水稻分子标记辅助育种及其前景

总结了水稻分子标记辅助育种的主要内容,其技术体系和研究进展被详细地加以介绍。同时,根据其发展趋势也介绍了水稻分子标记辅助育种的前景。     

水稻产量性状遗传机理及分子标记辅助高产育种

水稻产量性状遗传机理及分子标记辅助高产育种庄杰云郑康乐（中国水稻研究所,杭州３１０００６）水稻等农作物的很多重要农艺性状,如产量性状、品质性状、对病虫害的抗性水平和对不良环境因子的耐性,一般是为多个基因所控制的数量性状。经典的遗传分析方法只能把控制数...     

水稻抗稻瘟病基因Pi-d（t）^1、Pi-b、Pi-tα^2的聚合及分子标记选择

冈46B(G46B)是水稻生产应用中的一个农艺性状十分优良的保持系,其主要的缺陷是稻瘟病抗性较弱,通过对地谷,BL-1,Pi-4号等三个分别含抗病基因Pi-d(t)^1、Pi-b、Pi-tα^2的稻瘟病抗性材料与G46B聚合杂交,并利用抗病基因连锁的分子标记对杂交后代进行辅助选择,在聚合杂交的F2代及B1C1代群体中共获得了15株含Pi-d(t)^1、Pi-b、Pi-tα^2等三个抗稻瘟病基因的材料,其可能的基因型分别为：三基因杂合体Pi-d(t)^1pi-d(t)^1,Pi-bpi-b／Pi-tα^2 pi-tα^2 4株,双基因杂合体10株,其中Pi-d(t)^1Pi-d(t)^1／Pi-bpi-b／Pi-tα^2pi-tα^2 6株,Pi-d(t)^1pi-d(t)^1／Pi-bpi-b／Pi-tα^2Pi-tα^2 3株,Pi-d(t)^1pi-d(t)^1,Pi-bPi-6,Pi-tα^2 pi-tα^2 1株,双基因纯合体Pi-d(t)^1Pi-d(t)^1/Pi-bpi-b/Pi-tα^2Pi-tα^2仅1株,这一研究结果为进一步改良G46B的稻瘟病抗性奠定了基础,同时这一研究结果表明利用分子标记可快速、有效地实现多个抗病基因的聚合,大大提高水稻抗病育种的效率。     

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;     

分子育种与作物改良

所谓分子育种就是定向、有目的地对农作物品种的遗传进行改良和修饰。分子遗传学研究的不断深入为农作物的遗传改良提供了强有力的手段,特别是农作物质量性状和数量性状基因的标记、定位和克隆以及植物转基因方法的不断完善和成熟,展示了分子育种的诱人前景。１分子标记...     

水稻基因组分子标记应用于优质米育种研究

台湾大学农学院农艺学系林顺福先生利用分子标记选拔优良品质的粳稻品种。他以台农 6 9号稻种与越光品种稻杂交后代 16 0个品系为材料 ,分析其与食性有关的性状结果发现食味总评与食味计值和调查特性总计之间有极显著的相关关系 ,且食味总评与外观、香味、口味、粘弹性和硬性等     

水稻转基因技术的现状及在育种上的应用

近十几年来,随着分子生物学的飞速发展,人类对植物基因的结构、功能和表达有了较为清晰的了解,分子生物学对作物育种的促进作用越来越明显。与植物基因组的研究、ＲＦＬＰ和ＰＣＲ等辅助选择手段相比较,转基因技术以其把外源基因主动导入、定向改造植物的优点日益为世人所瞩目转基因技术使基因可以在植物、动物、微生物之间相互转移,克服了物种间的隔离,已成为一种新的育种手段。     

水稻白叶枯病抗性基因的研究与分子育种

由革兰氏阴性菌黄单孢水稻变种（Ｘａｎｔｈｏｍ ｏｎａｓｏｒｙｚａｅ ｐｖ．ｏｒｙｚａｅ,Ｘｏｏ）引起的白叶枯病是世界水稻生产中最严重的细菌性病害。白叶枯病是一种维管束病害,自然条件下,病菌通常由水孔或伤口侵入,沿叶脉产生灰白色病斑。田间常在分蘖期观察到病症,并随植株的生长而发展,至抽穗期达到高峰。水稻遭受白叶枯病后,一般减产２０％ -３０％ ,严重时甚至绝收。白叶枯病最早于１８８４ 年在日本福岗地区发现。５０年代以来,发病范围扩大,目前白叶枯病的发生范围已遍及世界各水稻产区［１,２,３］。由于其危害严重,而化学防治难以奏效,种植抗病品种是经济有效的防治方法,这引起育种家们对抗病性和遗传规律研究的重视。多年来的研究在理论上和应用上取得了许多进展,主要表现在下面几个方面：从基因对基因的学说解释寄主和病原菌的相互作用,建立了标准的单基因寄主和相对应的病原菌生理小种的鉴别系统;随着水稻基因组研究的开展,通过分子遗传图谱和物理图谱的构建,对抗性基因进行了定位和克隆;利用分子标记辅助选择和基因工程手段,开始了水稻白叶枯病抗性的分子育种工作。本文将从这几个方面对水稻白叶枯抗性基因的研究与应用进行概述和讨论。     

