9311与日本晴间一个杂种不育基因的鉴定与定位
水稻愈伤分化和再生研究进展
水稻愈伤分化和再生研究进展朱克明;陶慧敏;徐硕;端礼钦;杨艳华【摘要】水稻是我国最重要的粮食作物,维持着超过半数人口的生存.转基因技术是水稻产量提高和质量提升的一个重要工具.然而,籼稻中大多数品种由于愈伤诱导困难以及分化率低,限制了转基因技术在籼稻中的应用.本文综述了基因型、外植体来源、培养基和外源激素对籼稻愈伤诱导和分化的影响,以及调控愈伤分化和再生的基因,为今后籼稻品种的进一步遗传改良提供理论依据.【期刊名称】《种子》【年(卷),期】2016(035)011【总页数】5页(P55-59)【关键词】水稻;愈伤组织;组织培养;转基因;籼稻【作者】朱克明;陶慧敏;徐硕;端礼钦;杨艳华【作者单位】江苏大学生命科学研究院, 江苏镇江212013;江苏大学生命科学研究院, 江苏镇江212013;江苏大学生命科学研究院, 江苏镇江212013;徐州市农水畜禽产品质量检测中心, 江苏徐州221003;江苏大学生命科学研究院, 江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】S511水稻是禾本科模式植物，也是最重要的粮食作物之一，养活了全世界一半以上的人口[1]。
但是随着世界人口的不断增加，粮食供求也越来越紧张。
目前，主要通过传统育种提高水稻的产量，但是转基因育种具有周期短、适用对象广等特点。
由于粳稻品种愈伤分化和植株再生率较高，转基因育种在粳稻中已取得了可喜的成果，但是占整个水稻品种的80%以上的籼稻，由于愈伤组织诱导和植株再生率低造成遗传转化困难，严重地制约了转基因技术在籼稻中的应用[2-3]。
本文主要从影响水稻愈伤分化和再生因素以及调控基因等方面的研究进行综述。
水稻遗传转化采用最多的体系为愈伤组织再生系统，水稻体细胞组织培养作为水稻基因工程的基础技术，在水稻遗传改良中具有重要的作用。
利用愈伤组织再生系统具有以下优点： 1) 外植体来源广泛； 2) 繁殖速度快； 3) 易于接受外源基因； 4) 转化效率高[4]。
籼粳杂种花粉不育基因的定位
籼粳杂种花粉不育基因的定位陈静;江玲;王春明;池桥宏;翟虎渠;万建民【期刊名称】《作物学报》【年(卷),期】2006(32)4【摘要】To estimate QTL for the pollen sterility, an F2 population of 180 plants from an indica / japonica hybrid was tested with 110 molecular markers. By the genome wide screening, three QTLs were identified for the pollen sterility on chromosomes 3, 5, 7, respectively. In addition, a total of nine QTL for segregation distortion via male gametes were mapped on rice chromosomes, of which seven QTLs were suggested to be the same type of gamete abortion as found at ga14 and ga-11. The distortion data seemed to be more sensitive to detection of pollen abortion genes in the F1 hybrid than the morphological inspection of pollen. Two QTLs for the segregation distortion on chromosomes 5 and 6 indicated an abnormally high frequency of heterozygous genotype. At a locus indicated by qHPS-5, japonica-type homozygote showed a lower fertility level than the heterozygotes and indica-type homozygote. The molecular markers identified here would be useful in introducing a set of new and known sterility-neutral alleles to solve the pollen sterility problem in subspecificF1 hybrids. Further, the present results could be helpful to combine as many neutral alleles for distortion as possible on whole genome basis to stabilize the pollen fertility as a whole.%以IR36(indica)和热研2号(japonica,广亲和品种)为亲本,构建了包含180个单株的F2群体及包括110个标记的分子连锁图谱.利用该F2群体,进行了水稻花粉不育数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)的检测和遗传效应分析,共检测到3个花粉不育QTL,分别位于第3、5、7染色体上,此外,共检测到9个由雄配子引起的偏分离QTL,其中7个与ga-14和ga-11位点的配子败育类型相同.与花粉形态鉴定相比,偏分离的数据对检测F1杂种花粉败育基因更为敏感.在第5、6染色体上控制偏分离的2个QTL位点,其杂合基因型出现的频率偏高.在qHPS-5位点,粳型纯合子表现出比杂合子和籼型纯合子更低的育性水平.本研究获得的分子标记将有助于聚合尽可能多的中性亲和基因以解决亚种间F1杂种的花粉不育性问题.【总页数】7页(P515-521)【作者】陈静;江玲;王春明;池桥宏;翟虎渠;万建民【作者单位】南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室,江苏省植物基因工程技术研究中心,江苏,南京,210095;南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室,江苏省植物基因工程技术研究中心,江苏,南京,210095;南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室,江苏省植物基因工程技术研究中心,江苏,南京,210095;日本大学生物资源学部,日本国神奈川县,252-8510;中国农业科学院,北京,100081;南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室,江苏省植物基因工程技术研究中心,江苏,南京,210095;中国农业科学院作物科学研究所,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】S511【相关文献】1.水稻籼粳亚种间杂种广亲和基因与不育基因 [J], 李万昌;王永飞;马三梅;李景原;王太霞2.籼粳杂种不育的遗传模式及亲和基因的研究进展 [J], 丁效华3.根据杂种不育性位点S—5n等位基因的PCR标记预测水稻籼／粳杂交的成功[J], Will.,CE;谢国禄4.豫粳6号保持系与恢复系TR2604间杂种花粉不育基因的定位 [J], 张宏根;孙一标;封智蔷;钱凯;裴艳;李闯;汤述翥;梁国华;顾铭洪5.水稻籼粳亚种间杂种低温花粉不育的QTL分析 [J], 杨杰;翟虎渠;王才林;仲维功;邹江石;池桥宏;万建民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超级杂交稻杂种优势基因组水平的转录因子分析
收稿日期5作者简介梁满中(6),男,湖南师范大学副研究员,研究方向水稻杂种优势利用超级杂交稻杂种优势基因组水平的转录因子分析梁满中1,陈良碧1,张会勇2(11湖南师范大学生命科学学院,湖南长沙 410081;21北京生命科学研究所,北京 102206)摘 要:本研究利用超级杂交稻组合两优培九及亲本(93-11、培矮64S)和已完成基因组测序的籼稻93-11和粳稻日本晴所配的籼粳杂交稻及亲本为材料,采用包含36926个单一基因的的寡聚核苷酸基因芯片进行亲本和杂交组合基因表达差异分析.结果表明在两优培九杂交组合中发现3488个差异表达基因,在Nipponbare/93-11组合中只发现有2416个差异表达基因.差异表达基因表现为多基因修饰模式,主要有加性效应,高或低亲本的显性效应,超显性和低显性.两优培九杂交组合中表现为加性效应有2317个主要差异基因,而Nipponbare/93-11组合中只有1055个主要差异基因表现为加性效应.两个杂交组合的差异表达基因的保守功能包括多个生物化学代谢途径的有关基因.比较亲本同源性基因调控区域发现大量的序列变化,这些变化在差异表达基因中更为丰富.上述发现证明了杂种优势产生的存在较复杂的分子机理.关 键 词:水稻;杂种优势;基因芯片;差异表达基因中图分类号:Q94312文献标识码:AA genome 2w ide tran scr iption analysis of r ice heter osisL IANG Ma n 2zhong 1,C HEN Liang 2bi 1,ZHANG Hui 2yong 2(11C ollege of Life Science Hunan Normal U ni versit y ,Changsha 410081,China ;21National Instit ute of Biological Science ,Beiji ng 102206,Chi na )Abstra ct :The molecular mec hanisms underly ing heteros is remains elusive des pite of several classical genetic hy pot heses for t his ba s ic biological phen omenon ,including dominance ,overd ominance and epistasis 1Here we report a systematic ge n ome wide analysis of tw o rice heterotic cross es (PA64s/93-11and Nipponba re/93-11)by taking advantage of t he fully sequenced genomes 1Differentially expressed genes were detected within inbred parents and their F 1hybrid f rom PA64s/93-11cross (3488,914%)a nd N ipponba re/93-11cross (2416,615%),whic h exhibited multiple distinct patterns ,including additivity ,high 2and low 2parent dominance ,overdominance ,and underdominance ,and involved in multiple cons er ved biochemical process es 1C omparis on of promoter alleles of inbred pare nt indicated the extensive pres e nce of sequence variation which was particula rly enric hed in d iff ere ntially expressed genes 1These findings su pport a noti on t hat multiple molecular mec hanisms underlie heterosis ,and variation of regulator y region between inbred parents resulting in gene differential trans cription ,in par t through chromatin remodeling 1K ey w or ds :rice (Orazy sativa L 1);heterosis ;cDNA 2based microarray ;differential gene express ion 杂种优势是两个基因型不同的亲本杂交所产生的杂种一代,在生长势、生活力、繁殖力、适应性以及产量、品质等方面优于双亲的现象[1].