摘要：【目的】创制新型抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系,为高产优质杂交水稻选育提供资源。【方法】利用CRISPP/Cas9技术在水稻稻瘟病基因Pi21、温敏不育基因TMS5和香味基因Badh2的第1外显子处设计靶位点,构建多基因表达载体pC1300-2×35S::g^(TMS5)-g^(Badh2)-g^(Pi21),转化优质常规籼稻品种中早70,测序鉴定分析获得纯合阳性稳定株系。利用稻瘟病喷雾接种和打孔接种方法对稻瘟病基因Pi21的纯合突变株系进行稻瘟病抗性鉴定,利用GC-MS技术对Badh2纯合突变株系的香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量进行测定。【结果】在T_(0)转基因株系中,Pi21、TMS5和Badh2突变频率分别为87.5%、80.0%和87.5%,突变类型多为双等位突变。从T_(1)代中筛选不含载体骨架的纯合突变株系,获得两种三突变纯合株系。稻瘟病接种结果表明,与野生型相比,T_(2)代Pi21纯合变异株系的抗性显著提高。同时,接种后纯合突变体株系内相关防卫基因的表达量显著上调,ROS积累量也显著增加。tms5纯合变异株系表现出典型的温敏不育特性,TMS5基因的表达水平与野生型相比显著降低,高温下Ub_(L40)4基因的表达水平明显高于野生型。与野生型相比,在Badh2纯合突变体植株中Badh2的表达水平显著下调,并且香味物质2-AP含量极显著增加。【结论】利用CRISPR/Cas9技术成功对Pi21、TMS5和Badh2基因同时进行定向编辑,获得了具有高抗稻瘟病的香型温敏不育系,为高抗、香型不育系材料的选育提供参考,加快高产优质杂交水稻的选育。

摘要：非洲栽培稻作为重要的水稻种质资源,其基因渗入系可以为普通栽培稻的遗传背景提供新的有利基因,如果能将这些优良基因引入普通栽培稻中,可为水稻分子设计育种提供新的基因资源。本研究以非洲栽培稻基因渗入系YIL60与轮回亲本中9B(Z9B)杂交衍生的包含188个株系的F_(2)和F_(2:3)群体为材料,对粒形性状包括粒长、粒宽、籽粒长宽比、千粒重,剑叶形态性状包括剑叶长、剑叶宽进行数量性状点位(QTL)检测。结果共检测到16个QTL,包括2个粒长QTL、3个粒宽QTL、2个籽粒长宽比QTL、2个千粒重QTL、1个剑叶长QTL、6个剑叶宽QTL,分布于第1、第6、第7、第10和第11号染色体上,贡献率为2.25%~25.64%;有4个多效性QTL区间,有4个QTL qGW7-1、qFLL10、qFLW10、qTGW7在F;和F;群体中被重复检测到,其中在第7号染色体RM3859-RM3394区间检测到同时控制粒长、粒宽、籽粒长宽比和千粒重的QTL,贡献率最高达17.10%,是一个来源于非洲栽培稻的新粒形QTL。本研究为进一步开展粒形、剑叶形态性状基因的精细定位、克隆和分子标记辅助育种工作奠定了一定的理论基础。

摘要：水稻是最重要的主粮之一,也是禾谷类作物基因组研究的模式作物。经过几十年的努力,我国科学家在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了一系列创新性的成就,特别是在水稻理想株型、育性、广谱抗病、耐冷耐热、耐盐和养分高效利用方面的分子遗传机理解析,以及分子设计育种理论方面,开创了以水稻为模式作物研究复杂性状基因调控网络的新领域。展望了我国未来水稻分子生物学发展的趋势。

