研发动态

<正>中科院发现控制水稻粒形和稻米品质的重要基因中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究员领导的团队在水稻品质和产量协同遗传改良的研究中取得重要进展,从优质杂交水稻不育系泰丰A中成功分离并克隆了一个控制水稻粒形和提升稻米品质的重要基因GW7。这一基因能通过改变细胞分裂模式,让稻米变得更为细长,有效地减少垩白率和垩白面积,从而提高稻米     

稻米外观品质性状遗传与分子定位研究进展

稻米外观品质主要是指稻米的粒形、垩白、透明度和籽粒色泽等,它不仅直接影响到人们的喜好,还与其他品质性状诸如蒸煮食用、加工等密切相关。因此,外观品质对稻米的商品价值有着十分重要的影响。本文从经典遗传与现代分子生物学两个方面对稻米主要外观品质的遗传研究进展进行了较全面的综述,包括粒长、粒宽、长宽比、粒厚、垩白、透明度和籽粒色泽等。综合近年来的遗传研究结果发现,大多数稻米外观品质性状都是由数量基因控制的。利用分子标记技术已将控制外观品质的QTL（qualitative trait locus）定位在不同的染色体上,为下一步的稻米外观品质改良提供了有利条件。     

水稻粒形性状的遗传及相关基因定位与克隆研究进展

作物育种的首要目标是提高产量。水稻粒形是与水稻产量性状直接相关,与品质性状存在着密切关系的数量性状,其评价指标主要是粒长、粒宽、粒厚、长/宽和长/厚。近年来,水稻粒形的数量遗传研究取得了重要进展,并成功定位克隆了一批控制水稻粒形的基因。文章综述了水稻粒形的经典遗传研究、QTL定位、粒形基因的克隆和功能分析以及在水稻超高产育种中的利用。     

水稻SL基因调控水稻的粒形

水稻产量和稻米品质的提高是水稻研究的中心问题。水稻产量主要取决于单株穗数、每穗粒数和粒重;粒重作为一个非常重要的产量性状,由粒长、粒宽和粒厚所决定。影响粒重和粒形的基因多为数量性状基因,精细定位并克隆到的较少。本研究中,我们克隆到一个影响粒形的基因SL,超表达（SL-OE）转基因植株表现出粒长增加、粒宽减小、叶宽减小的表型;同时,SL-RNAi的转基因植株呈现出粒长缩短、叶宽增加的表型。颖壳表面细胞在超表达转基因植株中伸长,而在RNAi转基因植株中缩短。叶片横向细胞数目在转基因植株中发生变化,推测乩基因可能与细胞分裂相关。SL-OE转基因植株中G嗽因被明显上调,说明盟基因可能通过调节GW2的表达对水稻粒宽造成影响。另外,观基因影响稻米的品质。     

植酸对稻米品质影响的研究（Ⅰ）

本文报道在水稻生长的抽穗期、齐穗期、灌浆期和蜡熟期喷施不同浓度植酸改良稻米品质的研究。结果表明,在水稻生长的不同阶段,控制喷施植酸浓度可提高糙米率,降低稻米垩白。     

粳稻穗角与稻米品质的相关性及稻米品质遗传分析

测定了粳稻直立穗品种丙8979与弯曲穗品种C堡杂交组合的P1、P2及其重组自交系349个株系的穗角和10个稻米品质性状, 分析了穗角与稻米品质性状之间的相关性, 并运用主基因+多基因混合遗传模型, 对稻米品质10个性状进行了遗传分析。结果表明,穗角与糙米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量均无显著相关; 与精米率呈显著正相关(r=0.124*); 与粒长和长宽比均呈极显著正相关(相关系数分别为0.470**和0.241**)。糙米率、精米率和直链淀粉含量均受2对主基因+多基因控制, 2对主基因具有累加作用和加性×加性的上位性作用; 整精米率、粒长、长宽比和胶稠度受2对加性-上位性主基因+多基因控制;垩白粒率、垩白度和糊化温度均受3对加性-上位性主基因+多基因控制。糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度和糊化温度6个品质性状以主基因遗传为主,粒长、长宽比、胶稠度和直链淀粉含量4个性状以多基因遗传为主。     