杂种优势在生物界是相当普遍的现象,自20世纪30年代美国在生产上率先推广杂交玉米以来,主要农作物和许多园艺作物的杂种优势在生产上纷纷得到了广泛利用,且获得巨大成功,然而杂种优势理论的发第33卷2007年8月湖南农业大学学报(自然科学版)Jour nal of Huna n Agricultural Univer s ity (Natural Sciences )Vol 133Aug 12007:2007-07-1:192-:.展远远落后于育种工作,至今尚无一种有效解释杂种优势的理论方法,杂种优势产生的分子机理尚未揭示.传统的遗传学解释杂种优势主要有显性假说和超显性假说[2],显性假说认为杂种优势来源于等位基因间的显性效应和非等位基因间的显性效应的累积作用.超显性假说认为杂种优势来源于杂合等位基因的互作和异质性所致.基因型的杂合性即异质化是杂种优势表达的基础,双亲杂交,形成一个新的杂合子,含有亲本各一套染色体,那么,双亲的基因在杂交种中的表达和在各自亲本中的表达之间是否存在差异,这些差异与杂种优势有什么关系?许多学者就这些方面展开了研究.调控蛋白能直接或间接对其它调控成分如生长因施加影响,也能控制与复杂性状(如产量和杂种优势)形有关的一系列基因的表达,进而实现杂种优势的表达,此近年来对调控蛋白基因的表达与杂种优势的关系的讨已成为研究的热点[3-5].水稻是最重要的粮食作物,由于基因组小被认为是最好的研究单子叶的模式植物,水稻基因组测序的完成为研究水稻杂种优势的分子机理提供了有力的技术支持[6-10].本研究利用超级杂交稻组合两优培九及亲本(93-11、培矮64S )和已完成基因组测序的籼稻93-11和粳稻日本晴所配的籼粳杂交稻及亲本为材料,采用包含36926个单一基因的的寡聚核苷酸基因芯片进行亲本和杂交组合不同时期的基因表达差异分析.1 材料与方法111 植物材料和寡聚核苷酸基因芯片两优培九及亲本(93-11、培矮64S)和93-11和粳稻日本晴Nipponbare 的正反交杂种F 1及亲本播种在温室中生长到4叶期时在液氮中速冻后于-80℃中保存.70个寡聚核苷酸代表水稻36926基因的基因芯片的设计按马力耕等[11-12]方法进行.112 RNA 提取、标记和芯片杂交RNA 提取、标记和芯片杂交按马力耕等[11-12]的方法进行.113 芯片数据分析按马力耕等[11-12]方法进行.114 聚类分析两个杂交组合及亲本的差异表达基因按Hierarchical 聚类分析进行分析.115 启动子变异分析具有相同长度和外显子的同源基因进行启动子变异分析,选取培矮64S5和91-11两亲本的5084同源基因和Nipponbare and 93-11中5000同源基因进行搜索,提取这些同源基因开始端上游3k 碱基进行Smit h 2Waterman 多态性比对.4-50bp 插入或缺失片段分析,对这些片段不是单核苷酸重复序列在网上进行生物信息学分析.116 表达模式和启动子缺失频率相关性分析对双亲3kb 启动子等位基因进行BLA T 比对插入和缺失频率,分析差异表达基因与杂种优势的相关性.2 结果与分析两个杂交组合在苗期干物质重、株高和分蘖数表现出较强的杂种优势(表1),其中两优培九在株高和分蘖数具有较明显的杂种优势,因而表现在产量等性状上表现出较强的杂种优势.粳稻日本晴Nipponbare ×籼稻93-11(F 1)表现非常强的生物产量杂种优势,说明亚种间杂种优势高于品种间杂种优势.表1 秧苗期杂种优势表现 T a ble 1 H eter osis f or r ice seedling基因型秧苗干重/g 秧苗高/cm 分蘖数两优培九L YP9(F 1)01145±010*******±1115317±0133培矮64S PA 64S01122±010*******±1152310±012593-1101120±010*******±2152216±0158日本晴N 1±1515±151±1日本晴×3(F )186±1316±11±121湖南农业大学学报(自然科学版)2007年8月ip ponba re 010100029700220209-111010024121141077 粳稻日本晴N i pponba re×籼稻93-11(F1)净光合速率的中亲优势为21136%、超亲优势为17192%.分别比两优培九的中亲优势和超亲优势高,表明杂交组合的杂种优势亚种间高于品种间杂种优势(图1a).气孔导度表现出明显的杂种优势,但两优培九高于日本晴Ni p pon ba re×93-11.而胞间CO浓度却小于亲本.净光合速率同气孔导数正相关,同CO2浓度负相关(图1b).四叶期幼苗的内源G A3及玉米素的测定表明.赤霉素含量大于亲本,N i pponba re×93-11(F1)大于两优培九,玉米素的含量表现出相同的趋势(图1c).说明杂种优势与内源技激素的水平相关.图1 杂交组合亲本及F1代同光合作用及生物活性激素相关的生理学特性研究Fig11 Investig a tion and compar ison of physiological chara cter istics 两优培九杂交组合中发现3488个基因与亲本有差异,占检测水稻芯片基因总数的914%.在N i pponba re/93-11组合中有2416基因表达有差异,占水稻芯片基因总数的615%.栽培的高产杂交组合两优培九的差异基因数明显高于N i pponba re/93-11组合;差异表达基因表现为多基因修饰模式,主要表现为加性效应,高或低亲本的显性效应,超显性和低显性.两优培九2317个差异基因表现为加性效占主要差异基因的66143%.而N i pponba re/93-11组合中表现为加性效应只有1055个,占主要差异表达基因的43167%(表2).两个杂交组合非加性差异基因进一步分为高亲显性效、低亲显性效应、超显性和低显性四种作用模式,加性效应表达有杂种优势的互补假说.但是杂种优势的超显性和低显性差异表达基因证明了超显性假说.研究表明杂种优势产生的分子机制存在多种分子机理.表2 差异表达基因统计分析(P<0105)Table2 Sta tist ical ana lysis of di ff er entially expr essed genes(P value<0105)杂交组合总数加性效应非加性效应高亲显性效应低亲显性效应超显性低显性两优培九PA64s×93-1134882317117132326721583 Nipponbare×93-11241610551361190115245153 基因的转录水平是由启动子调控的,我们比较了日本晴及3亲本和杂交组合的启动子等位基因插入位点的基因调控区的核酸序列,对的一个3K B的上游调控位点被克隆并测序以检测序列多态31第33卷梁满中等 超级杂交稻杂种优势基因组水平的转录因子分析911性频率检测,发现出现高序列多态性的启动子位点(图2),亲本同源性基因调控区域发现大量的序列变化,这些变化在差异表达基因中更为丰富.a1日本晴及9311启动子等位基因插入位点的比较分析b1日本晴/9311杂交组合中差异及无差异表达基因的启动子序列多态性比较分析c1亲本差异表达基因的启动子等位基因的序列删除/插入例子图2 杂交水稻亲本启动子序列变异Fig12 Pr omoter sequence v a r i a tio n expla i n s gene diff er enti a l expr ession a t the ba se o f r ice heter osis 启动子序列的变化是水稻杂种优势的基因差异表达的基础.加性效应和超显性基因在启动子区域表现为相同的插入或缺失长度(图3).无差异表达基因及差异表达基因的启动子序列删除频率的比较分析柱上的数字表示被删除的平局碱基数目3 讨 论研究结果表明杂种优势的分子机理是多种转录因子综合作用的结果.杂种优势的遗传基础在水稻不同亚种组合间表现出遗传多样性杂种优势的产生与杂交种中许多基因的差异表达有关在两优培41湖南农业大学学报(自然科学版)2007年8月. ...图3 启动子序列多态性说明了作为水稻杂种优势的根本的基因差异表达Fig13 Promoter sequence v a r i a tio n expla ins gene di ff erential expression at the b a se o f r ice heter osis九杂交组合中发现3488基因(914%)与亲本有差异,在Nipponbare/93-11组合中有2416(615%)基因表达有差异.差异表达基因表现为多基因修饰模式,主要表现为加性效应,高或低亲本的显性效应,超显性和underdominance.其中2,317个主要差异基因(3488个差异基因的66%)在两优培九杂交组合中表现为加性效应,而只有1055个主要差异基因(2416个差异基因的44%)在Nipponbare/93-11组合中表现为加性效应,说明杂种优势主要来源于基因的加性作用.调控蛋白能直接或间接对其它调控成分如生长因子施加影响,也能控制与复杂性状(如产量和杂种优势)形成有关的一系列基因的表达,进而实现杂种优势的表达,因此近年来对调控蛋白基因的表达与杂种优势的关系的探讨已成为研究的热点, Dameral等(1987)对玉米亲本和杂交种蛋白质数量多态性(PAP)分析表明,蛋白质在表达种类上的差异(反映了结构基因表达的差异)与杂种优势不相关,但蛋白质在表达数量上的差异与杂种优势显著相关,因而推测杂种优势的差异主要与基因表达的调控过程有关.本研究发现日本晴及9311亲本和杂交组合的启动子等位基因插入位点的基因调控区出现高序列多态性的启动子位点,亲本同源性基因调控区域发现大量的序列变化,这些变化在差异表达基因中更为丰富.这是杂种优势产生的分子基础之一.参考文献:[1] Shull G H1The compos ition of a field of maize[J]1AmBreed Assn,1908(4):296-3011[2] Crow,J F1Alternative hypot heses of hybrid v igor[J]1G enetics,1948(33):477-4871[3] Birc hler J A,Auger D L,Riddle N C1In s earch of themolecular basis of heterosis[J]1Pla nt Cell,2003(15):2236-91[4] Auger D L,et al1Nonadditive gene expression in diploidand t riploid hybrids of maize[J]1G enetics,2005(169):389-971[5] Feng Q,et al1Sequence a nd analys is of rice c hromosome4[J]1Nature,2002(420):316-201[6] G off S A,et al1A draft sequence of t he rice gen ome(Oryza sativa L1ss p1japonica)[J]1Science,2002(296):92-1001[7] Sasa ki T,et al1The genome s equence and structure of ricec hromosome1[J]1Nature,2002(420):312-61[8] Y u J,et al1A draft sequence of the rice genome(Oryzasativa L1ssp1indica)[J]1Science,2002(296):79-921 [9] Cons ortium T R1C1S1In2Depth View of Struct ure,Activity,and Ev olution of Rice Chromosome10[J]1Science,2003(300):1566-15691[10] Y u J,et al1The G en omes of Oryza sativa:a history ofduplications[J]1PLoS Biol,2005(3):381[11] Ma L G,Che n C,Liu XG,et al1A microar ray analysis ofthe rice tra nscriptome a nd its comparis on to Arabid opsis[J]1G en ome Res,2005(15):1274-12831[12] Jiao Y L,Ma L G,Stric kland E,et al1C onservation anddiver gence of light2regulated genome ex press ion patternsduring seedling devel opment in rice and Arabid opsis[J]1Plant Cell,2005(17):3239-32561责任编辑:陈向科51第33卷梁满中等 超级杂交稻杂种优势基因组水平的转录因子分析。
雄性不育在我国辣椒品种选育中的应用及不育基因定位研究进展
摘要雄性不育是降低杂交制种成本最有效的方法之一。
