中国杂交水稻基因组计划

计划背景中国是世界上水稻种植面积最大的国家之一。中国及东南亚等主要水稻生产国都以水稻的另一亚种——籼稻及以籼稻为基础的杂交稻作为主要栽培品种。为开发杂交稻的宝贵资源,也为继续保持我国在杂交水稻育种领域的国际领先地位,中国科学院北京基因组研究所(原北京华大基因研究中心)于1999年开始筹划"中国杂交水稻基因组计划"。     

不同水稻品种对稻纵卷叶螟生长发育、存活、生殖及飞行能力的影响

系统研究了稻纵卷叶螟在6种不同水稻品种(常规粳稻武育粳3号,杂交粳稻宁粳1号,常规籼稻TN1,杂交籼稻汕优63,超级杂交籼稻两优培九,超级杂交籼粳稻甬优9号)上取食后的发育历期、存活率、卵巢发育进度、繁殖力和飞行能力.结果表明,武育粳3号和宁粳1号能显著延长稻纵卷叶螟未成熟期的发育历期,降低其存活率,延缓卵巢发育进度,降低成虫繁殖率,并提高成虫的飞行能力;不同水稻品种间的影响存在显著差异,其影响从大到小排列为杂交粳稻＞常规粳稻＞常规籼稻＞杂交籼稻＞超级杂交稻.这说明,幼虫期营养对稻纵卷叶螟的生长发育、存活、生殖和飞行能力具有显著影响.     

长江下游不同类型水稻分蘖期耐淹能力比较

在分蘖期对长江下游稻作区主栽的9个水稻品种进行大田模拟没顶淹涝处理,研究淹涝胁迫对水稻植株农艺性状、生理指标和产量性状的影响,比较分析了常规粳稻、杂交籼稻和杂交粳稻对淹水胁迫环境适应性的差异.结果表明:淹水胁迫4d后,水稻株高及顶部全展3片叶长均比对照有不同程度的增加,伸长程度为杂交粳稻＞杂交籼稻＞常规粳稻.杂交粳稻的茎蘖数、绿叶数和地上部干质量损失率分别为18.0％、41.4％、13.2％,显著小于常规粳稻;杂交籼稻则介于杂交粳稻和常规粳稻之间,且整株死亡率显著低于常规粳稻.常规粳稻叶片中丙二醛(MDA)含量比对照增加1.91 μmol·g-1 FM,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性明显降低;杂交粳稻和杂交籼稻MDA含量分别降低2.32和2.10 μmol·g-1 FM,SOD和CAT活性显著提高.不同类型品种的减产程度差异显著,常规粳稻的产量损失率达到38.5％,显著高于杂交粳稻和杂交籼稻,杂交粳稻产量损失率仅为4.1％.长江下游水稻分蘖期的耐淹涝能力为杂交粳稻强于杂交籼稻,常规粳稻的耐淹能力最低.     

我国杂交水稻育种进入“超高产时代”

由江苏省农科院粮作所选育的超级稻“两优培九”在创新育种方面取得突破，成为我国第1个将两系法与亚种间杂交合为一体的杂交稻，表现出超高产潜力，标志着我国杂交水稻育种进入超高产时代。     

一个AA基因组特异的串联重复序列的克隆及其在中国普通野生稻和栽培稻中的分化特征

从籼稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．ｓｐｐ．ｉｎｄｉｃａ）“窄叶青”中克隆到了１个重复序列（ｐＯｓ１３９）。经分子杂交证明,ｐＯｓ１３９为一稻属内ＡＡ基因组特异的串联重复序列。序列分析表明,ｐＯｓ１３９以３５５ｂｐ为一重复单位。以ｐＯｓ１３９为探针对２９份中国普通野生稻和４３份中国栽培稻的基因组ＤＮＡ进行的分子杂交表明,籼、粳亚种之间具有明显的差异,籼稻杂交带数明显多于粳稻,普通野生稻与籼稻相似,具有较多的杂交带数。拷贝数测定结果表明,ｐＯｓ１３９在普通野生稻和籼稻中丰度均较高,在粳稻中丰度较低。结合ｐＯｓ１３９的Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交结果和以前的ＲＡＰＤ结果,认为籼稻和粳稻共同起源于普通野生稻。     

水稻籼粳亚种杂交“花时不遇”研究取得新突破——水稻花时调控基因DFOT1的克隆与利用

<正>自第二次绿色革命以来,随着杂种优势理论的不断完善和杂交水稻持续的推广利用,我国杂交水稻已占水稻总种植面积的50%以上,占水稻总产的60%以上.杂交水稻为解决我国粮食安全问题作出了巨大贡献[1].目前我国杂交稻主要是籼稻亚种内籼籼交品种(组合)为主,但同一亚种内遗传多样性不足,严重限制了杂交水稻产业的拓展空间和粮食总产突破.     