水稻垩白性状遗传育种研究进展

水稻(Oryza sativa L.)垩白包括垩白率和垩白度,是重要的外观品质之一,对其他品质性状也有重要影响,阐明水稻垩白性状的遗传机制十分重要。近年来随着水稻功能基因组学和分子标记技术的发展,越来越多的垩白基因获得了克隆。本文综述了水稻垩白的评价指标、与其他品质性状的关系、遗传基础、垩白QTL定位和垩白基因克隆,并提出了借助显性核不育系进行轮回选择改良水稻垩白的分子育种策略,以期为水稻垩白性状的分子改良提供参考和借鉴。     

水稻粒形遗传的研究进展

水稻（Oryza sativa）粒形性状包括粒长、粒宽、粒厚、粒重和长宽比等,是构成水稻产量的重要因素之一。因此,阐明水稻粒形遗传控制的机理,对提高水稻产量具有十分重要的意义。水稻粒形的遗传是多基因共同作用的数量性状遗传,相对于单一基因控制的性状,研究要相对复杂。该文综述了水稻粒形的遗传特点、QTL定位和基因克隆,并展望了粒形遗传的研究前景。     

水稻外观品质的数量性状基因位点分析

利用由98个家系组成的Nipponbare(粳)／Kasalath(秒)∥Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BILs)群体(BC1F9)及其分子连锁图谱,采用复合区间作图的方法,在2个不同年份对粒长、粒宽、粒形、垩白率、垩白大小、垩白度和透明度等7个稻米外观品质性状的数量性状基因位点(Quantiative trait loci,QTL)进行了定位分析。共定位到33个四QTLs,单个性状QTL数目在4-7个之间,以垩白率最多,为7个;粒长和垩白大小次之,为5个;其他性状均为4个,表明该组合外观品质是由多基因控制的数量性状。单个QTL对性状变异解释率粒长为6．2％-15．2％,粒宽为8．3％-32．5％,长宽比为6．8％-19．8％,垩白率为6．4％-28．5％,垩白大小为6．1％-16．9％,垩白度为9．3％-17．2％,透明度为5．6％-25．2％．QTL在染色体上成集中分布的特点,第3染色体C1488-C563、第5染色体R830-R3166和R1436-R2289、第6染色体R2147-R2171均有3个以上的QTLs分布。比较2年的检测结果表明,外观品质性状的QTL定位都受环境影响,但不同性状受影响的程度差异很大。粒长和粒形的QTL定位受环境影响很小,垩白率、垩白大小和垩白度的QTL定位受环境影响很大。     

水稻品质性状的遗传改良及其关键科学问题

改善稻米品质是水稻遗传改良及基础研究的重要目标。破解控制稻米重要品质性状形成的调控机制,对稻米品质改良和品种选育具有十分重要的意义。近十多年来,稻米品质功能基因组研究成果为其遗传改良提供了丰富的功能基因、有效的功能性分子标记及良好的改良策略。但是,稻米品质本身由多个性状构成,且各品质性状间、品质与产量性状间、品质与环境间均互相影响,极大地限制了稻米品质的遗传改良。因此,文中提出了未来水稻品质性状基础研究及遗传改良的六个关键科学问题。     

水稻垩白的研究现状与改良策略

文章综合分析了水稻垩白与其他稻米品质性状的相关性、垩白形成机理、经典遗传以及分子遗传方面的国内外研究进展。表明垩白形成是一个复杂的生理过程, 与稻株“源-库”关系、籽粒灌浆动态以及胚乳内淀粉的合成与积累密切相关。垩白属于复杂的数量性状, 其遗传具有母体效应、胚乳效应以及细胞质效应, 还受环境条件的影响。在多条染色体上存在一些稳定表达的控制垩白性状的QTL, 其中3个与垩白形成相关的影响淀粉合成、淀粉代谢和果实发育的基因已被克隆。然而, 关于垩白的形成机制和调控网络目前仍不清楚。在育种实践中, 降低垩白仍是我国优质稻育种, 尤其是籼稻品质育种的主要目标之一。文章对今后稻米垩白的遗传研究方向及其改良措施进行了讨论。     

