基于引物扩增受阻突变技术开发水稻耐冷基因CTB4a特异性分子标记

水稻(Oryza sativa)作为热带与亚热带起源的作物对低温敏感.对水稻种质进行耐冷性鉴定,能筛选出耐冷性强的种质,发展耐冷基因分子标记,能够有效鉴别种质中耐冷基因的基因型.本研究使用芽期4℃低温处理10d对41份水稻材料进行芽期耐冷鉴定,对品种的芽期耐冷能力进行评价,获得了参试材料中除了'昆明小白谷'之外的芽期耐冷性最强的品种'南特号'.对已克隆的耐冷基因CTB4a开发分子标记,能够辅助选择水稻的耐冷育种.水稻孕穗期耐冷基因CTB4a来源于'昆明小白谷',能够影响水稻抵抗低温的能力.参照公布的CTB4a序列信息,从中挑选出序列中的作用位点SNP(单核苷酸多态性,single nucleotide polymorphism),结合引物扩增受阻突变技术(Penta-primer amplification refractory mutation system,PARMS),用Primer 6.0设计引物,建立CTB4a基因荧光分子标记GM-CTB4a,使用荧光分子标记GM-CTB4a对41份水稻品种进行鉴定,使用酶标仪在'昆明小白谷'中检测到利用标记扩增产物中包含'昆明小白谷'特异SNP、T碱基引物携带的FAM荧光信号,在另外40份品种的扩增产物中检测到包含作用位点的C碱基引物携带的HEX荧光信号.本研究利用设计的分子标记,鉴定了 41份水稻品种的耐冷性和基因型.比对分析耐冷性和基因型鉴定结果,说明我们开发的分子标记GM-CTB4a特异性较强,具有实际应用价值.研究结果为利用水稻孕穗期耐冷基因CTB4a培育强耐冷水稻品种奠定坚实基础.     

黄瓜的冷害及耐冷性

随着蔬菜反季节栽培面积的不断扩大,如何提高黄瓜(Cucumis sativus L.)耐冷性已成为选育新品种的研究重点。系统地综述近几年黄瓜耐冷性的鉴定、获得途径、冷害机理以及遗传和分子遗传学等方面的研究,以促进对黄瓜冷害机制的研究, 加速耐冷品种的培育。耐冷性鉴定时要从耐冷指数、低温发芽能力、MDA (丙二醛)含量和电解质渗漏率等几个方面综合鉴定。耐冷性的获得途径主要有冷驯化、激素处理、热激处理和培育耐低温品种,最重要的途径是耐冷品种选育。黄瓜冷害机理包括细胞膜的流动性降低及透性增加,光合作用被抑制,根系吸收减弱,可溶性糖含量减少,淀粉粒积累增加,微管的稳定性受到破坏等。黄瓜低温发芽能力由非加性基因决定,而幼苗时期主要由加性基因控制。黄瓜 耐冷的分子遗传学研究进展缓慢,目前已克隆出在低温锻炼中特异表达的功能未知的基因CCR18。今后还应研究黄瓜低温胁迫时的信号转导系统,以进一步揭示黄瓜的冷害机理;利用野生资源的抗逆性状,拓宽栽培黄瓜的遗传基础,选育适于保护地栽培的耐低温品种。     