近年来,许多辣椒育种研究人员在品种选育、辣椒不育机理探寻和不育基因定位上取得了一定的成绩。
阐述了雄性不育的发现及类型,论述了雄性不育在我国辣椒品种选育的应用、遗传机理和不育基因定位的研究现状,以期为其在品种选育上广泛应用提供参考。
关键词雄性不育;类型;辣椒;品种选育;基因定位;应用中图分类号S641.303.3文献标识码A 文章编号1007-5739(2016)03-0119-01Research Progress on Application of Male Sterility in Pepper Variety Breeding and Genetic Mapping in ChinaFU Hong-fei CHAI Wei-guo LV Xiao-han(Hangzhou Academy of Agricultural Sciences in Zhejiang Province ,Hangzhou Zhejiang 310024)Abstract Male sterility research is one of the most effective methods to reduce the cost of hybrid seed production.Recently ,a lot of achievements got in pepper variety breeding ,pepper male sterility mechanism exploring and mapping of sterile gene ,the discovery and types of male sterility were described ,the research status of male sterility in the application and genetic mechanism and the location of the sterile gene of pepper varieties selection were discussed ,in order to provide reference for its wide application in variety selection and breeding.Key words male sterility ;types ;pepper ;variety breeding ;genetic mapping ;application雄性不育在我国辣椒品种选育中的应用及不育基因定位研究进展傅鸿妃柴伟国吕晓菡(浙江省杭州市农业科学研究院,浙江杭州310024)辣椒(Capsicum spp.)为茄科作物,因杂交优势明显,目前市场上大部分种子是杂交1代,但是随着国内农资和劳动力等价格的提高,杂种1代的生产成本也水涨船高,雄性不育是迄今为止可以降低这一成本的有效途径之一。
水稻9311基因组
水稻9311基因组摘要：1.水稻9311 基因组的概述2.水稻9311 基因组的研究意义3.水稻9311 基因组的研究进展4.水稻9311 基因组的应用前景正文：一、水稻9311 基因组的概述水稻9311 基因组是指水稻品种“9311”的基因组，是一种重要的粮食作物基因组。
水稻9311 基因组的研究有助于提高水稻的产量和品质，对解决全球粮食安全问题具有重要意义。
二、水稻9311 基因组的研究意义水稻9311 基因组的研究意义主要体现在以下几个方面：1.提高水稻产量：水稻9311 基因组的研究有助于揭示水稻生长发育的分子机制，从而为培育高产水稻品种提供理论依据。
2.提高水稻品质：通过对水稻9311 基因组的研究，可以找到影响水稻品质的关键基因，进而培育出优质水稻品种。
3.抗病性研究：水稻9311 基因组的研究有助于揭示水稻抗病性的遗传机制，为培育抗病性强的水稻品种提供理论支持。
三、水稻9311 基因组的研究进展目前，水稻9311 基因组的研究取得了显著进展：1.水稻9311 基因组测序完成：科学家已经完成了水稻9311 基因组的测序工作，揭示了水稻9311 基因组的基本结构和基因组成。
2.功能基因研究：通过对水稻9311 基因组中关键基因的功能研究，已经取得了一系列重要成果，包括产量、品质和抗病性等方面的关键基因。
3.转基因技术应用：基于水稻9311 基因组的研究成果，已经成功培育出一批具有高产、优质和抗病性等特点的转基因水稻品种。
四、水稻9311 基因组的应用前景水稻9311 基因组的研究成果在农业生产中具有广泛的应用前景：1.培育高产水稻品种：利用水稻9311 基因组的研究成果，可以筛选和培育出高产水稻品种，为解决全球粮食安全问题提供有力支持。
2.培育优质水稻品种：通过对水稻9311 基因组的研究，可以找到影响水稻品质的关键基因，进而培育出优质水稻品种，满足人们生活水平的提高。
3.抗病性强的水稻品种：利用水稻9311 基因组的研究成果，可以培育出抗病性强的水稻品种，减少农药使用，提高农业生产效益。
农垦58S 光敏不育基因突变位点的确定及pms3 区间的进一步作图 3
农垦58S 光敏不育基因突变位点的确定及pms 3区间的进一步作图3梅明华 陈 亮33 章志宏333 李子银3333徐才国 张启发33333(华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室,武汉430070)摘要 光敏核不育水稻农垦58S 系由正常晚粳品种农垦58自然突变产生.以农垦58S 与农垦58杂交F 2为材料作RF LP 分析,确定了原始光敏不育基因突变位点为位于第12染色体上的pms3,即由正常品种农垦58变为光敏不育农垦58S 是pms3上基因突变的结果.还对(农垦58S ×1514)群体做了大量的RAPD 和AF LP 分析,找到并定位了4个与pms3连锁的标记,增加了该区间的分子标记密度.关键词 光敏核不育水稻 基因定位 限制性片段长度多态性(RF LP) 随机扩增多态性DNA(RAPD) 扩增片段长度多态性(AF LP)光敏核不育水稻农垦58S (简称58S )是1973年从晚熟粳稻(Oryza sativa ssp.japonica )品种农垦58(简称58N )中发现的自然突变株[1].该水稻具有在长日条件下不育、短日条件下可育的特点,因而可在短日条件下作不育系的繁殖,在长日条件下用于杂种种子生产.从而为“两系”法杂交稻的培育提供了材料.对于光敏核不育性的遗传已有大量的研究.对数十个杂交组合的分析表明,58S 与大多数粳稻品种杂交,后代育性表现为2对孟德尔基因的分离[2];而58S 与58N 杂交,后代育性表现出1对孟德尔基因的分离[3].因此推测58S 系58N 单基因突变的结果.对光敏不育基因的定位也有报道.张端品等用形态标记基因系的定位分析,认为58S 的一对光敏不育基因与第5染色体上的标记基因大黑矮生(d 21)连锁[4].Zhang 等以58S 转育而成的籼型光敏核不育系32001S 与品种明恢63杂交F 2为作图群体,以RF LP 分子标记进行分析,确定了第3,7染色体上各有一个控制育性的基因位点,且位于第7染色体基因(pms1)的效应远大于第3染色体上的基因(pms2)[5].王风平等人[6]利用与pms1连锁的分子标记对58S 与58N 杂交组合F 2随机群体作RF LP 分析的结果表明,由58N 变为光敏不育的58S 的突变 1998203223收稿,1998210229收修改稿 3国家“八六三”高技术计划和美国洛克菲勒基金会资助项目 33现在厦门大学生物系333工作单位武汉大学生命科学院3333现在中国科学院遗传研究所33333联系人中 国 科 学 (C 辑) 第29卷 第3期SCIE NCE I N CHI NA (Series C ) 1999年6月基因不在pms1区段,即58N 变为58S 不是pms1突变的结果.最近,Mei 等人[7]以58S 分别与“轮回422”和“1514”杂交组合F 2群体为材料作RF LP 分析,确定了在这2个组合中控制光敏不育性的除位于第7染色体上的pms1位点外,还有一个位于第12染色体的新位点(pms3). 仍然不清楚的是:由58N 变为58S 是哪个位点基因突变的结果?本研究确定了由58N 变为58S 的原始光敏不育突变的基因位点,并进一步增加了此位点所在的染色体区段上的分子标记.研究结果为光敏不育基因的高效利用提供了条件,为该基因的分离克隆奠定了基础.1 材料与方法111 实验群体及育性考察实验材料为以58S 分别与“1514”和58N 杂交获得的F 2群体.58S 来源于原始光敏核不育水稻种子,“1514”是从培C115中系统选育而成的粳稻品种.将亲本和F 2群体于1995～1997年水稻生长季节在武汉自然长日条件下种植,以自然结实率和花粉深染率为指标考察育性,并对不育株鉴定短日条件下育性转换特性.112 DNA 抽提和极端集团的制备从田间生长的植株上收获新鲜叶片,采用CT AB 法[8]抽提DNA.从各F 2群体中选取10个高度可育和10个高度不育单株分别组建可育集团和不育集团,供筛选与光敏不育基因连锁的RF LP ,RAPD 和AF LP 标记之用.113 分子标记分析11311 RAPD 分析 随机扩增多态性DNA (RAPD )分析共用引物1047个,其中1010个购自美国Operon 公司(OPA ～OPZ 系列引物490个,OPAA ～OPAZ 系列引物520个),37个(RA 系列)为本室自己合成.按William 等人[9]的方法将所有1047个引物对(58S ×1514)杂交组合F 2可育集团和不育集团作单引物RAPD 分析,还以本室合成30个引物和9个Operon 引物组成710对引物组合作双引物RAPD 分析.于紫外灯下从凝胶中切出在可育集团和不育集团间表现出特异扩增的DNA 片段(阳性片段),用Pharmacia 公司Sephaglas T M bandprep kit 回收,Invitrogen original T A cloning kit 克隆.11312 AF LP 分析 扩增片段长度多态性(AF LP )分析共选用了266对Eco R Ⅰ+3和Mse Ⅰ+3的引物,AF LP 反应参照Vos 等人[10]方法进行.简述如下:取1.25μg 水稻总DNA 用Eco R Ⅰ(5U )和Mse Ⅰ(5U )消化,将消化产物与限制性内切酶接头(adapter )连接,用磁珠吸附Eco R Ⅰ酶切片段,以Eco R Ⅰ+1和Mse Ⅰ+1引物作预扩增,扩增产物即为AF LP 反应模板.对模板用Mse Ⅰ+3和[γ232p ]ATP 标记的Eco R Ⅰ+3进行选择性扩增,将扩增产物作聚丙烯酰胺变性凝胶电泳,烘干胶,放射自显影.对扩增出现的阳性片段,根据X 光片上的位置从胶中挖出DNA ,用原引物再作PCR 扩增,琼脂糖凝胶电泳,以Sephaglas T M bandprep kit 回收,用5′Prime 23′Prime 公司的G eneral contractor T M DNA cloning system kit 克隆.11313 RF LP 分析 每样本取2.5μg 总DNA ,用6～21种限制性内切酶消化.DNA 的消化、电泳、转膜和分子杂交均参照本室实验方法进行[11].第3期梅明华等:农垦58S 光敏不育基因突变位点的确定及pms3区间的进一步作图311 2 结果211 58S光敏不育突变基因位点及遗传效应图1 长日条件下(N ongken 58S ×58N )组合F 2群体的育性分布(武汉,1995)21111 58S 与58N 杂交F 2群体育性分离 在1995年武汉自然长日条件下,173株的育性呈不连续分布(图1),可育株(自然结实率>45%)和不育株(自然结实率<20%)呈典型的单基因遗传分离(χ2=0.002,P >0.90).于1997年对该组合120株群体育性分离再次考察得到了类似结果(χ2=0.011,0.75<P <0.90).这种典型的单基因分离与已有报道完全一致[2,3].21112 58S 光敏不育突变基因位点的确定 Mei 等人1)从康乃尔大学和日本水稻基因组计划(RG P )已发表的2张水稻高密度分子标记连锁图[12,13]上选了306个RF LP 探针,对(58S ×1514)和(58S ×轮回422)2个F 2群体的极端集团分析共鉴定出33个阳性标记,其中9个来自第7染色体,24个来自第12染色体,与这些标记连锁的光敏不育基因分别为pms1和pms3.前已提及,王风平等人[6]的研究结果表面58S 与58N pms1位点上的等位基因相同.图2 光敏不育pms3位点在分子标记连锁图上的位置F3,V4为用AF LP 技术获得的标记,A U1021500,R A27+R A322300为用R AP D 技术所获得的标记.其余为RF LP 标记,其位置参照M ei 等人[7]为了确定58S 突变基因的位置,将上述源于第12染色体的全部阳性标记与经21种限制性内切酶消化的58S 与58N 亲本DNA 作RF LP 分析发现,R2708和R643两个探针与Dra Ⅰ,Bgl Ⅱ和Sca Ⅰ等限制性内切酶组合可揭示58S 与58N 之间多态性,R2708检测的带型表现共显性,而R643呈显性(58N有带,58S 无带).