水稻重复DNA顺序克隆pRRD3的研究

用ＤＮＡ复性动力学方法克隆到一个水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）中度重复ＤＮＡ顺序。不同限制性内切酶消化和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析显示,这段重复ＤＮＡ顺序以串联加散布的形式存在于水稻基因组中;序列分析表明在它内部含有一个典型的植物启动子序列ＴＧＴＡＴＡＡＡＴＡ;以ｐＲＲＤ３克隆片段作探针,对水稻３４个品种进行拷贝数测定,在野生稻与栽培稻、籼稻与粳稻之间均存在拷贝数上的明显差异;对ＡＡ基因组不同亚型水稻ＤＮＡ进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析,得到基因组亚型特异的杂交带谱,说明该重复顺序是研究水稻进化和分类的一个有用探针。     

水稻籼粳亚种杂交1代的光合光抑制特性

用４个粳稻品种,５个籼稻品种进行正反交,得到１６个籼粳杂交Ｆ１,测定其光合光抑制特性。结果表明：通常籼稻对光抑制的敏感性大于粳稻,但籼稻中也有耐性强的品种。籼粳杂交稻Ｆ１的光抑制介于双亲之间,并偏向其母本。光抑制程度与ＰＳⅡ活性一致,其机理与双亲核编码的ＳＯＤ诱导活性和母本质体编码的Ｄ１蛋白量有关。比较釉粳杂交稻“３０３７／０２４２８”和税型杂交稻“汕优６３”的光抑制特性发现,在光抑制条件下,籼粳杂交稻ＳＯＤ诱导活性和Ｄ１蛋白量保持能力较高,因而ＰＳⅡ和光合能力表现比较稳定。因此,为培育耐光抑制的籼粳杂交稻,筛选耐性强的品种作母本是籼粳亚种配组的重要原则。     

亚种间杂交稻颖花受精率与温度的相关性及模型分析

分析了籼粳杂种、中间型杂种、籼稻和粳稻4种类型水稻15个品种2年分期播种的观测结果,结合对应的逐日气象资料,探讨了温湿度等气象因子对亚种间杂交稻受精率的影响规律,证实了亚种间杂交稻的受精率及其稳定性一般低于籼稻和粳稻.在温度、湿度、日照的11项气象因子中,探明温度是影响受精率的主要气象因子,且以盛花前后5～7 d的日均温影响最大.建立了4种水稻受精率-温度拟合模型,计算出亚种间杂交稻的受精最适温度和安全温度分别为28.2～29.3和23.4～24.3 ℃,比籼稻和粳稻的平均值分别高2.2和1.5 ℃.用旬平均气温24～25 ℃作为亚种间杂交稻的安全齐穗期温度指标分析表明,亚种间杂交稻的安全齐穗期在华南双季稻区为9月下旬～10月上旬,长江中下游稻区提前至9月上旬,江淮一季稻区则在8月下旬～9月上旬.     

MITE类转座子mPing在水稻不同亚种间的差异分析

mPing是水稻中第一个被鉴定出的有活性的MITE类转座子,为了探索mPing在水稻粳稻品种日本晴和籼稻品种93-11基因组中的分布差异,本研究首先运用Southern杂交的方法初步检测m Ping在两个亚种中拷贝数的差异,然后通过同源性探寻方法发现,m Ping在水稻亚种日本晴和93-11基因组中拷贝数分别为52和14,并且日本晴基因组中的m Ping均为m Ping-1,93-11中m Ping-1的拷贝数为3,m Ping-2的拷贝数为11。通过分析m Ping上下游5 kb侧翼序列发现m Ping在日本晴和93-11中分别与23和3个已知基因相关联。本研究为阐明以m Ping的分布多样性为主要原因的粳稻和籼稻之间的遗传差异提供初步理论基础。     

