Introduction of a rice blight resistance gene,Xa21, into five Chinese rice varieties through anAgrobacterium-mediated system

A cloned gene, Xa21 was transferred into five widely-used Chinese rice varieties through an Agrobacterium-mediated system, and over 110 independent transgenic lines were obtained. PCR and Southern analysis of transgenic plants revealed the integration of the whole Xa21 gene into the host genomes. The integrated Xa21 gene was stably inherited, and segregated in a 3 : 1 ratio in the selfed T1 generation when one copy of the gene was integrated in the transfor-mants. Inoculation tests displayed that transgenic T0 plants and Xa21 PCR-positive T1 plants were highly resistant to bacterial blight disease. The selected Xa21 homozygous resistant transgenic lines with desirable qualities may be propagated as new varieties or utilized in hybrid rice breeding.     

由农杆菌介导将白叶枯病抗性基因Xa21转入我国的5个水稻品种

利用农杆菌介导的转化系统将已克隆的Xa21基因转入我国5个水稻主栽品种, 获得了110个独立的转基因系. 转基因植株的PCR和Southern分析揭示Xa21基因已整合到受体基因组. 已整合的Xa21基因能稳定遗传, 单拷贝整合的转化体在自交T1代呈现抗感3:1的分离. 接种实验表明转基因T0植株和Xa21-PCR阳性T1植株对白叶枯病的高度抗性. 经过筛选的Xa21纯合的具有优良品质的抗性转基因系可以作为品种直接种植, 或者用于杂交稻育种.     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B/明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系.对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析.实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平.结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位.在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLS,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上.结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度.抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状.     

水稻T-DNA插入突变体库的筛选及遗传分析

T-DNA标签技术是分离和研究植物功能基因的有效方法,寻找T-DNA插入表型突变体是进一步开展研究的关键所在。文章对以ZH11、ZH15为受体亲本构建的4416份T,代标签系进行了表型鉴定,发现存在拟纯合突变和系内分离突变两种类型,突变表型涉及株高、生育期、叶形、叶色、分蘖力、植株松紧度、穗颈节、穗形、颖花、粒形、类病变、雄性不育、生长极性等14类性状。其中,株高、生育期、叶色、雄性不育有着相对较高的突变频率（超过1％）,株高和叶色的突变频率在品种及年度间表现稳定,而生育期、雄性不育波动较大,表明这类性状的表型易受到环境的影响。通过T1、T2连续世代的共分离分析,筛选出3个与穗部或颖花发育相关的T-DNA插入突变体,为分离相关功能基因奠定基础。随机选择42份有表型突变的标签系,通过质粒拯救和TAIL-PCR的方法分离其侧翼序列,从39个标签系中获得40条序列,其中25条为载体序列,14条与水稻基因组有很好的同源性,BlastN分析结果表明T-DNA有优先整合进植物功能基因内部的特性。     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B／明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系。对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析。实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平。结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位。在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLs,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上。结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度。抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状。     

杂交水稻亲本明恢63对纹枯病水平抗性的QTL定位

利用240份源于组合珍汕97／明恢63的重组自交群体（F11、F12）,连续两年进行2重复的随机区组田间试验,运用改进的纹枯病人工接种鉴定的方法,调查其纹枯病病级,结合该组合F9群体构建的分子标记遗传连锁图谱,运用区间作图法对抗纹枯病QTLs进行了定位。两年在第5染色体的相邻区间C624－C246（1999年）和C246－RM26（2000年）上各检测到一个抗纹枯病QTL,两者一个LOD值置信区间存在较大的重叠,而且LOD峰值位点很接近,推测它们可能是同一个QTL。两年在第9染本上均检测到一个QTL,分别位于C472－R26389（1999年）和RM247－RM242（2000年）区间上,两区间相距9．8cM。两年检测到的所有抗纹枯病QTLs均业自明恢63。     