用这些探针/酶组合分析(58S ×58N )F 2群体的2个极端集团,检测到极端集团间的多态性,表明引起58S 与58N 间育性分离的基因位点与R2708和R643连锁.将R2708和R6432个标记对(58S ×58N )F 2群体中选出的极端不育株作RF LP 分析,在37个不育株中,R2708检测到7株杂合,R643检测也仅这7株有带.由于R2708和R643B 在RG P 图中位置相同[13],我们推测R643检测到的这7棵有带植株也是杂合体,即2个标记位点在37株中呈共分离.以极大似然法[14]计算得2个标记位点与第12染色体上不育基因的距离均为9.56cM ,该值与用(58S ×1514)F 2算得的结果(1995年数据为9.54cM ,1996年数据为8131cM )一致[7].据此我们推测,引起(58S ×58N )组合育性分离的位点即为我们以前所鉴定的pms3位点,其位置如图2所示.312 中 国 科 学 (C 辑)第29卷21113 pms 3的效应分析 按R2708位点3种RF LP 基因型分组,对(58S ×58N )F 2群体120株的育性考察结果进行了单因子的方差分析,结果表明,以自然结实率和花粉深染率为育性指标,R2708位点3种基因型间育性差异均达极显著水平(表1).进一步将3种基因型的育性平均值(表2)比较可以看出,R2708标记位点为58S 带型纯合的基因型育性很低,该位点为58N 带型纯合的基因型高度可育,而杂合基因型则为半可育.还应指出的是,由于标记与育性基因的距离较远而发生交换,上述分析比较显然低估了该基因的效应.表1 用与pms3连锁的R2708分子标记基因型分组对(58S ×58N )F 2群体育性作单因子方差分析a )育性指标效应均方误差均方F P 花粉育性38816.52754.1651.470.0001自然结实率42656.5401.70106.120.0001 a )效应自由度为2,误差自由度为117表2 按R2708标记基因型分组估算pms3育性基因位点在(58S ×58N )F 2群体(120株)的遗传效应a)R2708基因型株数花粉深染率/%(平均值±标准差)自然结实率/%(平均值±标准差)112811.40±27.577.73±17.51125761.06±29.1359.48±23.85223580.24±24.3880.03±14.20 a )11,58S 带型纯合体;22,58N 带型纯合体;12,杂合体212 pms 3区段的进一步作图由于在以前的研究中我们已经用尽了从2张分子标记连锁图上所能获得的RF LP 标记,但pms3区段上的标记仍很稀疏[7],我们进行了大规模的RAPD 和AF LP 分析.21211 RAPD 筛选 在对(58S ×1514)组合进行RAPD 分析的1047个单引物中,有8个引物在可育集团和不育集团中扩增出多态性片段;在对此组合进行RAPD 分析的710对双引物中,筛选到6对引物在2个集团之间扩增出多态性片段.将上述阳性片段回收、克隆作RF LP 探针,与6种限制性内切酶消化的该组合的2个极端集团及其亲本杂交作RF LP 分析,结果表明,OPAU1021500和RA27+RA322300两个克隆检测的RF LP 可能与光敏不育基因连锁.其余RAPD 片段克隆作RF LP 探针,在亲本间检测不到多态性.21212 AF LP 筛选 在对(58S ×1514)组合2个集团及其亲本进行筛选的266对AF LP 引物中,253对扩增出清晰可读的带,每对引物平均扩增出可读带约40条.230对引物在亲本间扩增出多态性带,其中有20对引物在2个集团中扩增出差异,并相应地获得了20个阳性克隆.以这些阳性克隆作RF LP 分析,12个克隆为单拷贝或低拷贝,4个克隆为多拷贝,4个克隆为重复序列.将12个单拷贝或低拷贝克隆再次做RF LP 分析,6个克隆在亲本间检测到多态性,其中2个克隆(编号F3和V4)在2个集团之间呈现差异,即可能与光敏不育基因连锁.21213 阳性片段与光敏不育基因位点的距离 用上述由RAPD 和AF LP 分析获得的阳性标记分析1995年考察的(58S ×1514)组合F 2中的52个极端不育株,按Zhang 等人[5]的方法根据极端不育株中标记基因型计算各标记位点与光敏不育基因的遗传距离(表3).根据52个不育株中的重组推测,这4个克隆片段均与pms3连锁,并位于该基因位点的同侧(图2).第3期梅明华等:农垦58S 光敏不育基因突变位点的确定及pms3区间的进一步作图313 表3 利用(58S ×1514)F 2群体中高度不育株估算RAPD 和AF LP 标记与第12染色体上光敏不育基因(pms3)之间的遗传距离分子标记交换值/%遗传距离/cM AU10215009.61±2.899.73RA27+RA32230018.27±3.7919.15F35.77±2.28 5.80V 47.69±2.617.753 讨论本研究的主要结果是确定了原始光敏不育基因突变位点为位于第12染色体上的pms3,即由正常品种58N 变为光敏不育的58S 是pms3上基因突变的结果.用58S 与58N 配组作光敏不育基因定位难度较大.因为从理论上讲,58S 是58N 单个位点突变的产物,二者应仅在光敏不育基因突变位点有差异,而基因组的其余部分相同.但实际上,58S 和58N 在株高、生育期等性状上存在明显差异,原因是,在长期种植过程中,正常品种58N 产生了多种变异类型,用RF LP 分析可检测到多条染色体上DNA 多态性[6],从而使本研究得以用58S ×58N 组合分析定位突变基因pms3.目前已报道的光敏不育基因定位已涉及到第3,5,7和12等染色体[4,5,7].然而,在绝大多数杂交后代中,育性表现为1对或2对主基因的分离[2,3].看来,不同的不育系中光敏不育基因位点可能很不相同.例如,尽管32001S 是以58S 作为不育基因供体培育而成的,但根据现有分析结果,二者的育性位点就有较大的差别:58S 中位于第7染色体上的不育基因与32001S 中的不育基因位点pms1相同,但是32001S 在第12染色体上不存在与58S 相应的不育基因[5],而在32001S 中发现的第3染色体上的不育基因pms2,在58S 却检测不到[7].还有证据表明32001S 在第12染色体上pms3区段的基因型与58S 不同而与其籼稻亲本相同(本室未发表的结果),58S 第12染色体上的不育基因并未导入到32001S 中去.另外,(32001S ×明恢63)组合在第3染色体上pms2区域存在严重的偏分离现象[5].因此我们估计这一不育基因可能与籼粳杂交有关.因此,同为两位点的遗传行为,涉及到的位点却不相同.以58S 为供体培育光敏不育系并不意味着58S 中的2对不育基因的全套转移,新的不育系甚至可以不要原始的光敏不育突变基因本研究的另一个主要目的是进行pms3区间的进一步作图.pms3的位置在康乃尔和RG P 图上均为标记稀疏区域.尽管我们进行了大规模的RAPD 和AF LP 分析,也得到了不少的多态性扩增片段,但将其转换为RF LP 后所获得的阳性标记不多.所得到的阳性标记虽然使该区间附近的标记密度有所增加,但没有一个标记较已定位的RF LP 标记与pms3的连锁更为紧密,pms3区间仍旧是标记稀疏区域.看来此区段上单拷贝序列不多,这是进一步研究作该基因的分离克隆所需要解决的.参 考 文 献1 石明松.对光照长度敏感的隐性雄性不育水稻的发现与初步研究.中国农业科学,1985,5(2):44～48314 中 国 科 学 (C 辑)第29卷2 靳德明.光敏核不育性的遗传基础.见李泽炳等主编.光敏感核不育水稻育性转换机理与应用研究,武汉:湖北科学技术出版社,1995.181～2523 梅明华,李泽炳.粳稻品种中掩盖光敏核不育性的主效恢复基因分析.作物学报,1995,21:95～1014 张端品,邓训安,余功新,等.农垦58S 光敏感雄性不育基因的染色体定位.华中农业大学学报,1990,9:407～4195 Zhang Q ,Shen B Z ,Dai X K,et ing bulked extremes and recessive class to map genes for photoperiod sensitive genic male sterility in rice.Proc Natl Acad Sci US A ,1994,91:8675～86796 王风平,梅明华,徐才国,等.光敏不育水稻农垦58S 与正常农垦58在pms1区段无育性基因分离.植物学报,1997,39:922～9257 M ei M H ,Dai X K,Xu C G,et al.M apping and genetic analysis of the genes for photoperiod sensitive male sterility in rice using the original mutant N ongken 58S.Crop Sci ,in press8 Murray M G,Thom ps on W F.Rapid is olation of high m olecular weight plant DNA.Nuc Acids Res ,1980,8:4321～43259 W illiam A ,S tephen J S ,R obert W F ,et al.DNA polym orphisms am plified by arbitrary primers are useful genetic markers.Nuc Acids Res ,1990,18:6531～653510 V os P ,H ogers R ,Bleeker M ,et al.AF LP :a new technique for DNA fingerprinting.Nuc Acids Res ,1995,23:4407～441411 Liu K D ,W ang J ,Li H B ,et al.A genome 2wide analysis of wide com patibility in rice and the precise location of the S 5locus in them 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长粒籼粳杂交稻浙杭优K202_的选育与应用
2148㊀㊀2023年第64卷第9期收稿日期:2023-02-03基金项目:浙江省农业新品种选育重大科技专项(2021C02063-1);杭州市科技发展计划(202203B05)作者简介:王林友(1978 ),男,浙江温岭人,副研究员,硕士,主要从事杂交水稻育种工作,E-mail:ly217wang@㊂通信作者:蒋根水(1966 ),男,浙江杭州人,高级农艺师,本科,从事水稻育种和农技推广工作,E-mail:jgs9179@㊂文献著录格式:王林友,俞斌,葛常青,等.长粒籼粳杂交稻浙杭优K202的选育与应用[J].浙江农业科学,2023,64(9):2148-2151.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20230642长粒籼粳杂交稻浙杭优K202的选育与应用王林友1,俞斌2,葛常青3,李新敏3,洪晓富1,祁永斌1,王建军1,沈建勋4,蒋根水3∗(1.浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州㊀310021;2.杭州市农业技术推广中心,浙江杭州㊀310020;3.杭州种业集团有限公司,浙江杭州㊀310020;4.