现阶段中国水稻种质创新的研究策略和应用思考

水稻种质研究和合理利用是解决我国现阶段稻米生产存在问题的最有效途径之一.本文概述了当前国内外种质研究的现状,讨论了我国种质研究存在的问题,对我国现阶段的种质研究和应用提出了具体的策略以及相应的思考.     

氮高效水稻种质资源筛选的初步研究

采用在遮雨网室盆栽和不同施氮处理对1107份水稻种质资源不同生长时期的苗高、分蘖数和干物重等性状进行了研究.结果表明最高分蘖期相对干物重与不同时期相对苗高和相对分蘖数呈极显著正相关.不同时期相对苗高与相对分蘖数之间亦呈显著或极显著正相关.相对分蘖数、相对苗高和相对干物重在水稻种质资源中存在较大的变异,分蘖数可作为氮高效资源筛选的形态指标.通过比较5个时期苗高和分蘖数的相对生长量及最高分蘖期干物重的相对含量共11个指标,初步筛选出14份氮高效资源.     

氮高效水稻种质资源筛选的初步研究

采用在遮雨网室盆栽和不同施氮处理对1107份水稻种质资源不同生长时期的苗高、分蘖数和干物重等性状进行了研究。结果表明：最高分蘖期相对干物重与不同时期相对苗高和相对分蘖数呈极显正相关。不同时期相对苗高与相对分蘖数之间亦呈显或极显正相关。相对分蘖数、相对苗高和相对干物重在水稻种质资源中存在较大的变异,分蘖数可作为氮高效资源筛选的形态指标。通过比较5个时期苗高和分蘖数的相对生长量及最高分蘖期干物重的相对含量共11个指标,初步筛选出14份氮高效资源。     

Map-based cloning of the <Emphasis Type="Italic">ALK</Emphasis> gene,which controls the gelatinization temperature of rice

Gelatinization temperature (GT) is an important parameter for evaluating the cooking and eating quality of rice besides amylose content (AC). The inheritance of the genes affecting GT has been widely studied and is considered to be controlled by a major gene. Here, we report the map-based cloning of rice ALK that encodes the soluble starch synthase II (SSSII). Comparison between the DNA sequences from different rice varieties, together with the results obtained with digestion of the rice seeds in alkali solution, indicates that the base substitutions in coding sequence of ALK may cause the alteration in GT.     

基因枪转化的bar基因表达盒在水稻中遗传行为复杂

基因枪介导基因表达盒(仅包括启动子、编码区和终止子)转化是基因枪转化植物的新趋势,它能消除质粒载体主干序列对转基因植物的不利影响。本文研究了基因枪转化的bar基因表达盒在转基因水稻T1～T3世代中的遗传行为。结果发现:作为筛选标记的bar基因表达盒在水稻基因组中多拷贝整合,遗传分离行为复杂,还出现了Basta抗感分离比在35:1～144:1之间的"假纯合体",但50%转基因株系中(5/10)bar基因可作为一个显性基因按孟德尔方式稳定遗传至自交T2代。虽然bar基因为多拷贝整合,30%的转基因株系(3/10)在自交低世代(T1)能获得纯合体。Southern杂交分析发现,多拷贝的bar基因表达盒倾向于连接成转基因串联子整合在水稻基因组内。我们发现在Basta抗性正常分离的株系后代中bar基因表达盒Southern杂交模式能稳定遗传,但异常分离的株系后代中bar基因表达盒的一些拷贝发生了丢失。我们推测,bar基因表达盒在水稻中遗传分离行为的复杂原因可能是bar基因表达盒多拷贝整合、基因丢失和基因表达互作。     

水稻米粒延伸性的遗传剖析

以籼稻ZYQ8与粳稻JX17为亲本的DH群体作为研究材料,考察DH群体及双亲的米粒延伸率相关性状,并使用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析.共检测到14个与稻米延伸性有关的QTL,包括2个粒长QTL、7个饭粒长QTL和5个米粒延伸率QTL,分别位于第1、2、3、5、6、7、10、11和12染色体.所有QTL的LOD值介于2.26～9.25,分别解释性状变异的5.31%～17.21%.在第3染色体上的G249～G164、第6染色体上的G30～RZ516和第10染色体上的G1082～GA223区间同时检测到控制饭粒长和米粒延伸率的QTL.米粒延伸性受多基因控制,Wx基因与位于第6染色体上的qCRE-6的G30～RZ516区间相近,对米饭的延伸性具重要影响.     

