野生稻有利基因的发掘和利用

摘要: 野生稻作为栽培稻的野生亲缘种, 具有许多优良的性状和有利基因, 是栽培稻品种进一步改良的天然遗传种质资源库。其中, 野生稻对病虫害的抗性、对各种逆境的耐受性以及胞质雄性不育等, 已广泛应用于现代栽培稻的育种改良。文章综述了野生稻种质资源的有利性状及相应控制基因的发掘, 探讨了其在今后水稻育种中的应用潜力。     

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。     

茶陵野生稻导入系遗传分析及重要性状相关QTL鉴定

普通野生稻是栽培稻的祖先种,从野生稻中挖掘栽培稻中已丢失或削弱了的优异基因是保证水稻高产稳产的一个重要手段。本研究以茶陵野生稻染色体片段导入系群体为研究材料,使用均匀分布于12条水稻染色体上的136个多态性分子标记,对其遗传背景进行检测。平均每个导入系携带24个导入片段,导入片段平均长度为16.1 cM,导入片段覆盖野生稻基因组的87.89%。结合两个环境中的性状调查,鉴定到与6个产量性状相关的18个QTLs,其中6号染色体上与粒宽有关的QTL在两个环境中被连续检测到。除此之外,还鉴定到5个与发芽期耐冷性有关的QTLs。     

RTSV和Glh在药用野生稻中的物理定位

药用野生稻具有多种抗病虫性,是水稻品种改良重要的种质资源之一。本研究采用与栽培稻遗传图第4连锁群中与RTSV和Glh紧密连锁的RFLP标记RZ262及其筛选出来的BAC克隆作探针,对药用野生稻进行荧光原位杂交,供试探针均被定位于药用野生稻第4染色体短臂的中部,百分距分别为74.86±3.72和73.98±4.44,信号检出率为7.6%和45.1%。BAC克隆和RFLP标记探针杂交位置几乎一致,说明在栽培稻和野生稻中RFLP标记RZ262都存在同一BAC克隆的大插入片段中,药用野生稻与抗性基因RTSV和Glh的同源顺序就在第4染色体信号出现的相应位置,从而为作物育种开发和利用野生资源的抗性基因提供了理论依据。     

RTSV和Glh在药用野生稻中的物理定位

药用野生稻具有多种抗病虫性,是水稻品种改良重要的种质资源之一.本研究采用与栽培稻遗传图第4连锁群中与RTSV和Glh紧密连锁的RFLP标记RZ262及其筛选出来的BAC克隆作探针,对药用野生稻进行荧光原位杂交,供试探针均被定位于药用野生稻第4染色体短臂的中部,百分距分别为74.86±3.72和73.98±4.44,信号检出率为7.6%和45.1%.BAC克隆和RFLP标记探针杂交位置几乎一致,说明在栽培稻和野生稻中RFLP标记RZ262都存在同一BAC克隆的大插入片段中,药用野生稻与抗性基因RTSV和Glh的同源顺序就在第4染色体信号出现的相应位置,从而为作物育种开发和利用野生资源的抗性基因提供了理论依据.     

水稻中山1号及其衍生品种选育和推广的回顾与启示

1926-1933年间,丁颖院士利用广州市东郊犀牛尾沼泽地的普通野生稻(Oryza rufipogon Griff)自然杂种后代,选育出世界上第一个具有野生稻血缘的新品种中山1号.该品种综合了栽培稻与野生稻的优良特点,产量高,长势旺盛,对于寒害、热害及不良土壤等抵抗力强.半个多世纪以来,我国的水稻育种工作者和农民通过系统选育、杂交育种和辐射诱变育种等多种途径进行改良,共衍生了至少8辈95个品种,累计推广面积达824.6万hm2以上,创造了巨大的经济和社会效益,在水稻育种史上是罕见的.研究表明,丁颖院士是我国野生稻种质资源搜集、研究和利用的先驱.普通野生稻是拓宽水稻遗传多样性基础的重要材料,建立以普通野生稻为供体亲本的单片段代换系是利用其优异基因的有效途径.     