黄瓜的冷害及耐冷性

随着蔬菜反季节栽培面积的不断扩大,如何提高黄瓜(Cucumis sativus L.)耐冷性已成为选育新品种的研究重点.系统地综述近几年黄瓜耐冷性的鉴定、获得途径、冷害机理以及遗传和分子遗传学等方面的研究,以促进对黄瓜冷害机制的研究,加速耐冷品种的培育.耐冷性鉴定时要从耐冷指数、低温发芽能力、MDA(丙二醛)含量和电解质渗漏率等几个方面综合鉴定.耐冷性的获得途径主要有冷驯化、激素处理、热激处理和培育耐低温品种,最重要的途径是耐冷品种选育.黄瓜冷害机理包括细胞膜的流动性降低及透性增加,光合作用被抑制,根系吸收减弱,可溶性糖含量减少,淀粉粒积累增加,微管的稳定性受到破坏等.黄瓜低温发芽能力由非加性基因决定,而幼苗时期主要由加性基因控制.黄瓜耐冷的分子遗传学研究进展缓慢,目前已克隆出在低温锻炼中特异表达的功能未知的基因CCRl8.今后还应研究黄瓜低温胁迫时的信号转导系统,以进一步揭示黄瓜的冷害机理;利用野生资源的抗逆性状,拓宽栽培黄瓜的遗传基础,选育适于保护地栽培的耐低温品种.     

广西水稻地方品种耐冷性鉴定及相关分析

对419份广西水稻地方品种初级核心种质进行芽期、苗期的耐冷性鉴定及相关分析,结果表明:广西水稻地方品种芽期、苗期耐冷性主要集中在7级和9级,总体耐冷性较弱。芽期、苗期极强耐冷种质(1级)分别为24份和27份,占参试总数的5.73%和6.44%,其中10份种质芽期和苗期均表现极强耐冷(1级)。芽期、苗期耐冷性呈极显著正相关(r=0.66)。粳稻芽期、苗期耐冷性均显著高于籼稻;粘糯稻之间耐冷性差异是由籼粳稻类型的耐冷差异引起的;来自高寒山区稻作区的品种芽期和苗期平均耐冷表现最强。利用34个SSR标记与芽期、苗期耐冷性进行Pearson相关分析,在第7和第9染色体上,各鉴定出1个同时与芽期和苗期耐冷性相关联的位点。本研究为水稻芽期、苗期耐冷育种提供新的抗源材料,并为水稻耐冷基因定位及机理研究奠定基础。     

基于单片段代换系的水稻芽期耐冷QTL定位和聚合北大核心CSCD

芽期耐冷性是华南双季稻地区水稻育种的一个重要目标。虽然水稻芽期耐冷QTL的标记定位已取得了一定的进展,但是这些QTL/基因尚未在水稻育种中得到有效的应用。定位稳定表达的芽期耐冷QTL,开展QTL聚合育种是水稻芽期耐冷性育种取得突破的关键。在本研究中,利用以粳稻IR65598-112-2为供体,籼稻华粳籼74为受体构建的单片段代换系(SSSL)开展芽期耐冷QTL定位,并进行聚合育种。通过评价SSSL与受体华粳籼74的芽期耐冷性差异,定位了2个稳定的芽期耐冷QTLs(qCTBB-3和qCTBB-12)。试验表明,分别携带有耐冷QTL qCTBB-3和qCTBB-12的SSSL在冷处理后都比华粳籼74表现出更高的幼苗成活率。通过代换作图,发现在qCTBB-3区间存在2个紧密连锁的耐冷QTLs(qCTBB-3a和qCTBB-3b)。利用本研究携带qCTBB-3a/qCTBB-3b的单片段代换系和前期研究鉴定出的芽期耐冷QTL qCTBB-6的单片段代换系为亲本进行杂交,通过分子标记辅助选择,获得了2份含有这3个QTL的聚合系。耐冷性评价表明,来源于两个供体/亲本的QTL不存在显著的上位性效应,聚合系的芽期耐冷性较亲本显著增强。可见,通过聚合芽期耐冷QTLs qCTBB-3a/qCTBB-3b和qCTBB-6能显著提高水稻芽期的耐冷性,获得的QTL及三耐冷QTL聚合系为水稻芽期耐冷性分子育种提供了优良的基因资源和亲本材料。     