水稻品质遗传育种研究进展与发展趋势探讨

针对国内外水稻优质育种的现状 ;对香味、蒸煮、食味、营养、外观和碾磨品质 ,稻米理化特性、稻米质地特性和水稻淀粉粘滞谱特性等各项品质指标的遗传、基因效应、相互关系等进行了较为详细的比较分析 ;讨论了有关的分子生物学和基因的研究进展 ;介绍了近年来新的稻米品质研究技术及其理论发展。未来水稻育种将向着优质和具有营养保健功能的方向发展。需要重视新功能基因的克隆和利用、新基因资源的发掘和利用以及稻米评价技术体系的创新等研究工作。     

施氮对水稻植株和颖果发育及稻米品质的影响

以'扬稻6号'和'粳稻941'为材料,在施氮总量相同条件下分别设置低分蘖肥高孕穗肥和高分蘖肥低孕穗肥2个施氮处理,通过盆栽试验研究施氮量和施氮时期对水稻植株生长、颖果发育和稻米品质的影响.结果表明:水稻植株鲜重、干重、分蘖数和株高随分蘖期氮肥用量增加而增加;增加孕穗期氮肥用量比例能显著提高抽穗期水稻剑叶和颖果光合速率、颖壳叶绿素含量、呼吸速率、颖果CAT及SOD活性;增加孕穗期氮肥用量还能提高水稻籽粒出糙率、精米率、整精米率,降低稻米垩白率,改善稻米的碾米品质和营养品质.因此,增加分蘖期施氮比例能促进水稻植株生长,而提高孕穗期施氮量则有利于水稻颖果发育和稻米品质改善.     

籼稻稻米碾磨与外观品质性状的QTL定位

文章利用籼籼交组合特青/IRBB衍生的重组自交系群体, 在2个环境下对稻米碾磨品质和外观品质进行QTL定位。共计检测到控制稻米碾磨品质的QTL 12个和控制外观品质的QTL 18个, 包括糙米率8个、精米率2个、整精米率2个、粒长7个、粒宽5个和长宽比6个, 这些QTL分布于除第4和12染色体外的其他10条染色体上。其中, 第3染色体涵盖粒形基因GS3的区域对粒长、长宽比、糙米率和整精米率具有较大效应, 其献率分别为56.71%、42.23%、10.05%和4.91%; 第5染色体涵盖粒宽基因GW5的区域对粒宽、长宽比、糙米率和精米率具有较大效应, 表型变异贡献率分别为59.51%、36.68%、19.51%和4.56%。此外, 第6染色体涵盖直链淀粉含量基因Wx的区域对糙米率和精米率具有较小效应。GS3和GW5对糙米率和粒形具有重要作用。     

应用CRISPR/Cas9技术创制低直链淀粉含量水稻种质

Wx基因直接控制水稻胚乳直链淀粉的合成,进而影响胶稠度等多个品质指标,是控制稻米食味的主效基因.适当降低稻米的直链淀粉含量可改善稻米品质.吉丰B是籼型优质杂交稻保持系,直链淀粉含量偏高,影响组配后代的食味品质.本研究以吉丰B为试验材料,对Wx基因编码区上游序列进行编辑,以期获得Wx基因表达下调,直链淀粉含量降低的水稻种...     

黑龙江省水稻品种跨积温区种植的产量和品质变化

采用在不同积温区布置田间试验的方法,比较研究了黑龙江省5个水稻主栽品种产量和品质随积温的变化.结果表明： 水稻产量随积温呈二次曲线变化,其相关程度因水稻品种而异;水稻穗数、穗粒数与积温呈极显著二次曲线关系,而千粒重与积温之间相关关系不显著;水稻籽实空瘪率从适宜积温区到低积温区显著增加,而从适宜积温区到高积温区变化不明显;水稻垩白率、整精米率与积温均呈极显著二次曲线关系,即垩白率和整精米率在适宜积温区分别有最小值和最大值存在;稻米蛋白质、直链淀粉含量和食味随积温变化不明显.根据对温度敏感程度的不同,可将水稻品种划分为温敏型、中间型、温钝型3类,其适宜栽培积温带宽度和允许栽培积温带宽度分别为300 ℃和420 ℃、360 ℃和440 ℃、380 ℃和520 ℃.根据积温因地制宜地选种水稻品种对于提高水稻产量、改善稻米品质十分重要.     

