甘蓝型油菜矮秆突变材料99CDAM的发现及遗传分析

随着杂种优势的利用,油菜株高增加了20cm以上,导致油菜生长后期倒伏的风险加大。通过利用特殊矮秆基因来控制株高将是解决倒伏问题的有效方法。在甘蓝型油菜自交多代品系中发现了一个株高85cm左右的矮秆突变株99CDAM,该突变株具有开花早、分枝多等优良特性,产量性状和品质性状较好,各性状都能稳定遗传,具有重要的育种价值。对99CDAM和高秆品系2091、7045和7350的正反交F1以及99CDAM和2091的F2、BC1及F2:3代的遗传分析结果表明： 99CDAM的矮秆性状受3对隐性基因控制,存在母体细胞质效应,与以往的甘蓝型矮秆油菜有明显的区别。     

甘蓝型矮秆直立株型油菜株高性状基因的初步定位

定位甘蓝型矮秆直立株型油菜的株高基因,解析矮秆性状的遗传规律,对油菜育种的产量具有重要意义。通过甘蓝型三系油菜(不育系5824ci×恢复系5771r)杂交,在F1中发现变异单株,命名"DW871"。经多代自交,从群体中选取纯合矮秆和对应纯合高秆杂交,从杂交后代分离群体中分别选取47个矮秆、47个高秆和10个纯合矮秆材料,分别构建基因池。利用BSA-seq简化基因组测序技术,以47个矮秆与47个高秆,10个纯合矮秆与47个高秆进行关联分析(BSA),从47个矮秆与47个高秆基因混合池间检测到差异SNP共121998个,非同义突变SNP共1582个,在ChrA10染色体上定位1个显著关联区域,区间长度6.39 Mb,含1405个候选基因;从10个纯合矮秆与47个高秆基因混合池间共获得1752011个SNP,非同义突变SNP共27723个,InDel 518420个,在ChrA03、ChrA04、ChrA06、ChrA07、ChrA10和ChrC03上定位共19个与性状相关的候选区域,区间长度5.35 Mb,含1143个候选基因。然而由于未达到理论阈值,这个区域很可能是假阳性区域,需要进一步验证。47个矮秆基因混池和10个纯矮秆基因混池在ChrA10染色体上定位的关联区域互相重合,重合区间为1.83 Mb。本研究在ChrA10染色体上定位1个与DW871株高性状显著关联区间,这一研究结果为精细定位甘蓝型矮秆直立株型油菜株高性状基因奠定了良好基础。     

水稻细菌性条斑病和抗性育种研究进展

水稻细菌性条斑病(简称细条病)是由Xanthom onas oryzae pv. oryzicola侵染引起的全球性病害,对水稻生产构成严重威胁。发掘和利用新抗源、定位克隆抗性基因及深入了解病原菌—水稻之间的相互作用机理等对于水稻抗细条病研究有重要意义。本文主要介绍了细条病的抗性鉴定与抗源筛选、抗性基因遗传分析与分子标记定位、抗性基因的克隆、抗性育种的研究现状,提出了加快抗细条病育种研究进程的建议。     

赤霉素和油菜素内酯信号通路双重调控助力小麦新一轮“绿色革命”

自20世纪60年代以来,半矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b的利用显著提高了小麦(Triticum aestivum)抗倒伏能力和收获指数,使得全世界小麦产量翻了一番,引发了农业第1次“绿色革命”。Rht-B1b和Rht-D1b编码植物生长抑制因子DELLA蛋白,是赤霉素(GA)信号转导途径的负调控因子。DELLA蛋白积累抑制细胞分裂和细胞伸长,导致矮化表型;同时也抑制光合作用并降低氮素利用效率,导致半矮化品种需要较高的化肥投入才能获得高产。如何“减肥增效”是实现低碳绿色农业所面临的重大问题。最近,中国农业大学倪中福团队发现了具有育种应用价值的新型“半矮秆”基因模块,证明通过对赤霉素和油菜素内酯(BR)信号通路的双重调控可实现矮秆高产小麦新品种培育。该团队鉴定并克隆了1个控制小麦株高和粒重的数量性状位点(QTL),该QTL在衡597中存在1个约500 kb的r-e-z大片段缺失,其中包括Rht-B1b基因和1个编码RING E3泛素连接酶的ZnF-B基因。研究发现,ZnF-B蛋白与油菜素内酯信号转导途径的抑制因子TaBKI1相互作用,诱导TaBKI1降解,从而促进BR信号转导。Zn...     