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…     

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。     

有机大米产业化与野生稻种质利用

针对有机大米产量明显低于普通大米的问题,本文论述了有机大米产业化与野生稻优异种质利用的关系,分析了野生稻优异基因利用现状、目前存在的问题以及解决问题的途径。提出在有机水稻品种选育过程中,通过利用野生稻优异基因,提高有机水稻品种抗病虫性、抗逆性(耐寒、耐旱、耐贫瘠)和光合效率等特性,从而推动野生稻优异种质利用,提高企业经济效益,解决化学物质残留和污染等问题。     

细胞工程与分子生物学相结合——野生稻优异种持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无冢由此而产生杂交不实,杂种流通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型野和稻利用的有效途径。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     

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。     

转基因水稻基因流的发生与生态学后果

中国是水稻的起源中心之一,分布着丰富的野生种质资源.自转基因水稻获得安全证书以来,转基因水稻与其近缘野生种间的基因流受到广泛关注.本文对转基因水稻基因流的发生及其可能引起的生态学后果进行了综述和展望.认为转基因水稻能够与栽培稻、野生稻、杂草稻、稗草等成功杂交,但基因流发生频率较低且变化较大.基因流成功发生后,由于转基因水稻具转基因新性状而有适合度优势,转基因可能只通过少数几代就进入野生种群.当转基因植株进入野生种群并在自然条件下长期存在时,转基因植株与近缘野生种间的竞争关系和相对适合度将决定混合种群的动态变化.研究转基因水稻基因流的影响及其长期生态学后果对合理保护与利用野生种质资源具有重要意义.     

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。     

云南疣粒野生稻稻瘟病抗性

野生稻(Oryza rufipogo)保存有许多栽培稻(O. sativa)不具备或已经消失的优异基因资源, 是扩大栽培稻遗传背景、改良产量与品质、提高抗病虫害及抗逆境能力的重要基因库。疣粒野生稻(O. meyeriana)是中国3种野生稻资源之一, 主要分布在云南。为进一步了解其稻瘟病抗性, 首先利用来自不同稻作区的稻瘟病菌株, 通过注射接种法对疣粒野生稻进行系统的稻瘟病抗性鉴定, 发现疣粒野生稻对接种的所有稻瘟病菌株都感病。进一步采用3'/5' RACE方法, 从疣粒野生稻中克隆了水稻同源基因Pid2和Pid3, 并构建过表达转基因株系对基因功能进行了研究。结果表明, Pid2和Pid3与疣粒野生稻中同源基因间在DNA和氨基酸水平上有较大的序列差异, 过表达转基因的日本晴植株对稻瘟病菌的敏感性与对照相似。推测疣粒野生稻在自然接种条件下, 表现出的抗稻瘟病表型很可能是其旱生叶片结构特征形成了对稻瘟病菌侵染的天然屏障。对控制疣粒野生稻这一类性状基因资源的挖掘和利用, 有利于优良抗性水稻品种的培育。研究结果为疣粒野生稻的研究利用提供了新信息和新思路。     

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。     

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。     

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。     

云南野生稻资源及其保护

云南野生稻生态类型丰富,且具有抗白叶枯病、抗稻瘟病、耐旱、耐寒等栽培稻不具有或已经消失的遗传基因,是水稻品种改良的优良基因库。然而,随着人类社会经济活动对生态环境影响的加剧,这一宝贵的战略性生物资源正面临着快速消失的危险。为了加强云南野生稻资源的保护,近年来,我们对云南野生稻资源开展了原生境保护(物理隔离方式和主流化方式)及非原生境保护(种质库、种质圃、细胞库和DNA库)等保护技术研究,明确了各种保护方法的优缺点和适用性,保护了云南野生稻的多样性和丰富度,为改良栽培稻储备了丰富的基因源。     

广西野生稻种质资源保护利用现状与展望

系统阐述了广西野生稻种质资源原生境保护、异位保存以及利用现状,并针对广西野生稻保护和利用中存在的问题,提出了广西野生稻资源研究的建议:(1)加强长期安全保存体系建设,完善原生境保护体系和异位保存体系;(2)全面开展深入的鉴定评价研究,了解现存野生稻种质资源的潜在利用价值;(3)强化种质创新,发掘具有自主知识产权的优异基因;(4)健全共享体系,加强育种利用研究,变资源优势为经济优势;(5)加强野生稻研究的科技合作和学术交流.