粳稻孕穗期耐冷性NILs的形态评价和分子验证

2004年在海拔1916m昆明两种冷害（水温19.5±0.7℃,低田温冷泉水温17.8±1.1℃)、阿子营冷害(海拔2150m,水温18.2±0.22℃)条件下对5个亲本及其25个近等基因系进行耐冷性鉴定,用Statistica对17个农艺性状进行形态聚类和SSR分子标记聚类分析。结果表明：(1)已培育的穗期耐冷性NILs与轮回亲本十和田的形态极为相似,但与耐冷性相关的性状(穗颈长、实粒数、结实率、花药长和花药体积)有明显的差异;(2)从78个SSR标记筛选出了7个标记在十和田和NILs间存在多态性, 其中RM7452标记与耐冷基因连锁,各个近等基因系间遗传背景相似,但与十和田耐冷性差异大,证明了这些NILs是水稻穗期耐冷基因精细定位和克隆的理想材料。     

植物激素与水稻幼苗的耐冷性

植物激素包括脱落酸、乙烯和多胺等可调节水稻幼苗的耐冷性.表明在5℃下,稻苗叶片和木质部液体中的脱落酸含量迅速增加;耐冷水稻品种的内源脱落酸含量显著高于感冷品种.用脱落酸预处理感冷水稻,48小时可增强其耐冷性.脱落酸的耐冷机理是可使稻株避免冷害引起的水胁迫;此外,脱落酸还可增加稻株中脯氨酸等溶质的积累,以防止冷害.脱落酸反应基因可在某些植物中表达,且可能与低温的习性有关.     

水稻RIL群体芽期耐冷性基因的分子标记定位

水稻芽期冷害是我国长江中下游的早稻种植区和东北、西北稻区及云贵高原的一季稻区水稻生产中的重要限制因子之一。研究中利用纸卷法测定1个水稻重组自交系群体对10℃低温的芽期耐冷性,结合1张高密度分子遗传图谱,进行QTL定位分析。检测到控制水稻芽期耐冷性的4个QTL,分别位于1、3、7和11号染色体上。其中,位于11号染色体上的QTL qSCT-11的效应最大,在10℃低温处理13d时,对性状的贡献率达26％～30％,被检测到的LOD值也高达16～19,其加性效应值为正,增效等位基因存在于亲本Lemont中,RM202为与QTL qSCT-11紧密连锁的SSR标记。该主效QTL的增效基因,可作为分子标记辅助选择的操作对象用于水稻芽期耐冷性的遗传改良。     

茶陵野生稻苗期耐冷性与抗氧化系统的关系

为探讨茶陵野生稻苗期耐冷的生理机制,以耐冷性强弱不同的栽培稻及东乡野生稻为对照,研究了茶陵野生稻苗期冷胁迫后抗氧化系统的变化.结果表明,茶陵野生稻经冷胁迫后,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量增加幅度大于冷敏感对照,而稍小于或相当于耐冷对照;超氧阴离子(O2)产生速率和丙二醛(MDA)含量低于冷敏感对照品种,而稍高于或相当于耐冷对照.说明茶陵野生稻苗期耐冷性与其抗氧化系统冷胁迫后的适应性变化密切相关.     

孕穗期低温对黑龙江省主栽水稻品种空壳率的影响

障碍型冷害对黑龙江省水稻生产影响巨大,明确主栽水稻品种耐冷性及障碍型冷害的量化指标,可为当地水稻安全生产提供科学依据。本文对黑龙江省4个主栽水稻品种(垦稻12、龙稻3号、龙稻7号和空育131)在孕穗期进行不同低温处理,分析了各处理对水稻空壳率的影响。结果表明:在平均温度为15℃时,孕穗期低温的持续天数是水稻形成障碍型冷害的关键因素;在低温持续时间相同的条件下,昼夜恒温15℃使各品种水稻受低温影响最严重;在不同低温处理条件下,不同品种水稻发生一般障碍型冷害的临界时长为1～4d或5～8d,发生严重障碍型冷害的临界时长为5～8d或8d以上,品种间临界时长有所差异;供试品种中,垦稻12和龙稻3号耐冷性较弱,空育131耐冷性较强,龙稻7号耐冷性居中。