广东水稻矮稈品种的系谱及亲缘关系

水稻的主要性状均受多基因支配,在亲子之间、姊妹品种之间,其基因型频率是均等的。从这个观点出发,本文按Wright(1922)和酒井(1957)的方法,对广东二十多年培育的89个水稻矮秆品种的系谱及亲缘关系作了分析。分析认为,矮秆、早熟、抗逆性、高产育种的亲本选择,不仅要注意表型性状的优异性,而且不能忽视亲本间的亲缘关系,如亲本选择仅局限于许多近亲的矮秆品种,要突破预期的育种目标,那是困难的。作者指出,从国外、省外导入抗病、抗虫基因是一个重要的关键。     

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。     

矮秆大粒小麦种质绵阳01821的选育与利用

绵阳01821是绵阳市农业科学研究所采用复合杂交育成的优良种质,以它作为主要亲本之一,已育成4个小麦新品种,其中绵阳24号通过国家和省级审定,绵阳92-330和西南335通过省级审定,绵阳30号结束国家区域试验和生产试验,推荐国家审定,还有7个优良新品系正在参加各级区域试验和多点品比试验。育成品种已在生产上推广180.728万 hm~2。该材料具有矮秆、抗倒抗病力强、大粒、籽粒白皮、品质优良、商品性好等突出特点,是西南麦区小麦高产优质育种中有重要利用价值的种质。     

甘蓝型油菜抗茎倒材料的筛选与候选基因挖掘

该研究采用茎秆抗折力指标评价了200份甘蓝型油菜种质资源抗茎倒伏能力,据此筛选出极端抗茎倒材料和不抗茎倒材料各1份,随后测定了2份材料成熟期茎秆的理化组分含量,并对2份极端抗茎倒差异材料蕾苔期、盛花期茎秆进行转录组测序分析,为甘蓝型油菜抗茎倒伏的遗传改良奠定基础。结果表明:(1)200份甘蓝型油菜种质资源的茎秆抗折力和茎粗均为正态分布,均属于数量遗传性状,并依据茎秆抗折力和农艺性状筛选出生育期相近,株型相似,茎秆粗度差异不显著,但茎秆抗折力差异显著的极端不抗茎倒材料GY172和抗茎倒材料GY199。(2)GY199的韧皮部比GY172更加致密,而GY172成熟期茎秆中的半纤维素、木质素、中性洗涤纤维及总可溶性糖含量均显著高于GY199,而其纤维素含量极显著低于GY199,即成熟期茎秆纤维素含量与这2个材料的茎秆抗折力呈正相关。(3)蕾苔期、盛花期茎秆转录组测序发现,碳代谢、碳固定、磷酸戊糖途径、氨基酸的生物合成、糖酵解/糖异生等途径的14个基因(BnaA10G0056100ZS、BnaC08G0455100ZS、BnaA08G0262400ZS、BnaC08G0239700ZS、BnaA07G0362300ZS、BnaC02G0081300ZS、BnaC04G0273000ZS等)以及纤维素合成相关的9个基因(BnaA05G0152200ZS、BnaA01G0411100ZS、BnaA03G0018900ZS、BnaA03G0037800ZS等)在抗茎倒材料GY199中显著上调表达,这些基因可能参与调控了茎秆强度性状,可作为油菜抗茎倒候选基因。     

矮秆大粒小麦种质绵阳01821的选育与利用

绵阳01821是绵阳市农业科学研究所采用复合杂交育成的优良种质,以它作为主要亲本之一,已育成4个小麦新品种,其中绵阳24号通过国家和省级审定,绵阳92—330和西南335通过省级审定,绵阳30号结束国家区域试验和生产试验,推荐国家审定,还有7个优良新品系正在参加各级区域试验和多点品比试验。育成品种已在生产上推广180．728万hm^2。该材料具有矮秆、抗倒抗病力强、大粒、籽粒白皮、品质优良、商品性好等突出特点,是西南麦区小麦高产优质育种中有重要利用价值的种质。     

连锁互换实验的好材料—矮败小麦

连锁互换实验的好材料──矮败小麦刘秉华，杨丽（中国农业科学院作物育种栽培研究所北京１０００８１）矮败小麦是具有矮秆基因标记的显性核不育材料，显性雄性不育基因ＭＳＺ与显性矮秆基因Ｒｈｔ１０连锁十分紧密，连锁交换值仅为０．１８％。矮败小麦接受非矮秆品种的...     