一个水稻卷叶主效QTL的定位及其物理图谱的构建

以水稻平展叶品种奇妙香和中度卷叶品种91SP068组合的F2无性系群体为定位群体,利用微卫星标记(SSR)对卷叶基因进行定位。在第5染色体长臂上定位到1个卷叶主效QTLS(rl8),它来自亲本91SP068,两侧标记为RM6954和RM6841,标记间的遗传距离为3．8cM,rl8距RM6954 1．0cM。所估计的加性效应和显性效应两年间均有所不同,2002年和2003年通过复合区间作图法所估计的加性效应分别为9．61和6．23,显性效应分别为-1．19和-4．44,两年间对表型的贡献率变化在20％～33％。同时,构建了覆盖该QTL区间的物理图谱,两标记间的物理距离为542kb,遗传距离和物理距离之比为144kb／cM。     

水稻回交世代中两个抗纹枯病主效数量基因的鉴定与标记辅助选择

对水稻品种特青与Lemont杂交组合的F2 单株无性系群体,进行 2年有重复的抗水稻纹枯病QTLs定位,在特青的第 9号染色体和Lemont的第 11号染色体上分别定位到了 1个主效抗纹枯病QTL,各自命名为qSB 9和qSB 11。从该F2 定位群体中,根据位点双侧标记带型,选取 2个位点均为感病等位基因纯合的 2个单株作为双感亲本,均为抗病等位基因纯合的 1个单株作为双抗亲本,分别与轮回亲本特青和Lemont进行回交。标记辅助选择始于BC2F1 及以后的各回交世代,并于BC2F1 和BC4F1 世代进行了病原菌人工接种鉴定。鉴定结果表明,qSB 9和qSB 11确实存在于原定位区间,各等位基因也在回交过程中被成功选择。BC3F2 采用秧田期大群体标记检测,从中选取符合要求的单株,分别混合得到特青背景下的双感纯合系, Lemont背景下的双感、双抗纯合系,将这些纯合系连同轮回亲本同时种植于扬州大学农学院试验田和江苏里下河农科所试验田, 2次重复,随机区组设计,进行接种实验。结果表明: 1 )相同背景下的不同纯合系间在发病程度上存在极显著的差异,不同纯合系的病情严重程度依次为:Lemont双感系>特青双感系>Lemont>特青 >Lemont双抗系; 2 )2个位点上的抗性等位基因qSB 9和qSB 11单独存在时,分别可减轻病级 1 2级左右,同时存在时可减轻病级 2级左右;     

提高水稻插入突变体库利用效率的尝试

T-DNA标签法是一种以农杆菌介导的遗传转化为基础来创造插入突变体库, 从而高通量地分离和克隆植物功能基因的方法。但由于种种原因, 水稻插入突变体库的利用效率较低。为了提高水稻插入突变体库的利用效率, 结合水稻一个双拷贝T-DNA插入突变体的发现和鉴定研究, 通过特异PCR检测、侧翼序列与目标性状的共分离分析, 在1个双插入位点均为杂合的植株的后代株系中分拆了2个插入事件, 分离出目标性状存在遗传分离且只带有1个插入事件的后代株系, 为后续的共分离检测和基因克隆研究打下了重要的基础。由此产生了对插入突变体库中的非串联多拷贝插入标签系进行研究的一些思路和方法, 提出来与同行商榷。     

70个水稻微卫星标记染色体位置的更正

微卫星标记(SSR)因其操作简单和稳定可靠的特点而成为一种重要的分子标记,被广泛应用于遗传作图和种质鉴定等方面。但其在染色体上位置的正确性将直接影响到基因定位的正确性和后续研究的方向。利用美国国家生物信息技术中心(NCBI)网站的Blast程序,将2740个SSR标记的前后引物序列与水稻粳稻品种日本晴基因组进行比对,共发现70个标记位于另一条染色体,对这70个标记重新锚定的染色体进行了更正。这将有助于今后水稻分子标记遗传连锁图的正确构建。