一个AA基因组特异的串联重复序列的克隆及其在中国普通野生稻和栽？…

从籼稻“窄叶青”中克隆到了１个重复序列（ｐＯｓ１３９）。经分子杂交证明,ｐＯｓ１３９为一稻属内ＡＡ基因组特异的串联重复序列。序列分析表明,ｐＯｓ１３９以３５５ｂｐ为一重复单位。以ｐＯｓ１３９为探针对２９份中国普通野生稻和４３份中国栽培稻的基因组ＤＮＡ进行的分子杂交表现,籼、粳亚种之间具有明显的差异,籼稻杂交带数明显多于粳稻,普通野生稻与籼稻相似,具有较多的杂交带数。拷贝数测定结果表明,ｐＯｓ１３９     

栽培稻种子含氮量的基因型差异

采用田间试验研究了421个常规籼稻、63个常规粳稻和82个籼型杂交稻品种种子含氮量的基因型差异。结果表明,栽培稻种子含氮量变幅在0.85%~2.55%,平均为1.39%。种子平均含氮量最高的是籼型杂交稻,高达1.46%,显著高于常规粳稻(1.39%)和常规籼稻(1.37%)。不同类型的栽培稻种子含氮量呈正态分布,但频数分布最高的区间存在一定的差异。以50%品种的种子含氮量(累积百分数从25%~75%)为依据,常规籼稻、常规粳稻、籼型杂交稻分别集中在1.21%~1.52%、1.21%~1.51%、1.36%~1.53%。LSR测验表明,籼型杂交稻极差显著小于常规籼稻和常规粳稻,但常规粳稻与常规籼稻的差异未达显著水平,即籼型杂交稻种子含氮量比常规籼稻和常规粳稻的分布更加集中。不同类型栽培稻内的种子含氮量极差较大,可分为若干组,且各组间达极显著差异。     

钵苗机插密度对不同类型水稻齐穗期株型及冠层微环境的影响

在南方稻区大面积应用的常规粳稻、杂交粳稻、杂交籼稻中各选两个代表性品种为材料,根据钵苗机插不同穴距设置高、中、低3种密度处理,并以塑盘毯状育苗机插为对照,比较研究钵苗机插不同密度对水稻株型及田间小气候的影响。结果表明:不同类型水稻品种剑叶与倒2叶叶枕距、倒3叶与倒4叶叶枕距、有效叶面积率、高效叶面积率、剑叶夹角、倒2叶长、倒3叶长及叶夹角、穗长及穗下两个节间长均随着栽插密度的减小而增大;冠层内部温湿度随栽插密度降低而降低,常规粳稻和杂交粳稻以中低密度透光性好,杂交籼稻透光性差;钵苗机插水稻较常规盘育毯苗机插苗株型整齐,群体内部温湿度降低;钵苗机插常规粳稻、杂交粳稻、杂交籼稻适宜穴距设置分别为12、14和16 cm,有利于实现省工节本和高产高效的统一,可为大面积生产提供参考。     

水稻籼粳杂交试管受精的研究

水稻离体试管受精虽有籼稻品种间(张廷壁1983)和粳稻品种间(岳绍先等1986)的杂交获得成功,但籼粳稻亚种间的杂交尚未见报道。我们在这方面作了初步试验,获得成功。供试材料有6个籼稻品种(万利籼、79-1163、85B-181、广陆矮四号、紫稻、新银糯)和5个粳稻品种(喜峰、1002118、辛实、日本晴、85-287)。配成7个组合、每个组合设置4个处理①正交:以籼稻为母本授以粳稻父本的花粉。②反交:以粳稻为母本授以籼稻父本的花粉。③     

水稻(籼稻)全基因组框架序列研究简介

水稻为世界一半以上的人口提供了主要食物。水稻基因组的常染色质部分长约 43 0个ｍｂ ,是拟南芥基因组长度的 3 .7倍 ,约为人类基因组长度的七分之一。我们最近完成了水稻的籼亚种——— (ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ .ｓｓｐ .ｉｎｄｉｃａ)中的全基因组序列草图的绘制 (Ｓｃｉｅｎｃｅ ,2 96 :79～ 92 ,2 0 0 2 )。籼稻在中国与东南亚广泛种植。我们分析的籼稻品种 93＿1 1就是袁隆平院士培育的超级杂交水稻两优培 9(ＬＹＰ9)的父本。水稻基因组全长 46 6ｍｂ ,包含有 46 0 2 2～ 5 5 0 1 5个基因。在已测序的序列中功能区占 92 .0 %。通过…     