一个新的水稻矮秆突变体的遗传分析和基因定位

新的水稻矮秆基因的发掘,对深入研究植物株高的调控途径及株型育种有非常重要的作用。我们报道了从日本特早熟粳稻品种Kitaake的组织培养后代获得的一个矮秆突变体dm,该突变体植株细小,紧凑,机械强度降低,结实率下降,籽粒变窄,千粒重降低等。利用分离群体中的矮秆株,最终将目标基因定位在第4染色体长臂末端InDel标记EL-72和L-1之间,物理距离为168 Kb的区间内,该区间内无已报道的水稻矮秆基因,该基因可能是一个尚未被克隆的新的株高决定基因。     

2012年第1期《遗传》封面说明

株高是水稻重要的株型组成因子,水稻矮秆基因是株型改良的重要遗传基础,其大多参与植物内源激素赤霉素和油菜素内酯的合成或信号传导途径,一般具有"一因多效"的遗传性状表现,造成植株矮化的同时也会改变其他性状。通过对所构建的水稻突变体库进行大规模筛选,我们获得一个稳定遗传的矮秆突变体dtl1。与野生型相比,dtl1表现为     

“绿色革命”新进展:赤霉素与氮营养双重调控的表观修饰助力水稻高产高效育种

以半矮秆育种为代表的“绿色革命”极大地提高了作物产量,但也带来氮营养利用效率降低的严重问题。“绿色革命”主要基于调控赤霉素的代谢和信号转导而实现。前期的研究发现,赤霉素信号转导关键因子DELLA蛋白通过调控GRF4而负调控氮素的吸收利用,为半矮秆品系氮利用效率低的问题提供了解决方案。最近的一项研究进一步揭示了GA信号途径与氮响应交叉互作的新机制。该研究发现水稻(Oryza sativa)NGR5是氮素调控分蘖数目的一个关键基因,其表达受氮诱导。通过招募PRC2,NGR5对D14和OsSPL14等分蘖抑制基因所在位点进行H3K27me3甲基化修饰,从而抑制其表达。而在半矮秆背景下超表达NGR5可以提高低氮水平下的水稻产量。NGR5同时也被发现为赤霉素受体GID1的一个新靶标,受到其负调控。该研究发现了调控赤霉素信号通路的新机制,并对高产高效的新一代“绿色革命”育种实践具有重要启示。     

油菜育种行业创新动态与发展趋势

油菜是我国重要的油料作物,常年种植面积约1亿亩,每年可生产约450万t菜籽油,占国内植物油总消费量的19.7%。与发达国家相比,我国油菜产业主要问题是产量低、品质差,年进口油菜籽约500万t。油菜基因组测序的完成,极大地推动了油菜育种行业的科研工作。据统计(Web of Science检索),2017年与油菜育种相关的SCI论文共有728篇,其中完全由中国学者完成的181篇,与其他国家合作完成的62篇,合计约占全世界的33.38%,但高水平论文数量还有待提高。2017年的研究进展主要集中在油菜籽含油量及品质、油菜籽产量、基因组驯化、雄性不育、非生物胁迫及抗病育种等方面。这些成果将积极地推动油菜育种产业的高产、优质及多元化发展,为我国油菜分子设计育种的实现提供了重要的理论基础。     

定位克隆分离植物基因的研究进展

定位克隆是分离基因的有效方法。本文对定位克隆的原理和方法进行了简要介绍,概括了定位克隆的分离植物基因上的研究进展,分析了其局限性和解决方法,并对定位克隆的应用前景做出展望。     

“绿色革命”新进展:赤霉素与氮营养双重调控的表观修饰助力水稻高产高效育种

以半矮秆育种为代表的"绿色革命"极大地提高了作物产量,但也带来氮营养利用效率降低的严重问题。"绿色革命"主要基于调控赤霉素的代谢和信号转导而实现。前期的研究发现,赤霉素信号转导关键因子DELLA蛋白通过调控GRF4而负调控氮素的吸收利用,为半矮秆品系氮利用效率低的问题提供了解决方案。最近的一项研究进一步揭示了GA信号途径与氮响应交叉互作的新机制。该研究发现水稻(Oryza sativa) NGR5是氮素调控分蘖数目的一个关键基因,其表达受氮诱导。通过招募PRC2, NGR5对D14和OsSPL14等分蘖抑制基因所在位点进行H3K27me3甲基化修饰,从而抑制其表达。而在半矮秆背景下超表达NGR5可以提高低氮水平下的水稻产量。NGR5同时也被发现为赤霉素受体GID1的一个新靶标,受到其负调控。该研究发现了调控赤霉素信号通路的新机制,并对高产高效的新一代"绿色革命"育种实践具有重要启示。     