杭州市原种场,浙江杭州㊀311115)㊀㊀摘㊀要:浙杭优K202是由浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所和杭州种业集团有限公司合作选育的三系籼粳杂交水稻,由长粒型晚粳稻不育系浙杭K2A 和广亲和偏籼型恢复系浙杭恢F1902配组而成,2022年通过福建省品种审定(闽审稻2022015)㊂浙杭优K202具有高产稳产㊁转色好㊁米质优㊁适应性较广等特点,适合在福建㊁浙江㊁江西㊁苏南等长江中下游稻区作中稻种植㊂本文对该组合的品种特性㊁栽培和种子生产技术作了介绍㊂关键词:籼粳杂交稻;浙杭优K202;转色;高产;选育中图分类号:S511㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2023)09-2148-04㊀㊀籼粳亚种间杂种优势直接利用已成为当今水稻超高产育种研究的重要手段和方法,籼粳杂交稻新组合不断推出,这些组合大都采用粳不籼恢的配组方式,杂种优势非常明显,普遍表现为植株高大㊁茎秆粗壮㊁穗大粒多,同时继承了母本粳稻的优良株型和耐早衰等特性,具有叶姿挺拔㊁株型紧凑㊁耐肥抗倒㊁抗逆性较强㊁后期青秆黄熟㊁食味较优等特点[1-4]㊂但此类组合大部分感光性较强,生育期偏长,适应性较窄;叶色较深,后期转色差;着粒密度高,灌浆慢或二次灌浆,进而影响外观品质,且易发稻曲病;谷粒以团粒型为主,同质化严重㊂而株型偏籼㊁长穗长粒㊁灌浆顺畅㊁转色好㊁适应性广的组合少之又少[5-6]㊂基于以上背景,项目组在前期强感光大穗型圆粒籼粳杂交稻的研究基础上,通过选育转色好㊁优质长粒型不育系和早熟㊁长穗长粒型恢复系来培育偏籼型长粒籼粳杂交稻,以期实现上述目标㊂项目组利用自育保持系浙04B [7]和引进的优质长粒型晚粳稻嘉禾212,采用杂交㊁辐射诱变㊁回交等手段选育出带浅黄色叶色标记的浙杭K2B,后经连续多代回交和置换,选育出了优质㊁长粒㊁抗病㊁带叶色标记的晚粳稻三系不育系浙杭K2A㊂在恢复系选育上,以多穗长粒型广亲和长粒恢复系K 306093为母本,以广亲和大穗型恢复系浙恢818为父本,通过常规杂交技术将双亲的多穗㊁大穗㊁长粒等特性有机地结合起来,于2017年选育出了长穗长粒㊁配合力较强的新型大穗型籼粳中间型恢复系浙杭恢F1902,再与浙杭K2A 配组,育成了综合农艺性状优良的超高产偏籼型长粒籼粳杂交稻新组合浙杭优K202㊂经近年多点试种及示范,该组合表现长势繁茂㊁高产稳产㊁叶色浅绿㊁长相清秀㊁茎秆粗壮㊁熟期较早㊁长穗长粒㊁灌浆通畅㊁后期转色好,好管易种,米饭兼有籼稻的松软风味和粳稻的柔软口感,综合农艺性状优良,应用前景看好㊂1 选育过程1.1㊀亲本来源㊀㊀不育系浙杭K2A,是浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所和杭州种业集团有限公司合作选育的BT 型长粒晚粳稻三系不育系,系以浙04A 为母本,以浙04B 和嘉禾212的杂交F 1再与嘉禾218杂交获得的F 1干种子经60Coγ射线350Gy 辐射后系选获得浙杭K2B 为父本,经测交㊁连续多代回交和置换转育而成,于2015年定型,2020年通过浙江省品种审定,审定编号:浙审稻(不育系)2020015㊂具有株型紧凑,带浅黄色叶色标记㊁长相清秀㊁米质优㊁抗病性较强㊁育性稳定㊁开花习性好㊁易制种等特点㊂恢复系浙杭恢F1902是由多穗型长粒广亲和恢复系K306093和大穗型广亲和恢复系浙恢818杂交选育而成的广亲和偏籼型恢复系,于2017年定型㊂具有茎秆粗壮㊁穗大粒多㊁抗稻瘟病㊁配合力强㊁熟期早等特点㊂1.2㊀选育经过㊀㊀2013年在杭州以K306093为母本,以浙优18的恢复系浙恢818为父本杂交,翌年春季在海南陵水种植F1,表现植株较高,穗型较大但有退化,去杂后混收,2014年夏季在杭州直播种植F2,成熟后混收,2015年春季在海南加代F3,同年夏季在建德种植F4选种群体,分离较大,成熟期经抗病㊁农艺性状㊁结实率筛选,获得优良单株49份㊂2016年春季在海南用浙杭K2A与上述49个株系分别测交,正季在海宁观察测交F1杂种优势,其中测交组合浙杭2Aˑ252026杂种优势明显,单株产量达76.19g,单穗重9.52g,株高128cm,株型松散适中,为叶下禾型,抽穗期比甬优1540早3~ 4d,主穗可达840粒,穗型较长,谷粒饱满,粒型较长,外观米质好㊂此时父本已加代至F6,基本稳定㊂2017年春季在海南同浙杭K2A开展小制种,恢复系未见进一步分离,定名为浙杭恢F1902,组合定名为浙杭优K202,2017 2018年在福建浦城㊁建瓯㊁福鼎㊁龙岩㊁福州等多点进行品比试验,2019年开始参加福建省中稻组区域试验,2021年续试㊁同步生产试验,于2022年获得福建省品种审定(审定编号:闽审稻20220015)㊂2022年在江西㊁江苏㊁浙江开展引种试验,备案报审中㊂2㊀产量表现2019年福建省中稻组区试,浙杭优K202平均产量9.28t㊃hm-2,比对照Ⅱ优3301增产1.5%; 2021年续试,浙杭优K202平均产量9.40t㊃hm-2,比对照Ⅱ优3301增产6.9%;2a区域试验平均产量9.34t㊃hm-2,比对照Ⅱ优3301增产4.1%(表1)㊂在近年各地的展示示范中,浙杭优K202表现出较高的产量潜力,2022年浙江省引种多点试验,平均单产9.59t㊃hm-2,比对照甬优1540增产8.0%;2022年浙江浦江黄宅镇乡6.67 hm2示范方经实割测产,平均单产10.88t㊃hm-2; 2022年浙江余杭瓶窑镇6.67hm2示范方,平均单产11.76t㊃hm-2,比同田种植的甬优1540增产明显;2022年江西鄱阳4.33hm2示范方经实割测产,平均单产12.30t㊃hm-2㊂表1㊀浙杭优K202区试产量及主要农艺性状表现年份组合产量/(t㊃hm-2)生育期/d有效穗/(万㊃hm-2)成穗率/%株高/cm穗长/cm每穗总粒数每穗实粒数结实率/%千粒重/g2019浙杭优K2029.28142.013.370.2118.122.3283.4232.282.124.1Ⅱ优33019.14142.413.867.6122.225.2213.7193.390.129.3 2021浙杭优K2029.40141.413.363.6124.222.4270.2217.180.424.7Ⅱ优33018.79142.414.773.9128.425.3179.8154.185.730.0平均浙杭优K2029.34141.713.366.9121.222.4276.8224.781.324.4Ⅱ优33018.97142.414.370.8125.325.3196.8173.787.929.73㊀特征特性3.1㊀农艺性状㊀㊀浙杭优K202长势繁茂,株型松散适中,剑叶挺直,叶色浅绿,长相清秀,茎秆粗壮,分蘖力中等,穗型较大,穗型长弯,结实率高,灌浆顺畅,后期转色好,青秆黄熟,谷色黄亮,无芒,粒型略长㊂据福建省2a中稻组区试结果,全生育期141.7d,比对照Ⅱ优3301早熟0.7d;有效穗13.3万㊃hm-2,穗长22.4cm,每穗总粒数276.8粒,千粒重24.4g,结实率81.3%,平均株高121.2cm(表1)㊂3.2㊀抗性㊀㊀经福建省农业科学院植物保护研究所等单位2019㊁2021年苗期室内人工接菌鉴定,浙杭优K202的2a稻瘟病平均抗性分别为感(S)㊁高感(HS);2a稻瘟病综合指数3.2,穗损失率最高级为5级,综合评价为高感(HS)稻瘟病㊂经浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所2022年抗性鉴定,浙杭优K202平均叶瘟5.0级,穗瘟发病率5级,穗瘟损失率1级,综合指数3.3,评价为中抗稻瘟病;白叶枯病最高级5级,中感白叶枯病㊂3.3㊀稻米品质㊀㊀据福建省中稻组区试,经农业农村部稻米及制2150㊀㊀2023年第64卷第9期品质量监督检验测试中心2019年检测,浙杭优K202整精米率65.3%,胶稠度72.0mm,直链淀粉含量14.8%,碱消值6.2级,垩白度1.8%,透明度2级,米质达到部颁二等优质标准(表2)㊂表2㊀浙杭优K202稻米品质指标组合糙米率/%精米率/%整精米率/%粒长/mm长宽比垩白粒率/%垩白度/%透明度/级碱消值/级胶稠度/mm直链淀粉含量/%部标(等级)浙杭优K20281.674.265.3 5.8 2.411.0 1.82 6.272.014.8二等Ⅱ优330181.673.557.3 6.6 2.844.07.92 5.082.022.8普通3.4㊀籼粳属性㊀㊀经19对InDel引物对浙杭优K202进行籼粳属性分子标记检测(图1),浙杭优K202的父本浙杭恢F1902的粳型基因频率是0.222,属籼稻,母本浙杭K2A的粳型基因频率是0.889,属粳稻,浙杭优K202的粳型基因频率是0.528,属中间型,表明浙杭优K202是典型的粳不籼恢型籼粳杂交稻㊂1 籼稻测验品种9311;2 粳稻测验品种日本晴;3㊁4 浙杭K2A;5㊁7 浙杭优K202;6㊁8 浙杭恢F1902㊂图1㊀InDel引物R1M37对浙杭优K202及其亲本的籼粳属性鉴定3.5㊀适宜区域㊀㊀浙杭优K202适宜在福建稻瘟病轻发稻区作中稻种植,以及在浙江㊁江西㊁苏南等长江中下游相似稻区作中稻种植㊂4㊀栽培技术4.1㊀适期稀播,短龄壮秧㊀㊀参考当地中稻播种时间,可略作推迟,秧苗田播种量以150kg㊃hm-2为宜,大田用种量一般15.0~22.5kg㊃hm-2,药剂浸种消毒,培育壮秧㊂机插育苗每盘播种量以50~60g为宜,秧苗叶龄3.0~3.5叶,秧龄控制在20d以内㊂秧田肥水双促,多效唑促蘖㊂4.2㊀匀株浅插,宽行稀植㊀㊀手工插秧宜采用宽行窄株,双本浅插的种植方式,栽插距离20.0cmˑ30.0cm㊂高速插秧机一般机插距离30.0cmˑ22.0cm,约15万丛㊃hm-2,基本苗控制在30万㊃hm-2以内㊂4.3㊀科学肥水管理㊀㊀浙杭优K202早生快发,氮肥利用率高,不需要较高肥力即可获得高产,应控制氮肥用量,且氮肥施用以早期为主,做到重前控后㊂前期施足基肥,移栽后7d施尿素75kg㊃hm-2,隔4~5d再施尿素150kg㊃hm-2㊁氯化钾150kg㊃hm-2㊂水分管理上,前期湿润灌溉促分蘖,每丛13个左右分蘖时及时隔田,此后间隙灌溉,孕穗至始穗期保持5~10cm水层,后期干湿交替,保叶养根,确保籽粒充分灌浆,切忌过早断水,防止早衰㊂4.4㊀病虫害防治㊀㊀山区种植应加强防治稻瘟病,在分蘖期和破口期各防治一次,喷施20%三环唑1.5kg㊃hm-2或5%真菌净稀释1000倍喷施㊂始穗前后务必防治稻曲病2次,加强螟虫及后期褐稻虱防治㊂5㊀制种技术母本浙杭K2A感光性强,浙北夏季播始历期为(98ʃ3)d,花粉败育彻底,不育性稳定,花时较早,晴天盛花期在10:50 11:20,单朵小花开颖时间45~60min,内外颖张开角度为35ʎ~ 40ʎ,柱头较大,异交习性较好㊂父本浙杭恢F1902穗型大,花粉量足,熟期较早,在浙北夏季播始历期约76d㊂根据近年摸索,该组合适宜在浙北和上海一带选择自然隔离较好㊁风小㊁土壤肥沃的田块制种㊂5.1㊀确定播差㊁适时播种㊀㊀在浙北地区制种,根据双亲的生长发育特性,采用双期父本模式,分别于6月17日㊁6月22日播种,母本于5月25日播种,播差为23~28d㊂秧田和本田在播种和移栽前30d灌水浸泡,让落地谷充分发芽后再翻耕,以防混杂㊂本田母本用种量22.5~30.0kg㊃hm-2,父本用种量4.5~6.0kg㊃hm-2,父母本秧龄控制在25d以内㊂5.2㊀培育带蘖壮秧㊀㊀净化土壤后施底肥,复合肥375kg㊃hm-2;稀播,3叶1心时施断奶肥,尿素112.5kg㊃hm-2;拔秧前3~4d施起身肥,尿素150kg㊃hm-2,保证移栽时带1~2个分蘖㊂5.3㊀合理行比㊁插足基本苗㊀㊀父母本的行比采用1ʒ8为宜,父母本间距约30.0cm㊂母本手插秧插种密度为16.7cmˑ16.7cm,2~3本插,约32.0万丛㊃hm-2;父本株距约27.0cm,多本插,约2.5万丛㊃hm-2㊂5.4㊀肥水管理与病虫害防治㊀㊀为使母本有足够的颖花数,父本有充足花粉量,前期要施足基肥,移栽后及时追肥,全生育期用纯氮180~190kg㊃hm-2,合理配施磷钾肥;在水分管理上做到前期浅水灌溉,封行后及时晒田,孕穗期薄水养胎,后期干干湿湿,加强螟虫㊁褐飞虱等病虫害防治㊂5.5㊀花期预测与调整方法㊀㊀浙杭优K202父母本分属籼稻和粳稻,光温反应不一样,在确定播差后,后期的花期预测和调整非常关键㊂通常以Ⅵ期前父本比母本早1~2期,始穗父本比母本1~2d为准,在幼穗发育的Ⅳ期前要隔天定点剥查父母本幼穗发育进程,发现花期不遇及时采取措施调控双亲的发育进程㊂5.6㊀九二〇施用与赶粉技术㊀㊀适时适量施用植物生长调节剂九二〇是取得制种高产的关键因素,植物生长调节剂九二〇总使用量300~360g㊃hm-2,分2次对全田父母本同时喷施,每次占总用量的50%,第1次在母本抽穗5%时喷施;第2次和第1次间隔1d㊂母本浙杭K2A,柱头不外露,花时集中,赶粉时要密切关注母本开花状态,坚持 母开赶粉 原则,在母本始花30%㊁盛期㊁尾花3个阶段分别人工赶粉1次㊂5.7㊀严格去杂,及时收割㊀㊀在自然隔离的基础上,全生育期要严格多次去杂㊂母本带浅黄色叶色标记,抓住表达最为明显的苗期,从秧苗圃里及时去掉其他叶色株,全生育期坚持去杂,特别在始穗前彻底去除异株,赶粉结束后及时割去父本,灌浆期和收割前加强对母本中可育株的去杀力度,适时收割,防止机械混杂,确保种子质量㊂参考文献:[1]㊀宋昕蔚,林建荣,吴明国.水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究进展与展望[J].科学通报,2016,61(35):3778-3786.[2]㊀吴明国,林建荣,宋昕蔚,等.籼粳亚种间杂交水稻新组合春优84的选育[J].杂交水稻,2014,29(2):19-21.[3]㊀王林友,王建军,张礼霞,等.杂交稻浙优18特征特性及栽培技术[J].浙江农业科学,2013,54(4):364-366.[4]㊀宋昕蔚,林建荣,吴明国.超高产籼粳杂交稻春优927的选育及其栽培制种技术[J].中国稻米,2019,25(6):103-105.[5]㊀马荣荣,许德海,王晓燕,等.籼粳亚种间杂交稻甬优6号超高产株形特征与竞争优势分析[J].中国水稻科学,2007,21(3):281-286.[6]㊀陆永法,马荣荣,王晓燕,等.超级杂交稻甬优12超高产株形特征分析[J].分子植物育种,2014,12(4):659-668.[7]㊀王林友,王建军,金庆生,等.抗病㊁早花时高异交率晚粳稻不育系浙04A的选育与利用[J].杂交水稻,2009,24(1):15-19.(责任编辑:王新芳)。