稻米垩白形成的气象生态基础研究

在全国13个点、19个品种多播期试验基础上,对稻米垩自形成的气象生态基础进行了分析。结果表明,水稻齐穗后15天的日均温是影响稻米垩白大小的主要气象因子。经对稻米垩白与齐穗后15天内均温关系的动态分析可知,稻米垩白随该时段温度提高而增大的拐点温度约为29℃(品种间略有差异),接近或超过该点温度,稻米垩白会突发性地增加。     

水稻根系遗传育种研究进展

根系作为水稻(Oryza sativa)植株的重要组成部分,在水稻生长发育过程中发挥多种作用,包括植物的固定、水分和营养物质的获取以及氨基酸和激素的生物合成等,其形态结构和生理功能与水稻产量和稻米品质以及抗性等密切相关。目前,通过遗传及生化等诸多手段,已挖掘到较多水稻根系QTLs与控制基因。该文综述了水稻根系QTL和基因的研究进展,并对未来根系研究进行展望,以期为进一步克隆水稻根系基因和完善水稻理想株型模型提供参考。     

利用籼粳回交群体分析水稻粒形性状相关QTLs

水稻谷粒的外观性状对稻米外观品质存在重要的影响。该研究利用SSR标记,以回交群体Balilla／NTH∥Balilla为作图群体,构建了水稻12条染色体的连锁图,该遗传图谱包括：108个分子标记,平均图距为11．9cM。以构建的遗传图谱为基础,采用区间作图法对谷粒外观性状,包括粒长、粒宽和粒形进行了数量性状基因(QTL)定位。结果表明,粒长、粒宽和粒形在回交群体中均呈近似的正态分布,表现出典型的数量性状特征。QTL定位结果表明,第12染色体上RM101-RM270区间内存在一个与粒长性状相关的QTL,(qGL-12),加性效应约为0．26mm,贡献率为16．7％。在第2和第3染色体上RM154-RM211和RM257-RM175区问内,分别检测到qGW-2和qGW-3两个位点与粒宽性状有关,加性效应为分别为-0．10mm和-0．12mm,贡献率分别为11．5％和16．6％。对于粒形性状,共检测到3个QTLs,qLW-2、qLW-6和qLW-7,分别位于第2、6和7染色体上。其中qLW-2和qLW-7的加性效应分别约为0．09和0．10,两个QTLs分别可解释表型变异的12．7％和18．3％;而qLW-6的加性效应约为-0．13,可解释粒形变异的11．5％。文中还讨论了粒形和稻米外观品质同时改良的可能性。     

稻麦两熟地区机插水稻品质形成的播期效应

合理播期是机插稻实现高产、优质稻米生产的关键技术。本文研究了播期对粳型超级稻和籼粳交水稻机插方式下稻米品质形成特征的影响,为机插稻高产、优质稻米生产提供依据。结果表明:稻米糙米率、精米率、整精米率随播期推迟而升高,碾米品质变优,但早播稻糙米产量、精米产量、整精米产量显著高于晚播稻(P0.05);不同播期的稻米垩白粒率、垩白度变异较大,均随播期推迟而下降,早播与晚播间差异达显著水平(P0.05);外观品质改善,推迟播期,稻米直链淀粉含量降低,胶稠度变短,峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值呈规律性下降,消减值变化幅度较大,逐渐升高,糊化温度波动较小,RVA谱变劣,稻米蒸煮食味品质变差;稻米蛋白质含量及蛋白质产量均随播期推迟而下降(P0.05),营养品质变差;机插粳稻适期早播,易取得高的糙米、精米、整精米及蛋白质产量,提升营养品质及蒸煮食味品质,改善米粉RVA谱特征,但降低稻米碾米品质和外观品质。因此,麦茬机插稻于5月26—31日播种,是实现较优品质稻米较高产量的最佳时期。