摘要：【目的】水稻株高和穗型在产量形成中发挥着重要作用。鉴定与克隆水稻株高和穗型发育相关基因,可以丰富水稻株高穗型发育调控的分子机理,为分子设计育种奠定理论基础和提供基因资源。【方法】在粳稻日本晴T-DNA插入群体中筛选到矮化小穗突变体dsp2-D(dwarf and small panicle 2-Dominant),对其主要农艺性状进行了分析;采用图位克隆法结合T-DNA标签分离法进行了基因定位和克隆;利用半定量PCR和q RT-PCR进一步确定dsp2-D的候选基因;遗传转化实验验证了DSP2的功能。【结果】与野生型日本晴相比,dsp2-D突变体表现为半矮化、穗轴和枝梗明显缩短、穗型直立、千粒重降低等特征;遗传分析表明该突变体受一对不完全显性单基因控制;利用图位克隆将DSP2定位于第2染色体标记RM208和RM7337之间,与RM3850共分离;随后遗传分析发现,T-DNA插入位点与dsp2-D表型共分离,利用TAIL-PCR分离T-DNA插入序列,显示T-DNA插入到上述RM208和RM7337之间的两个基因之间。RT-PCR检测发现,位于T-DNA插入位点下游的一个编码LOB家族转录因子基因的表达量明显增加,而其他5个基因的表达量变化不明显,表明该基因可能为DSP2的候选基因;在野生型日本晴中过量表达DSP2基因,转化植株出现半矮化、小穗的表型,与dsp2-D表型类似,从而验证了DSP2的功能。【结论】DSP2基因的过量表达是产生dsp2-D突变表型的原因;DSP2基因对水稻株高和穗长发育具有负向调控作用;为进一步丰富株高和穗型的遗传调控网络打下了基础。

摘要：为探明生物降解秧盘稀播育秧、带盘机插的生产适用性,以籼型杂交稻中浙优8号和籼粳型杂交稻甬优538为材料,普通平盘作对照,研究了生物降解秧盘不同播种量(30,50,70和90 g/盘)育秧对机插水稻秧苗素质、机插特性与产量的影响。结果表明,生物降解秧盘育秧显著提高出苗率(P<0.05),且播种量越低,出苗率越高,中浙优8号30 g/盘处理的出苗率较普通平盘育秧高20.57个百分点。生物降解秧盘采用上毯下钵设计,所育秧苗根系独立成钵状,白根多且粗壮,其平均根直径较普通平盘宽8.63%,且盘根力均大于100 N,满足机插对秧块成毯的要求。同时,可带盘按钵精准机插,中浙优8号30 g/盘处理的漏秧率仅7.78%,较普通平盘机插低6.67个百分点。生物降解秧盘处理结实率和千粒重略低于普通平盘,群体颖花量则高于后者,最终产量较普通平盘机插略高。综合育秧、机插效果及产量表现,生物降解秧盘育秧播种量以70 g/盘为宜。因此,生物降解秧盘带盘机插可发挥稀播培育壮秧优势,提高机插质量,有助于杂交稻少本稀植、充分发挥增产潜力。

摘要：【目的】本研究旨在挖掘水稻粒型新基因、探索其分子机理,解析籽粒发育调控遗传网络奠定基础,并为通过分子标记聚合有利基因开展超级稻分子设计育种提供理论依据。【方法】以植株和籽粒形态差异较大的晚粳稻品种春江16B(CJ16B)和广亲和中籼稻背景恢复系C84为亲本构建含有188个家系的重组自交系为作图群体,利用158对在双亲中存在多态性差异的分子标记,构建了遗传连锁图谱,总遗传距离为1428.40 cM,平均标记间距为9.04 cM。在构建遗传图谱的基础上,完成RIL188个株系籽粒的粒长、粒宽、粒厚、长宽比和千粒重等5个性状考查并进行QTL定位。【结果】在海南陵水和浙江杭州两地共检测到籽粒相关主效QTL 30个,包括籽粒QTL新座位18个,解释遗传变异3.51%~17.25%。其中粒长、粒宽、粒厚和长宽比QTL位点分别为9个、5个、5个和6个,千粒重QTL位点5个。经基因座位比对,发现有5个QTL区间与已克隆的调控籽粒形态相关基因座位相近,我们通过对双亲目标基因的测序并根据差异位点设计d CAPs分子标记进行验证。【结论】该RIL群体及其遗传图谱可用于水稻重要农艺性状主效QTL基因的定位和克隆,新定位的18个粒型QTL可以为水稻籽粒发育调控网络提供补充和资料积累。