分子标记技术在水稻育种研究中的应用
分子标记技术在水稻育种研究中的应用Sheng摘要:判别水稻育种亲本的籼、粳属性\稻瘟病和白叶枯病的防治都是育种工作的焦点,利用分子标记辅助选育能准确高效鉴定水稻材料的籼粳属性以及选择与改良稻瘟病和白叶枯病的抗性植株,为水稻籼粳亚种间杂种优势的利用以及培育新品种提供了新的方法和手段.关键字:分子标记;籼粳鉴定;InDel;白叶枯病;稻瘟病翻页之后前言水稻是我国最重要的粮食作物, 在长期的栽培驯化过程中，形成了明显的遗传分化，其中籼粳亚种的分化是其分化的主流。
由于籼粳亚种间具较远的遗传关系，两者间的杂种一代比品种间杂种具更大优势，若能成功利用，预计理论产量可超过现有高产品种30% ～ 50%。
要有效利用籼粳亚种间杂种优势，要先正确判别育种亲本的籼粳属性。
传统的鉴定方法易受生长环境影响.以程氏指数法为主的形态学指标的判别需要操作者具有一定的经验,利用DNA 水平分子信息的多态性区分籼粳稻是近年来兴起的新技术，并伴随着水稻基因组学的发展而不断创新［1］。
随着水稻和高产栽培措施的推广, 稻瘟病和白叶枯病等病害呈不断加重的趋势, 已成为水稻生产的主要障碍, 每年都造成严重的经济损失。
水稻对稻瘟病和白叶枯病持久抗性的问题一直未取得突破性的进展。
传统选育方法依赖于抗性鉴定和表型选择, 不仅周期长而且受许多条件的限制。
建立在以DNA多态性为基础的分子标记技术的发展和应用, 为持久抗性的研究提供了一种非常有用的工具［2-3］。
一分子标记辅助育种简介1\选择的前提条件及其优越性作物相关性状特异高效分子标记是MAS操作的关键基础。
MAS成功与否主要决定于准确定位QTL/主效基因的多态性标记遗传图谱、标记与QTL/基因间的紧密连锁程度、标记和基因组间有一定的重组率等［4］。
MAS的最终目标是寻找最感兴趣的等位变异基因和从分离群体中选择最理想的个体，这些个体以植物部分或全基因组等位组成为基础。
分子标记辅助育种选择依据与目标基因紧密连锁的分子标记对目标性状进行间接选择,实现了表现性选择到基因型选择的根本转变,在作物育种中显示出了其独特的优越性,具体表现在可克服性状表现型鉴定的困难\允许早期选择\允许更广泛和更加强度的选择\可进行无破坏性的性状评价与选择\可加快育种进程\提高回交育种效率［5-6］.2 \类型简单重复序列（SSR）是农作物中主要广泛应用的标记方法，重复性好，共显性、可遗传、相对简单便宜，且具高多态性。
水稻9311基因组
水稻9311基因组摘要：一、引言二、水稻9311基因组的研究背景三、水稻9311基因组的测序与组装四、水稻9311基因组的主要特点五、水稻9311基因组对我国农业发展的意义六、结论正文：一、引言水稻是我国重要的粮食作物之一，对保障国家粮食安全和提高农业产值具有重要意义。
近年来，随着生物科技的发展，对水稻基因组的深入研究为提高水稻产量和品质提供了新的途径。
本文将介绍水稻9311基因组的研究背景、测序与组装以及其主要特点，探讨其在我国农业发展中的意义。
二、水稻9311基因组的研究背景为了更好地了解水稻的遗传机制，我国科学家开始对水稻进行基因组测序。
2002年，我国成功完成了水稻籼稻品种9311的基因组测序，这是继人类基因组计划之后，全球完成的第二个基因组测序项目。
三、水稻9311基因组的测序与组装水稻9311基因组的测序采用了Sanger测序法，通过对DNA片段进行测序，最终获得了一个完整的基因组序列。
在此基础上，科学家们通过基因组组装软件对测序数据进行拼接，得到了完整的水稻9311基因组序列。
四、水稻9311基因组的主要特点1.大小：水稻9311基因组的大小约为430百万碱基对，比人类基因组略大。
2.基因数量：水稻9311基因组中包含约50,000个基因，比人类基因组少很多。
3.重复序列：水稻9311基因组中重复序列占比较高，约为45%，这些重复序列可能与水稻的基因表达调控有关。
4.基因家族：水稻9311基因组中存在大量的基因家族，这些基因家族可能与水稻的生长、发育、抗病等性状有关。
五、水稻9311基因组对我国农业发展的意义1.资源利用：水稻9311基因组的完成，为我国科学家提供了宝贵的遗传资源，有助于深入研究水稻的生长发育机制，提高水稻产量和品质。
2.品种改良：通过研究水稻9311基因组，科学家们可以发掘与水稻产量、品质、抗病等性状相关的关键基因，从而指导水稻育种工作，培育出高产、优质、抗病的新品种。
利用SNP 标记进行水稻品种籼粳鉴定
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2022, 48(2): 342-352 / ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9 E-mail: zwxb301@本研究由福建省公益项目(2019R1023-3, 2020R1023007)资助。
This study was supported by the Public Welfare Project of Fujian Province (2019R1023-3, 2020R1023007).*通信作者(Corresponding authors): 杨窑龙, E-mail: yangxiao182@; 叶新福, E-mail: yexinfu@ **同等贡献(Contributed equally to this work)第一作者联系方式: 郑向华, E-mail: zxhua57@; 叶俊华, E-mail: yejunhua1994@Received (收稿日期): 2020-12-01; Accepted (接受日期): 2021-04-26; Published online (网络出版日期): 2021-06-16. URL: https:///kcms/detail/11.1809.S.20210616.1330.004.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.02085利用SNP 标记进行水稻品种籼粳鉴定郑向华1,** 叶俊华2,** 程朝平1 魏兴华2 叶新福1,* 杨窑龙2,*1福建省农业科学院水稻研究所, 福建福州 350018; 2 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室, 浙江杭州 311400摘 要: 亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)分为籼、粳2个亚种, 随着杂交水稻的发展、种间杂种优势的利用, 籼粳之间的界限变得越来越模糊。
中国水稻功能基因组研究进展与展望_肖景华
摘要
功能基因组研究是植物生命科学研究的核心领域之一. 从少数基因的克隆到重要农
关键词
功能基因组 全基因组 SNP 芯片 4D 基因组 水稻育种
艺性状的功能基因组解析, 我国水稻功能基因组研究实现了跨越式发展, 阐明了水稻育种 中的一些重大生物学问题 , 功能基因组的研究为水稻品种改良和育种技术变革奠定了基 础. 着眼未来, 我国科学家提出了继续推进“水稻2020”研究计划, 适时启动水稻4D基因组 的发展建议.
华中农业大学生命科学技术学院, 作物遗传改良国家重点实验室, 武汉 430070 * 联系人, E-mail: xiaojh@ 2015-04-14 收稿, 2015-05-04 接受, 2015-05-22 网络版发表 国家高技术研究发展计划(2012AA10A300)资助
引用格式 : 肖景华 , 吴昌银 , 袁猛 , 等 . 中国水稻功能基因组研究进展与展望 . 科学通报 , 2015, 60: 1711–1722 Xiao J H, Wu C Y, Yuan M, et al. The progress and perspective of rice functional genomics research in China (in Chinese). Chin Sci Bull, 2015, 60: 1711–1722, doi: 10.1360/N972015-00391
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型突变体库、 核心种质资源和高密度的基因表达谱芯 片等功能基因组研究平台 , 发掘和克隆了一批控制 重要农艺性状的具有自主知识产权的功能基因 , 在 重要农艺性状形成的分子网络解析方面取得突破性 进展 , 为水稻基因组选择育种奠定了坚实基础 .1Biblioteka 水稻功能基因组研究的技术平台
利用分子标记辅助选择培育水稻广亲和保持系
利用分子标记辅助选择培育水稻广亲和保持系刘驰;马增凤;秦钢;张月雄;李容柏;黄大辉【摘要】[目的]利用分子标记辅助选择培育水稻广亲和保持系,为水稻籼粳亚种杂种优势利用提供参考.[方法]用4个不育系博A、天A、青A、62A与24个水稻姊妹系杂交,测定其恢保性;同时利用与Sn5紧密连锁的SSR标记GXR6对24个姊妹系进行检测;再通过籼粳测交验证其亲和性.[结果]24个姊妹系中除B11、B13、B14、B15外,其余B1～B10、B12、B 16～B24等20个姊妹系花粉不育度均达100.0％,对4个不育系博A、青A、天A、62A均保持不育.SSR分子标记检测结果显示,B1、B2、B4～B7、B10～B12、B14～B16、B 18～B20、B22、B23等17个姊妹系均携带187R的广亲和基因Sn5;但与日本晴和巴利拉测交验证结果显示,仅B1、B4具有亲和性,B9虽未携带Sn5却具有亲和性,其测交组合F1代植株结实率极显著高于桂B测交的结实率(P＜0.01)而低于测验种自身的结实率(桂B结实率79.79％,日本晴76.87％,巴利拉73.65％),B1、B4和B9属于中亲和力品系.[结论]筛选获得的广亲和保持系B1、B4和B9,可用来改造现有不育系,充分发挥籼粳亚种杂种优势,提高杂交水稻产量,具有较好的应用前景.【期刊名称】《南方农业学报》【年(卷),期】2015(046)003【总页数】5页(P365-369)【关键词】水稻;不育系;广亲和保持系;分子标记辅助选择;籼粳亚种杂种优势【作者】刘驰;马增凤;秦钢;张月雄;李容柏;黄大辉【作者单位】广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室,南宁530007;广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室,南宁530007;广西农业科学院农产品加工研究所,南宁530007;广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室,南宁530007;广西大学农学院,南宁530005;广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室,南宁530007【正文语种】中文【中图分类】S511.035利用分子标记辅助选择培育水稻广亲和保持系刘驰1*，马增凤1*，秦钢2，张月雄1，李容柏3，黄大辉1**（1广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室，南宁530007；2广西农业科学院农产品加工研究所，南宁530007；3广西大学农学院，南宁530005）摘要：【目的】利用分子标记辅助选择培育水稻广亲和保持系，为水稻籼粳亚种杂种优势利用提供参考。
水稻叶片形态相关基因RL3(t)的遗传分析和精细定位