一个新的水稻迟熟性基因的遗传分析和分子标记定位

中籼迟熟水稻品系８９８７含未知的长生育期基因,在杂交水稻育种中有重要的利用价值,应用该品系与４个不同生态类型的水稻品种杂交,对其Ｆ１和Ｆ２群体进行生育期调查和遗传分析,确认８９８７的长生育期受１对隐性主效基因控制。以（８９８７Ｘ地谷）Ｆ２群体为基础,应用ＲＦＬＰ和微卫星标记结合群分法,发现第７染色体的ＲＦＬＰ标记Ｃ２１３与该基因连锁;进一步应用Ｆ２分离群体将该基因定位于第７染色体上,暂定名为ｌｆ－３。此基因的发现和定位将有助于分子标记辅助选择和杂交水稻的改良。     

作物基因聚合分子育种

基因聚合分子育种与常规育种技术相结合已成为今后作物育种的主流方向。基因聚合分子育种主要包括遗传转化基因聚合分子育种和分子标记筛选基因聚合分子育种。本文简要综述了近年来作物基因聚合分子育种的研究进展,分析了遗传转化基因聚合分子育种以及分子标记基因聚合分子育种技术的研究方法及基因聚合分子育种存在的问题。     

水稻稻瘟病抗性基因研究概况

稻瘟病是由稻瘟病菌引起的世界性水稻病害,对水稻生产构成严重威胁。分子标记辅助培育持久抗性品种是目前解决稻瘟病抗病品种感病化问题的有效措施。稻瘟病菌-水稻之间的相互作用机理,DNA分子标记的开发与应用,稻瘟病抗性基因定位、克隆与分离及其功能表达等方面的研究进展在很大程度上影响分子标记辅助育种的进程。就此方面的研究概况作一综述。     

转多基因水稻植株的获得

将2-3个外源目的基因与筛选标记基因hpt连在同一个载体上,用基因枪法对1个粳稻品种和4个籼稻品种进行了转化,粳稻中花8号转化频率最高为56.4%,灿稻七丝软占、特青、奇妙香、九六零转化频率分别为6.4%,2.5%,2.8%和1.7%,分子杂交实验证明,通过两次潮霉素抗性筛选的T0代再生植株100%含有hpt基因,其中70%以上含有外源目的基因的完整表达结构。遗传分析表明,大部分T1代植株中潮霉素抗敏比符合盂德尔3：1的分离规律。     

水稻长穗颈基因eui紧密连锁SSR标记获得

02428h是从半矮秆材料02428体细胞培养后代中发现的隐性高秆突变体, 其株高性状由1对长穗颈基因eui和1对半矮秆基因sd-1共同控制。以02428h与半矮秆材料南京11杂交的F₂为作图群体, 利用Gramene公布的SSR标记和根据NCBI中的BAC序列自己新开发的SSR标记, 将eui基因定位在第5染色体上的RM3673和RM0012之间, 两侧遗传距离分别为0.3 cM和1.0 cM, 为该基因的分子标记辅助选择奠定了基础。     

水稻抗稻瘟病基因资源与分子育种策略

稻瘟病是水稻主要病害之一。利用抗病品种是防治稻瘟病最经济、有效和安全的措施。近年来,随着植物先天免疫机制、抗病分子生物学以及水稻和稻瘟菌基因组学研究的不断深入,一系列参与病原菌识别和防卫信号传导与应答,以及外源抗菌蛋白、病原菌激发子等抗病相关基因陆续被鉴定和克隆,为提高水稻抗稻瘟病能力提供了一些新的基因资源、育种策略和技术。本文概述了国内外近年来克隆的主要抗稻瘟病基因资源及其在分子育种研究中应用的进展,提出了通过转基因手段整合不同防卫反应关键调控基因的抗稻瘟病聚合育种策略。     