转基因技术改良稻米淀粉品质的研究进展

淀粉是稻米胚乳的主要组成成分,而淀粉含量和性质的差异又直接决定稻米的品质。早期关于稻米淀粉的研究局限于其组成成分、品种间含量的差异以及稻米淀粉合成的经典遗传学方面。随着现代分子生物学和转基因技术的发展,稻米品质、淀粉的生物合成及其分子调控成为研究热点。随着淀粉合成相关基因的克隆、分子特性及其表达调控的研究取得了较大进展,人们也开始尝试利用现代基因工程技术,高效地改良稻米品质,如提高或降低淀粉含量及改变支链淀粉的结构。本文从综述稻米淀粉的组成、结构和淀粉合成相关酶的研究进展入手。探讨了转基因技术改良稻米品质的研究进展和发展前景。     

基因枪转化获得的转基因水稻中外源基因整合与表达规律研究

通过基因枪法将cecropin B和bar基因共转化水稻,获得多个水稻优良品系的转化材料,对转基因的结构和表达的系统分析,发现外源基因的整合模式多种多样,有简单也有复杂,其中插入位点数的变化范围为1－7个,拷贝数的变化范围为1－10个,转基因拷贝数的多少与其表达和沉默不存在必然的联系,相同整合模式的转基因事件中基因的表达存在较大的差异,选择标记基因bar比非选择标记基因cecropin B的表达框的完整性和转录概率要高,但是发现大部分表达框完整的bar基因发生基因沉默,而在终止子发生序列丢失的cecropin B基因的表达则明显提高。     

杂交水稻汕优63杂种纯度的RAPD鉴定

使用纯度低或真实性差的杂交种子会给农业生产造成极大损失。然而杂交种子的纯度无法单纯从种子形态上鉴别。本文首次采用RAPD特异扩增谱带做为分子标记对水稻杂交种纯度进行了鉴定。汕优63杂交水稻种子由中国水稻研究所从某制种单位随机取样获得。珍汕97A不育系和明恢63恢复系等品种由于中国水稻研究所提供。在做形态观察的同时,分别取上述三种材料叶片制备DNA作为初始模板DNA。对300个RAPD随机引物,经过三次多态性初筛复筛,发现随机引物P18可发稳定地扩增出一条来源于父本明恢63的0．8kb的特异条带。用P18引物对100株汕优63杂交单株进行RAPD扩增,其中83个获得了0．8kb特异条带（Fig.1upper)。分子交杂证明其结果是可靠的（Fig,1Lower)。以RAPD扩增结果为依据,对这100株材料进行植株形态比较,发现那17个不能扩增出特异条带的单株均为假杂种。说明该制种单位汕优63的假种率为17％。大大超过部的有关规定。应对其原因和后果进行追究。用P18引物对18种分别为汕粳及其中间型的常用稻种进行PAPD扩增鉴定。除明恢63的亲本－圭630和中间型Pecos,Aus373具有0．8kb的特异条带（Fig.2）以外,其余均没有。是否明恢63与这两个中间型有起源关系,尚有待进一步验证。但至少说明：PAPD扩增可用于鉴定水稻品种田间串粉造成的假杂种。理论上,两个不同品种的杂交F1代的PAPD扩增谱带应为两种类型：与双亲同型和互补型。远大实际上,由于PAPD引物对不同DNA自然的竞争扩增效应等因素影响,常常使扩增量少的一些DNA片段在电泳谱带上表现不出来,而表现为单一亲本型谱带。这是引物P18之所以只有一条父本型条带的。多数情况下,这种单一新本型谱带也可以作为鉴定杂种纯 依据,但是要参照诸如形态特征等其它指标,区分具有同样大小（假定存在0．8kb的其怂u）特异条带的假杂种。本实验室正在继续筛选来源于母本的单一亲本型或互补型谱带的随机引物,立图建立起仅用PAPD扩增检测即可确诊的简便方法。     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。