水稻叶片形态相关基因R L ３(t)的遗传分析和精细定位郭旻㊀李荣德㊀姚健㊀朱娟㊀范祥云㊀王伟㊀汤述翥㊀顾铭洪㊀严长杰∗(扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/教育部植物功能基因组学重点实验室,江苏扬州２２５００９;∗通讯联系人,E Ｇm a i l :c j ya n ＠y z u ．e d u ．c n )F i n eM a p p i n g o fG e n e R L ３(t ),R e s p o n s ib l e f o rL e a f S h a peF o r m a t i o n i nR i c e G U O M i n ,L I R o n g Ｇd e ,Y A O J i a n ,Z HU J u a n ,F A N X i a n g Ｇy u n ,W A N G W e i ,T A N G S h u Ｇz h u ,G U M i n g Ｇh o n g,Y A N C h a n g Ｇji e ∗(K e y L a b o r a t o r y o f C r o p G e n e t i c sa n d P h y s i o l o g y o f J i a n g s u P r o v i n c e ,K e y L a b o r a t o r y o f P l a n tF u n c t i o n a lG e n o m i c so f th e M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,C o l l e g e o f A g r i c u l t u r e ,Y a n g z h o uU n i v e r s i t y ,Y a n g z h o u ２２５００９,C h i n a ;∗C o r r e s p o n d i n g au t h o r ,E Ｇm a i l :c j ya n ＠y z u ．e d u ．c n )G U O M i n ,L IR o n g d e ,Y A OJ i a n ,e t a l ．F i n em a p p i n g o f g e n e R L ３(t ),r e s p o n s ib l e f o r l e a f s h a pe f o r m a t i o n i nr i c e ．C h i n JR i c eS c i ,２０１４,２８(５):４５８Ｇ４６４．A b s t r a c t :T w om u t a n t sw i t h r o l l e d l e a v e s ,d e r i v e d f r o mt h e i n d i c a c u l t i v a r ９３Ｇ１１v i a t h e r a d i a t i o no f ６０C o Ｇγr a y i n M ２g e n e r a t i o n ,t e m p o r a l l y d e s i g n a t e da s r l ３(t )Ｇ１a n d r l ３(t )Ｇ２,w e r es e r v e da s m a t e r i a l s f o re x p l o r i n g th e m e c h a n i s m u n d e r l y i n g t h er o l l i n g l e a fc h a r a c t e r i s t i c ．M o r p h o l o g i c a la n a l y s i ss h o w e dt h a t ,t h e s et w o m u t a n t s h a v et y p i c a l l ya d a x i a l l y r o l l e d l e a v e s ．I na d d i t i o n ,w h e n c o m p a r e dw i t hw i l d t y p e ９３Ｇ１１,t h e p l a n t h e i g h t s a n d p a n i c l e l e n gt h so f r l ３(t )Ｇ１a n d r l ３(t )Ｇ２s i g n i f i c a n t l y d e c r e a s e d ,a sw e l l a s t h e s e e d s e t t i n g p e r c e n t a g e ．C y t o l o g i c a l a n a l y s i s s u g g e s t s t h a t t h e r o l l e d l e a f p h e n o t y p em a y b e c a u s e db y t h e c h a n g e o f n u m b e r a n d s i z e o f b u l l i f o r mc e l l s ．G e n e t i c a n a l ys i s i n d i c a t e d t h a t r o l l e d l e a f c h a r a c t e r i s c o n t r o l l e db y a r e c e s s i v e n u c l e a r g e n e ．C r o s s i n g be t w e e n t h e t w om u t a n t s ,t h eF １[r l ３(t )Ｇ１/r l ３(t )Ｇ２]p l a n t s e x h i b i t r o l l e d l e af ,s ug g e s t i n g th e y a r e a l l e li c ．T om a p t h e R L ３(t )g e n e ,a nF ２p o pu l a t i o nw a s g e n e r a t e d b y c r o s s i n g t h e r l ３(t )Ｇ１m u t a n t sw i t h W u y u n j i n g ８a s am a p p i n gp o p u l a t i o n ．B y u s i n g s i m p l e s e q u e n c e r e pe a t (S S R )m a r k e r s a n ds o m en e w d e s i g n e ds e q u e n c et a g g e ds i t e (S T S )m a r k e r s ,R L ３(t )w a s i n i t i a l l y m a p p e di nt h er e gi o n b e t w e e nt h eS T S m a r k e r M ３Ｇ４５a n dt h eS S R m a r k e rRM ６６７６w i t ht h e g e n e t i cd i s t a n c e so f５．５c M a n d４．４c M ,r e s p e c t i v e l y ,o n t h e l o n g a r mo f c h r o m o s o m e３．F u r t h e r m o r e ,w i t ht h ee n l a r g e d p o p u l a t i o na n d m o r ed e v e l o p e dS T S m a r k e r s ,R L ３(t )g e n ew a s f i n a l l y d e l i m i t e d t o a ４６Ｇk b l o n g r e g i o n g o v e r n e db y t h eS T Sm a r k e r sS ３Ｇ３９a n dS ３Ｇ３６．K e y w o r d s :r i c e (O r y z a s a t i v a L ．);r o l l e d l e a f ;R L ３(t );g e n em a p p i n g 郭旻,李荣德,姚健,等．水稻叶片形态相关基因R L ３(t )的遗传分析和精细定位．中国水稻科学,２０１４,２８(５):４５８Ｇ４６４．摘㊀要:利用６０C o Ｇγ射线辐射籼稻品种９３Ｇ１１,获得了两份卷叶突变体r l ３(t )Ｇ１和r l ３(t )Ｇ２.与野生型９３Ｇ１１相比,两个突变体叶片显著内卷,株高降低,穗长变短,并且结实率降低.细胞学分析表明,突变体叶片中泡状细胞数量的减少和形态的改变,可能是导致叶片卷曲的原因之一.遗传分析和等位性测验表明突变体受一对隐性核基因控制,且r l ３(t )Ｇ１和r l ３(t )Ｇ２等位.以卷叶突变体r l ３(t )Ｇ１与武运粳８号杂交的F ２分离群体作为定位群体,利用S S R 标记和新发展的S T S 标记,将R L ３(t )基因初步定位于第３染色体长臂上S T S 标记M ３Ｇ４５和S S R 标记R M ６６７６之间,遗传距离分别为５．５和４．４c M .进一步扩大定位群体,结合新发展的S T S 分子标记,最终将该卷叶基因定位在S T S 标记S ３Ｇ３９和S ３Ｇ３６之间,该区段物理距离为４６k b.关键词:水稻(O r yz a s a t i v a L ．);卷叶;R L ３(t );基因定位中图分类号:Q ７８６;S ５１１ ０３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:１００１Ｇ７２１６(２０１４)０５Ｇ０４５８Ｇ０７㊀㊀叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片的形态与水稻的光合作用效率密切相关,进而影响水稻产量的形成.近年来,袁隆平等育种家提出只有将杂种优势利用和理想株型相结合,才能进一步提高水稻产量[１,２].叶片的形态是理想株型的重要指标之一,而叶片的适度卷曲有利于保持其直立,改善群体内部的透光环境,为群体尽可能多地吸收光能建立一个良好的平台[３Ｇ５].收稿日期:２０１４Ｇ０１Ｇ１７;修改稿收到日期:２０１４Ｇ０３Ｇ０６.基金项目:国家自然科学基金资助项目(３１１７１１５８);农业部转基因专项(２０１１Z X ０８００９Ｇ００３Ｇ００５);江苏省自然科学基金资助项目(B K ２０１２６８４);江苏省六大人才高峰项目;江苏高校优势学科建设工程资助项目.８５４中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i ),２０１４,２８(５):４５８－４６４h t t p://w w w．r i c e s c i ．c n D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ７２１６．２０１４．０５．００２㊀㊀由于叶片的形态㊁大小对塑造水稻理想株型十分重要,近年来科学家们利用突变体对水稻叶片形成的分子机理进行了广泛的研究.到目前为止,已经克隆了许多调控叶片形态,特别是叶片卷曲的基因,并分析了其分子功能[６].S L L１/R L９[７,８]基因属于K A N A D I基因家族转录因子.该基因突变后,远轴面叶肉细胞的程序性死亡失败,导致远轴面细胞的分化被抑制,从而导致突变体叶片内卷.水稻R O C５基因[９]和拟南芥基因G L A B R A２编码具有同源的亮氨酸拉链结构域的蛋白,它对泡状细胞的发育具负调控作用.该基因被敲除以后,会导致泡状细胞的体积增加,最终导致叶片近轴面卷曲.A C L１基因编码一个功能未知的蛋白,该基因突变以后,表达量反而比野生型高,突变体泡状细胞数量增加,体积变大,导致叶片的远轴面弯曲[１０].S R L１基因编码一个糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,该基因通过抑制编码H＋Ｇ三磷酸腺苷酶亚族和H＋Ｇ焦磷酸酶基因的表达来抑制泡状细胞的形成,该基因突变以后,远轴面的泡状细胞数量会增加,最终导致远轴面弯曲,形成半卷的水稻叶片[１１].A D L１基因编码一个类钙蛋白酶Ｇ半胱氨酸酶[１２],该基因发生突变以后,HDＧZ I PⅢ(C l a s sⅢH o m e o d o m a i nＧl e u c i n e Z i p p e r)基因表达量在突变体成熟叶片中增加,而HDＧZ I PⅢ基因是叶背腹向发育的关键基因,它们在叶的腹面表达.A D L１基因突变之后,本来应该只在远轴面出现的泡状细胞出现在了整个叶片上,导致突变体叶片近轴面弯曲.N D１基因编码一个纤维素合成酶Ｇ类似物D４[１３],该基因突变以后,突变体茎里的薄壁组织细胞壁异常加厚,一些壁里面充满了高电子密度的材料,这些改变可能使突变体的叶片变窄和变卷.R L１４基因属于２O GＧF e(Ⅱ)氧化膜超家族,编码黄酮醇合酶,该基因发生突变以后,影响厚壁细胞及叶肉细胞次生壁的形成,从而影响了水分的运输,进而使得突变体泡状细胞和气孔复合体面积变小,最终导致叶片折叠或内卷[１４].根据已有的研究,目前克隆的控制水稻叶片形态的基因之间的关系仍然不明.控制卷叶发育的路径究竟是一条还是多条,已经克隆到的基因是在不同的生理途径中发挥作用还是位于同一条途径的上下游,目前还不清楚.这就需要克隆更多的与叶片形态发育相关基因,完善叶片发育的遗传网络,进一步阐明叶片发育调控的分子机理[１５Ｇ１７].本研究从籼稻９３Ｇ１１为背景的突变体库中筛选到两份卷叶突变体材料,进行了突变体的形态分析和基因定位研究,以期为进一步克隆该基因,构建叶片发育调控的遗传网络奠定坚实的基础.１㊀材料与方法１．１㊀水稻材料利用６０C oＧγ射线辐射籼稻品种９３Ｇ１１的干种子,在M２代获得两个卷叶突变体,暂命名为r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２,经过连续多代种植,卷叶突变性状能稳定遗传.遗传分析与基因定位所用材料还包括野生型品种９３Ｇ１１㊁粳稻品种武运粳８号等.１．２㊀突变体的表型分析在播种５０d后及成熟期观察植株及叶的形态,突变体和野生型随机各选择５株挂牌,分别观察和测量株高㊁穗长㊁每穗粒数和结实率.选r l３(t)Ｇ１和９３Ｇ１１种子催芽,温室培养幼苗,２０d后分别取新鲜叶片徒手制作切片,在光学显微镜及荧光显微镜下观察和拍照.每材料随机取３片发育良好的成熟叶片进行切片,统计大㊁小维管束的数目,取平均值.１．