稻瘿蚊种群DNA指纹及水稻抗稻瘿蚊分子标记育种技术研究

文章综述经10年(1996~2005)研究建立的亚洲稻瘿蚊Orseolia oryzae Wood-Mason种群DNA指纹检测技术和水稻抗稻瘿蚊分子育种技术的研究成果。其核心技术包括5点:(1)在国际和国内首先用AFLP方法研究亚洲5国(中国,印度,斯里兰卡,尼泊尔和老挝)及广东省7个地点亚洲稻瘿蚊种群DNA指纹及其生物多样性;(2)分别用RAPD和微卫星SSR技术对来源于我国的水稻资源大秋其的抗亚洲稻瘿蚊基因Gm6进行精细定位;(3)分别用与Gm6基因紧密连锁的STS分子标记和SSR标记,建立了分子标记辅助选择(MAS)方法选育抗稻瘿蚊新品种的技术体系;(4)应用建立的分子标记辅助选育新技术选育出一批抗亚洲稻瘿蚊中国种群的新品系,创造出一批新种质,包括抗蚊18号、抗蚊软占等达国优3级的抗稻瘿蚊新品系6个;(5)将Gm6基因导入杂交稻恢复系,选育出4个抗稻瘿蚊两系杂交稻新组合培矮64S/KG18,培矮64S/KI41,培矮64S/AK7,培矮64S/03W16(国优2级)和1个三系杂交稻新组合抗蚊博优。其中江西省宁都市名林水稻研究所应用本研究鉴定出的带有Gm6基因的品系抗蚊青占作为抗性亲本,培育出的2个抗稻瘿蚊的两系杂交稻组合安两优青占和培两优抗占通过省级品种审定,率先选育出抗稻瘿蚊种群的杂交稻。该项研究成果为控制华南稻瘿蚊的灾害发生提供新的技术措施,选育的抗稻瘿蚊品种和新种质,在华南广为应用,取得显著的经济效益。     

杂交水稻育种将迎来新时代

杂种优势是生物界一种普遍的现象,在许多作物中得到应用．杂交水稻自20世纪70年代开始在中国大规模种植,对于粮食生产具有举足轻重的作用．现有的“三系法”和“两系法”杂交育种技术对粮食增产贡献巨大,但它们的技术缺陷也非常明显．本文在总结已有杂交育种技术的操作流程及优缺点的基础上,阐述了利用智能不育杂交育种技术,实现隐性雄性核不育材料在杂交水稻中应用的技术流程．这种飞跃性技术的运用将推动杂交水稻的生产进入一个新的时代．     

基因人工进化的分子育种技术

分子育种技术(molecular breeding technology)利用人工手段模拟生物杂交优势的分子进化模式,在体外构建含有感兴趣基因的大量突变文库,并根据基因表达产物的特性,以合适的筛选方法选择具有最佳功能的改良基因。经过近几年的快速发展,分子育种技术在创造高效随机基因突变库的方法上日臻完善,已在医学、工业和环境保护酶类研究等方面收到了很好的成效。预计未来该技术将广泛地应用于重要传染性疾病(如疟疾、艾滋病病毒等)的预防和治疗,尤其可通过DNA疫苗手段的应用而获得强大的生命力。作者全面地综述了分子育种技术的产生、发展和应用现状。     

水稻分子育种技术专利分析

通过Thomson Innovation（TI）专利平台数据库中相关专利的检索,利用专利计量学的方法,从专利申请数量、受理国家、申请机构、技术生命周期以及研发热点等方面对水稻分子育种技术国际发展态势进行分析。结果表明,水稻分子育种技术目前整体呈快速发展趋势,并已趋于成熟。其中,美国的申请量最多,是全球最受重视的技术市场。大型跨国公司不仅是全球最主要的专利申请主体,而且在我国的专利申请活动也较为活跃。我国在水稻分子育种技术领域专利数量较多,并且具有一定优势,相关专利申请主体为科研机构和大学。对专利文献内容的深入分析表明,重要农艺性状的基因挖掘和转基因技术是分子育种技术领域当前的研发热点。     

多种优质高分子量谷蛋白亚基的聚合育种研究

用携带HMW-GS14 15的小偃6号作为轮回亲本,携带HMW-GS5 10的法国优质面包小麦品系707作为供体亲本,在回交后代的BC1、BC2、BC3、BC3F1、BC3F2代其它农艺性状选择的基础上,利用1对特异引物逐代检测出携带优质,Dx5基因的单株进行回交和自交。BC1代中随机检测的58个单株的Dx5基因分布符合1对等位基因的遗传分离比例1：1;BC1代小麦相同3个单株3个不同生长季节Dx5基因检测的结果完全一致,检测结果非常稳定;已将优质Dx5基因导入BC3F2后代的部分单株内;携带Dx5基因的株系XN89-7-3微量SDS沉淀值为18．8mL,比小偃6号提高了23．68％;蛋白质电泳筛选出了6个聚合多种优质亚基且编码基因纯合的单株,微量SDS沉淀值为19．9mL,比小偃6号提高了30．92％;选择农艺性状与轮回亲本相似并具有Dx5基因特异扩增产物的单株进行回交或自交,可加快回交转育的进度。实践证明,回交转育与分子标记辅助选育相结合的育种方法是快速定向聚合多种优质HMW-GS基因的有效方法之一。