水稻品种和稻螟种群消长的关系

籼稻比粳稻有利于二化螟的生长发育。杂交稻对三化螟和二化螟的生长发育都比常规籼稻有利,取食杂交稻的种群繁殖率可超过食常规籼稻的1～2倍。水稻品种生长期的长短,及其生长发育各阶段,与各地稻螟各世代各虫态的对应状况,是稻螟种群盛、衰的关键。对应状况适宜于稻螟为害繁殖时,其种群数量可数十倍于不适宜时的种群数量。研究水稻品种与稻螟种群消长的关系,应着重研究、协调各地水稻苗情与稻螟虫情的对应状况。     

水稻基因组多样性及其在绿色超级稻育种中的应用

绿色超级稻育种策略是应对未来全球粮食安全问题的有效途径,水稻种质资源中丰富的遗传多样性为绿色超级稻的培育提供了坚实的遗传基础。近年来,水稻基因组研究取得了重大进展,特别是"3 000份水稻基因组计划"的完成,充分揭示了水稻种内丰富的遗传多样性,绘制了全球首个接近完整、高质量的亚洲栽培稻泛基因组图谱,为绿色超级稻的培育提供了更加完整的数据平台与理论基础。现介绍"3 000份水稻基因组计划"的最新研究进展及其对绿色超级稻育种的应用意义。     

水稻线粒体特异序列在细胞质多态性鉴定中的应用

为了开发一套用于水稻细胞质多态性鉴定的分子标记,本研究通过对已测序的4个水稻线粒体基因组CW-CMS、LD-CMS、Nipponbare和9311线粒体基因组进行比较分析,获得55个大于100 bp的线粒体特异序列,并开发出一套水稻线粒体特异序列分子标记。该套分子标记稳定可靠,在对随机选择的23个水稻品种的线粒体组型鉴定中,共有24个线粒体特异标记扩增出多态性,使用UPGMA法聚类分析,在相似系数为0.46,可以将23水稻品种分为2大类群,其中第一大群可分为两个小类群,类群Ⅰ为粳稻聚类群,该类群大部分为粳稻品种,同时也有2个籼稻品种,推测这两个品种细胞质来源于粳稻;类群Ⅱ包含两个籼稻品种,与粳稻的细胞质亲缘关系较近;而第二大聚类群全部为籼稻品种,大部分品种间多态性丰富。因此,该套水稻线粒体特异序列标记可用于水稻细胞质多态性鉴定分析,同时该类型分子标记的开发对于其他物种的细胞质多态性鉴定具有指导意义。     

水稻偏粳型广谱性强恢复系种质GR38的创新和评价

用无育性恢复力的意大利粳稻巴利拉,与具有广亲和性的我国改良籼稻广中接杂交,创新出偏粳型广谱性强恢复系种质GR38。与亲本度现有4类恢复基因型仅能恢复部分不育细胞质的情况不同,GR38对几乎所有主要不育细胞质均具强恢复力。SSR标记分析发现,GR38的一个恢复基因位于第1染色体长臂中部,与已报道的恢复基因位点均有所不同,推测GR38至少携带一个新恢复基因。GR38具有很强的产量配合力,与许多不育系配制的籼粳杂交稻组合具有很强的杂种优势和产量潜力,可以直接用于生产。GR38的育成,将地理远缘的粳稻基因导入到恢复系中,创造了地理远缘粳稻／广亲和籼稻的杂交选育途径,打破了常用的籼恢／籼恢单一途径,以度恢复基因源局限于IR24度其衍生系的状况,拓宽了恢复基因源和遗传基础．有助于杂交稻育种的新突破。     

组学技术揭示水稻杂种优势遗传机制

杂种优势是杂交后代在生长或生殖性状上表现出优于亲本的现象。虽然杂种优势在农业生产上已广为应用,但其分子机理仍不清楚。最近,中国科学家通过分析17个代表性杂交稻(Oryza sativa)品种,共10 074个F2个体的全基因组序列和表型,对水稻产量杂种优势相关位点进行了系统定位和解析。此外,中国另一个科研小组通过整合杂交稻亲本和杂交种的表型组、转录组及基因组等多层次数据,深入研究了超级杂交稻两优培九产量的杂种优势基础。这些研究不仅为杂种优势理论的建立提供了新数据,也为水稻育种实践提供了有益的指导。