培稻抗白叶枯病遗传基础。经过温室接菌鉴定和PCR标记分析,对云南野生稻进行Xa21基因的检测鉴定。温室接菌鉴定表明,云南野生稻对广谱致病小种PX099及云南强致病菌Y8具有较好的抗性能力,特别是疣粒野生稻对致病菌株达到免疫程度;PCR标记分析表明,云南野生稻不含有Xa21基因,但含有与Xa21基因某些区域同源的片段。本研究结果为寻找新的抗源材料及快速发掘利用云南野生稻中的抗白叶枯病基因提供理论依据。     

水稻白叶枯病新抗源Y238的鉴定及其近等基因系培育

从269份普通野生稻中鉴定出一个高抗白叶枯病的新抗源,编号为Y238.通过多茵系鉴定、抗谱分析及与目前国际上已知基因比较,证明该新抗源含有一个新基因,暂命名为WBB2.对JG30/Y238杂交后代成株期接种鉴定、遗传分析表明,WBB2为完全显性基因.通过杂交和回交,已将WBB2导入栽培稻中构建近等基因系.     

海南黎族聚居区山栏稻的起源演化研究

以14份海南黎族聚居区的山栏稻为研究材料、以原产于中国的69份亚洲栽培稻和110份普通野生稻为对照组,分别对核中SSⅡ基因、ITS基因和Ehd1基因、叶绿体中ndhC-trnV基因以及线粒体中cox3基因等5段序列进行测序,分析基因序列多样性和单倍型,并揭示海南黎族聚居区山栏稻的起源地和驯化过程。结果表明,黎族聚居区山栏稻的基因多样性低于亚洲栽培稻,而亚洲栽培稻的基因多样性低于普通野生稻;85%左右的山栏稻为偏粳型;山栏稻与广东和湖南的普通野生稻亲缘关系较近,而与海南的普通野生稻的亲缘关系较远,推测黎族的山栏稻可能起源于广东和湖南的普通野生稻。     

来自中国云南野生稻的抗稻瘟病遗传资源

与Pi-ta^＋等位基因相比,含有Pi-ta^＋等位基因的栽培稻具有抗稻瘟病特性。本研究用基因序列分析的方法检测了来自云南的不同栽培稻品种以及不同类型和来源的普通野生稻种和非洲长雄蕊野生稻种中的Pi-ta^＋基因,发现Pi-ta地基因在稻属植物中高度保守,但Pi-ta^＋等位基因的存在极其稀有。在所检测的栽培稻和野生稻中仅有来源于云南景洪的直立型普通野生稻中含有Pi-ta^＋等位基因。而与Pi-ta基因相比,另一个水稻抗稻瘟病基因Pib,经部分同源序列克隆及测序发现该基因在不同野生稻中的变异较大。在所克隆的不同野生稻Pib基因同源序列中,也只有来源于直立型普通野生稻的序列能按该基因的开放阅读框进行正常翻译。对不同类型普通野生稻的抗稻瘟病能力的初步鉴定结果表明,直立型普通野生稻对供试的本地稻瘟病生理小种具有较强抗性,其抗性可能源于所含的Pi=ta^＋等位基因及可能有功能的Pib基因。由于普通野生稻与栽培稻同属AA基因组型,因此,云南直立型普通野生稻可通过杂交育种或基因工程途径用于栽培稻的抗稻瘟病性能改良。     

栽培稻与其野生近缘种的可交配性研究

通过人工授粉方法研究栽培稻与二倍体和四倍体野生稻之间的可交配性.以栽培稻为对照,用光学显微镜观察不同野生稻花粉在同一栽培种柱头上的萌发生长情况.结果表明,在栽培稻柱头上普通野生稻(AA)花粉萌发最好,与对照萌发情况相近.药用野生稻(CC)萌发差,表现为柱头上花粉附着量少,开始萌发时间迟,萌发量少,花粉管扭曲、缠绕、伸长慢等.四倍体野生稻未观察到有萌发现象.说明普通野生稻与栽培稻亲缘关系近,可交配性好;药用野生稻与栽培稻可交配性差;四倍体野生稻与栽培稻可交配性极差.由此推断,转基因水稻与普通野生稻通过花粉途径发生基因漂移的可能性很大,而与药用野生稻和其他基因组野生稻发生基因漂移的可能性很小.     

一个AA基因组特异的串联重复序列的克隆及其在中国普通野生稻和栽培稻中的分化特征

从籼稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．ｓｐｐ．ｉｎｄｉｃａ）“窄叶青”中克隆到了１个重复序列（ｐＯｓ１３９）。经分子杂交证明,ｐＯｓ１３９为一稻属内ＡＡ基因组特异的串联重复序列。序列分析表明,ｐＯｓ１３９以３５５ｂｐ为一重复单位。以ｐＯｓ１３９为探针对２９份中国普通野生稻和４３份中国栽培稻的基因组ＤＮＡ进行的分子杂交表明,籼、粳亚种之间具有明显的差异,籼稻杂交带数明显多于粳稻,普通野生稻与籼稻相似,具有较多的杂交带数。拷贝数测定结果表明,ｐＯｓ１３９在普通野生稻和籼稻中丰度均较高,在粳稻中丰度较低。结合ｐＯｓ１３９的Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交结果和以前的ＲＡＰＤ结果,认为籼稻和粳稻共同起源于普通野生稻。     

我国野生稻资源的抗病性鉴定与利用研究进展

野生稻广泛分布于亚洲、非洲、拉丁美洲和澳洲的77个国家,目前公认有21个野生种,我国有3个野生种。野生稻具有大量栽培稻目前缺乏的的优良特性(基因),成为栽培稻遗传改良的丰富基因源和重要的物质基础。我国是水稻生产大国,但白叶枯病、稻瘟病、纹枯病等各种病害一直严重影响着水稻生产。从我国野生稻挖掘和利用抗病材料(基因),是培育抗病品种的重要途径。本文综述了我国野生稻资源的抗病性鉴定与利用研究进展,提出了存在的问题和加强研究的建议。