摘要：为了研究淹涝水温对具有不同耐淹能力水稻材料形态和生理的影响,明确淹涝水温对水稻幼苗耐涝能力影响的机理,采用盆栽试验,选取导入耐淹基因的耐淹品种IR64Sub1和淹水敏感品种IR42以及耐淹能力较强的品种冈优725和泰优398,设计20℃和30℃两种水温进行淹水处理,淹水时间分为0,3,6,9和12d。结果表明较低淹水温度下,水中的溶氧量显著高于高水温处理;随着淹水时间延长,高水温处理溶氧量下降速度显著快于低水温处理。高水温条件下水稻幼苗株高增长率要显著高于低水温处理,虽然高水温处理下耐涝品种株高增长率也显著增加,但是增长量要显著低于其他材料。高水温处理水稻茎鞘内可溶性糖和淀粉消耗高于低水温处理,但随着淹水时间的延长两种温度处理间差异逐渐变小,较低的水温可以减少叶片叶绿素降解速率。因此,降低淹水温度可以提高淹水条件下水稻幼苗的成活率。以上结果揭示了低水温可以减少茎鞘的伸长,减少非结构性碳水化合物的消耗及叶绿素的降解,从而水稻淹涝后能维持较高的成活率。这些发现有助于理解较低洪涝水温下水稻存活更长时间的机理。

摘要：双季早稻生产是粮食产业的重要组成部分。近期,双季早粳稻品种培育取得了重要进展,育成了兼具高产、优质、高抗的中科发早粳1号等双季早粳稻新品种/系。中科发早粳1号是利用分子设计育种体系,针对双季早稻生产中长期难以解决的经济效益低、稻米品质差、早期耐寒差和易穗萌等问题,选取含有不同优异基因的空育131、南方长粒粳与吉粳88为亲本,通过关键基因筛选聚合培育而成。中科发早粳1号株型紧凑,株高90厘米,每穗粒数120粒,结实率85%,千粒重26克,每公顷产量8.25吨,主要米质指标达到部颁粳稻品种品质等级二级及以上。中科发早粳1号的成功培育将为双季早稻产业发展提供新的思路与动力。

摘要：分子标记、基因工程(转基因技术)和基因组学的研究成果为实现对基因型的直接选择和农作物新品种设计育种提供了可能。设计育种旨在控制所有重要农艺性状基因的所有等位性变异。通过精细遗传定位、高饱和染色体片段系的构建和表型鉴定,可以实现设计育种。鉴于一系列可以得到的标记技术、软件工具以及已定位和克隆的水稻基因、已建立的基因-表型(G-P)数据关联信息,设计育种目标已成为现实。主要介绍了设计育种、分子育种及一些基本技术,当前重点应用的基因功能研究与水稻功能基因分子利用的研究进展,并对水稻基因设计育种的前景进行了展望。

摘要：利用16SrDNA通用引物扩增了水稻褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)体内共生细菌的序列,经克隆、测序和NCBI数据库比对,发现褐飞虱体内存在杀雄菌属Arsenophonus类共生细菌,系统发育上与粉虱科和木虱科体内的Arsenophonus属亲源关系较近。在褐飞虱体内该共生细菌具有两种长度不同的16SrDNA序列,分别为1504bp和547bp,其中后者为前者中间缺失了957bp,其余序列相同。通过重新设计两对引物进行扩增,进一步确认不同褐飞虱地理种群及寄主种群均存在两种片段。Arsenophonus特异的23SrDNA引物的扩增结果表明,Arsenophonus存在于所有检测的褐飞虱种群中,但不存在于水稻寄主中。荧光定量PCR检测发现3个褐飞虱室内寄主种群Arsenophonus属共生细菌含量不同,其中TN1种群明显高于Mudgo种群和ASD7种群。此为水稻褐飞虱体内存在Arsenophonus属共生细菌的首次报道。