油菜耐盐碱种质鉴定与品种选育研究进展

盐碱地作为有效的耕地后备资源,其整治和利用尤为重要。油菜是世界上重要的油料作物,也是用于开发利用盐碱地的重要作物之一。从渗透调节物质、抗氧化酶活性、光合作用参数以及盐碱胁迫相关基因报道等方面分析了油菜响应盐碱胁迫的生理生化和分子机制,全面阐述了油菜苗期、营养生长期和成熟期耐盐碱种质的鉴定方法和优异资源筛选,概述了耐盐碱油菜品种选育和推广利用的最新状况,并对未来的研究方向进行了展望,为油菜耐盐碱新品种培育提供理论基础和育种思路。     

油菜矮秆突变WRKY转录因子cDNA克隆及表达分析

以甘蓝型油菜为材料,利用已建立的抑制性消减文库(SSH),采用RACE技术克隆到1个植物WRKY转录因子相关基因,命名为BnD11,其cDNA全长1034 bp,含有810 bp的完整开放阅读框,编码269个氨基酸。该基因编码的氨基酸序列与拟南芥WRKY40氨基酸序列相似性为79%,与拟南芥中编码WRKY-DNA结合蛋白40基因的氨基酸序列相似性达78%,与其它多种植物的WRKY转录因子的氨基酸序列也有较高的相似性。半定量RT-PCR对BnD11进行组织特异性表达分析显示:在正常生长条件下,BnD11在野生型和矮秆油菜的各个组织中均有表达,但在矮秆突变的根、茎、茎尖的相对表达量明显高于野生型。研究表明,BnD11功能区段具有很高的保守性,可能参与了油菜的茎秆发育。     

芥菜型油菜脂肪酸含量的变异、相关性分析及芥酸调控基因FAE1特异引物设计

芥菜型油菜是我国芸苔属的三大油料作物之一,具有耐旱、抗病虫等优良特性;而我国是芥菜型油菜的重要起源中心,具有丰富的种质资源.该研究从全国各地搜集了34份芥菜型油菜,在贵阳环境条件下种植,其脂肪酸含量(芥酸、油酸、硬脂酸、亚麻酸和亚油酸)表现出丰富的变异,并呈正态分布.结果表明:这些芥菜型油菜种质资源的不同脂肪酸含量间的相关性发现,芥酸和油酸间呈极显著负相关,亚麻酸和硬脂酸呈极显著的正相关,亚麻酸和亚油酸呈现负相关.利用这些材料的脂肪酸含量进行主成分分析,发现绝大部分材料(30份,占88.2%)集中在二维图的特定区域,只有少数其它材料散落在图中其它区域,他们分别是SL63、棱角油菜、T6342和长阳黄芥,这些变异较大的材料在芥菜型油菜的育种中可以发挥特殊作用.此外,运用来自甘蓝型油菜和甘蓝的芥酸调控基因FAE1的已知序列,并设计了FAE1特异引物,而引物在全部34份芥菜型油菜种质资源中均表现出了较好的扩增效果.因此证实芥菜型油菜中至少含有一个FAE1拷贝.该研究结果对于芥菜型油菜育种在我国的开展及其未来的分子育种具有重要的指导意义.     

我国“十三五”育成小麦新品种（系）抗赤霉病进展分析与展望

小麦赤霉病严重威胁我国粮食和食品安全,培育抗赤霉病小麦品种是解决该病害最经济有效的途径。20世纪90年代后,以扬麦158为代表的扬麦、宁麦系列中抗赤霉病品种的育成和大面积推广有效抵御了长江中下游麦区的赤霉病危害,使我国抗赤霉病育种处于国际领先水平。尽管全球明确了7个抗赤霉病基因,为开展抗赤霉病育种提供了重要支撑,但由于赤霉病抗性机制复杂,实现高抗与高产的协调仍极其困难,抗赤霉病仍是当前及未来我国小麦育种的主要目标。对“十三五”期间我国小麦新品系和审定品种的抗性情况以及我国抗赤霉病育种方面取得的进展进行了综述,并提出了重视挖掘和利用扬麦等推广品种中优异抗性基因、将Fhb1导入扬麦等主栽品种的育种技术路线和重视表型精准鉴定等建议,以期为实现我国抗赤霉病育种突破提供借鉴。