３㊀遗传分析和基因定位群体的构建在扬州正季以突变体r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２分别与９３Ｇ１１,武运粳８号和农垦５７号杂交,同年冬季在海南种植F１并收获F２种子;次年在扬州种植F２群体,按单株收取表型正常的F２种子,在海南种植F３群体.在F２群体中,分别调查野生型表型和突变体表型植株数目,使用统计软件S P S S１８．０进行相关数据分析.收取F２㊁F３群体中的全部卷叶单株的叶片,提取D N A用于分子标记分析.另外,将两个突变体r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２相互杂交,观察F１植株的表型,以明确其等位性.１．４㊀R L３(t)基因的定位根据分群分析方法(b u l k e ds e g r e g a t i o na n a l yＧs i s,B S A)的要求,在r l３(t)Ｇ１/武运粳８号衍生的F２群体中随机取正常和卷叶表型各１０株,提取D N A分别等量混合构建卷叶池和非卷叶池.利用实验室已有的S S R标记分析两个亲本的多态性,然后利用这些多态性标记对两基因池多态性进行分析,初步确定与R L３(t)基因连锁的分子标记.进而利用F２群体卷叶单株构建连锁图,完成R L３(t)基因的初步定位.所用S S R引物序列参照G r a m e n e 网站(h t t p://w w w．g r a m e n e．o r g/m i c r o s a t/)公布的９５４郭旻等:水稻叶片形态相关基因R L３(t)的遗传分析和精细定位信息.为了进一步精细定位R L ３(t ),一方面扩大定位群体,将在F ２群体中表型正常的单株收获并种植F ３,在F ３群体中继续收获卷叶单株用于基因的精细定位;另一方面,在R L ３(t )所在的目标区间内,进一步密集分子标记.新的分子标记设计根据N C B I 网站(h t t p ://w w w．n c b i ．n l m．n i h ．go v /)上公布的信息,获取籼稻品种９３Ｇ１１和粳稻品种日本晴在目标区间内的基因组序列,根据其序列差异发展S T S 标记.利用表现出多态并扩增良好的上述标记对卷叶基因进行精细定位.水稻基因组D N A 的提取利用C T A B 法.P C R 采用２０μL 的反应体系:模板D N A １．０μL ,１０ˑP C R 的缓冲液２．０μL ,２５mm o l /L 的M gC l ２２．０μL ,２mm o l /L 的d N T P ２．０μL ,０．３μm o l /L 的引物２．０μL ,T a q 酶０．５U ,加d d H ２O 补足２０μL .P C R 扩增条件如下:１)９５ħ下预变性５m i n ;２)９４ħ下变性５０s ,５５ħＧ６０ħ下退火５０s (温度因引物不同而异),７２ħ下延伸５０s ,扩增３２个循环;３)７２ħ下延伸１０m i n ,４ħ下保温.P C R 产物在３％琼脂糖凝胶中电泳,经溴化乙锭染色后在凝胶成像仪上拍照并读数.２㊀结果与分析２．１㊀r l ３(t)农艺性状分析与野生型９３Ｇ１１相比,两个突变体r l ３(t )Ｇ１和r l ３(t )Ｇ２除了在全生育期表现典型的叶片内卷特征以外,其他主要农艺性状上也发生了显著的改变(图１ＧA~C ).突变体株高比野生型９３Ｇ１１降低了约１７％,约２０c m 左右(图１ＧC ,E ),穗长缩短约４c m (约１６％)(图１ＧF );每穗粒数降低了１８％~２０％(图１ＧD ,G );突变体的结实率与９３Ｇ１１相比,也显著降低了,分别只有野生型的６６％和５５％左右(图１ＧH ).进一步分析表明,除了结实率外,两个突变体r l ３(t )Ｇ１和r l ３(t )Ｇ２在上述性状上均没有显著差异.该结果表明r l ３(t )Ｇ１和r l ３(t )Ｇ２基因突变后,不仅影响到叶片的形态,同时还对株高㊁穗长㊁结实率等重要农艺性状有较大的影响,说明该基因具有多效性.２．２㊀叶片形态的细胞学分析为进一步分析突变体叶片卷曲的原因,在苗期取９３Ｇ１１和r l ３(t )Ｇ１突变体的成熟叶片进行徒手切片,观察叶片的细胞结构.结果表明突变体A 和C －苗期(播种５０d )和抽穗期植株;B －剑叶;D －穗.∗∗,P ＜０．０１;∗,P ＜０．０５.Aa n dC ,R i c e p l a n t s a t s e e d l i n g s t a g e (５０d a y s a f t e r s e e d i n g )a n dh e a d i n g s t a g e ;B ,F l a gl e a v e s ;D ,P a n i c l e s ．∗∗P ＜０．０１;∗P ＜０．０５．图１㊀野生型９３Ｇ１１及突变体r l ３(t )Ｇ１㊁r l ３(t )Ｇ２的表型F i g ．１．P h e n o t y p e o fw i l d t y pe ９３Ｇ１１,m u t a n t s r l ３(t )Ｇ１a n d r l ３(t )Ｇ２．０６４中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i )㊀第２８卷第５期(２０１４年９月)图２㊀野生型９３Ｇ１１和突变体r l３(t)叶片的大小维管束数比较F i g．２．Νu m b e r s o f l a r g ev a s c u l a ra n ds m a l l v a s c u l a r i nt h e l e a v e s o f９３Ｇ１１a n d r l３(t)Ｇ１m u t a n t．r l３(t)Ｇ１叶片大小维管束数目均显著减少(图２),野生型９３Ｇ１１的大㊁小维管束数分别为１４．３和４９ ３,而突变体叶片的大㊁小维管束数分别降至８．３和２６．３.进一步分析发现,突变体和野生型的大小维管束形态并没有明显的差异,但是野生型含有较多的泡状细胞,且分布比较均匀;而突变体的泡状细胞数量较少,中间的泡状细胞体积较大(图３),这可能是导致叶片发生近轴面卷曲的原因.２．３㊀r l３(t)突变体的遗传分析将两个卷叶突变体相互杂交,F１表现为卷叶.说明r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２等位.以突变体为母本和父本,分别与９３１１和武运粳８号配制杂交组合. F１通过自交,得到了相应的F２群体.从调查结果可以看出,F１均表现野生型性状,叶片无卷曲现象,而F２发生了性状分离.但在F２群体中,卷叶植株的数目明显偏少,正常植株与突变表型植株的比例偏离了孟德尔的理论分离比例(３ʒ１)(表１).该结果初图３㊀野生型９３Ｇ１１和突变体r l３(t)Ｇ１叶片横切面F i g．３．C r o s sＧs e c t i o n s o f w i l d t y p e(９３Ｇ１１)a n d r l３(t)Ｇ１m u t a n t l e a v e su n d e r a f l u o r e s c e n c em i c r o s c o p e．步表明,卷叶性状受隐性核基因控制.２．４㊀R L３(t)基因的定位在r l３(t)Ｇ１/武运粳８号F２群体中随机取正常和卷叶表型各１０株,提取D N A分别等量混合构建卷叶池和非卷叶池.发现第３染色体S S R标记R M６６７６在两池间表现出明显的多态性.进一步用F２群体[武运粳８号/r l３(t)Ｇ１]中收获的４６个具有卷叶性状的单株验证,利用S S R标记和新发展的S T S标记,将R L３(t)基因初步定位于第３染色体长臂上S T S标记M３Ｇ４５和S S R标记R M６６７６之间,遗传距离分别为５．５和４．４c M(图４ＧA).为了进一步精细定位R L３(t)基因,我们在F２群体[武运粳８号/r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２/武运粳８号]收获表型正常的单株继续种植形成F３群体,在F３群体中共获得了４３０个卷叶单株.另一方面,在标记R M６６７６和M３Ｇ４５附近发展更多的S T S㊁C A P S标记,其中６个标记在亲本间表现出多态性(表２).利用６个多态性标记分析F３群体[武运粳８号/r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２/武运粳８号]中所有卷叶单株的基因型.结果显示,有３个单株在S T S标记M３Ｇ２８㊁M３Ｇ１３和S３Ｇ３９上表现为不交换,而在表１㊀F１性状表现及F２群体分离情况T a b l e１．P e r f o r m a n c e o f F１a n d t h e s e g r e g a t i o n o f F２p o p u l a t i o n s．组合C r o s s F１F２正常株数N o r m a lp l a n t s卷叶株数R o l l e d l e a fp l a n t s总数T o t a lχ２(３ʒ１)９３Ｇ１１/r l３(t)Ｇ１正常N o r m a l１５３８３１２１８５０６７．９３∗∗武运粳８号/r l３(t)Ｇ１W u y u n j i n g８/r l３(t)Ｇ１正常N o r m a l４９９４１５４０８６．３４∗∗r l３(t)Ｇ２/９３Ｇ１１正常N o r m a l７６８１１４８８２６４．８６∗∗r l３(t)Ｇ２/武运粳８号r l３(t)Ｇ２/W u y u n j i n g８正常N o r m a l６８２７８７６０８７．２４∗∗㊀㊀∗∗表示０．０１水平上的差异显著.∗∗S i g n i f i c a n c e a t１％l e v e l．１６４郭旻等:水稻叶片形态相关基因R L３(t)的遗传分析和精细定位A－以武运粳８号/r l ３(t )Ｇ１衍生的F ２群体中收获的４６株卷叶单株为定位群体,将R L ３(t )定位在M ３Ｇ４５与RM ６６７６之间;B －进一步以F ３群体中获得的４３０个突变表型单株为材料,将R L ３(t )基因限定在４６k b 的区间内.A ,T h e g e n e R L ３(t )w a sm a p p e d t o t h e r e g i o nb e t w e e nM ３Ｇ４５a n dR M ６６７６o n c h r o m o s o m e ３b a s e d o n ４６r e c e s s i v e p l a n t s f r o mF ２p o p u l a t i o n d e r i v e d f r o m W u y u n j i n g ８/r l ３(t )Ｇ１;B ,F o r f i n em a p p i n g o f R L ３(t ),４３０r e c e s s i v e i n d i v i d u a l s f r o mF ３p r o g e n y w e r e e m p l o y e d t o g e t h e rw i t h d e v e l o p e dm o l e c u l a rm a r k e r s ,a n d t h e t a r g e t r e g i o nw a s n a r r o w e d t o a ４６k b Ｇl o n g r e g i o n g o v e r n e db y S３Ｇ３９a n dS ３Ｇ３６．图４㊀R L ３(t)基因的精细定位F i g ．４．F i n em a p p i n g o f ge n e R L ３(t )．S T S 标记S ３Ｇ３６㊁S ３Ｇ４１和M ３Ｇ１６上表现为单交换;有一个单株在M ３Ｇ２８㊁M ３Ｇ１３和S ３Ｇ３９上表现为单交换,而在S ３Ｇ３６㊁S ３Ｇ４１和M ３Ｇ１６上表现为不交换;有一个单株在M ３Ｇ２８㊁M ３Ｇ１３和S ３Ｇ３９上表现为双交换,而在S ３Ｇ３６㊁S ３Ｇ４１和M ３Ｇ１６上表现为不交换.另外,有一个单株只在S ３Ｇ３６上表现为不交换,而在其他５个标记上表现为双交换;还有一个单株只在S ３Ｇ３９上表现为不交换,而在其他５个标记上表现为单交换(图４ＧB ).而其余４２４个卷叶单株在上述６个标记上的基因型均与武运粳８号相同,没有交换事件发生.综合以上结果,我们最终将卷叶基因R L ３(t )限定在S T S 标记S ３Ｇ３６与S ３Ｇ３９之间约４６k b 长的区间内(图４ＧB ).３㊀讨论㊀㊀水稻叶片的形态是育种家考虑的重要性状之表２㊀新发展的部分分子标记T a b l e ２．N e w l y Ｇd e v e l o p e dm o l e c u l a rm a k e r s i n p r e s e n t s t u d y．标记㊀M a r k e r ㊀正向引物(５ᶄＧ３ᶄ)F o r w a r d p r i m e r (５ᶄＧ３ᶄ)反向引物(５ᶄＧ３ᶄ)R e v e r s e p r i m e r (５ᶄＧ３ᶄ)标记位置L o c a t i o nM ３Ｇ２８T A T C A C C G A G A C A T A A A C A A A C G A A T A G T C C C A A T G G A G A A A T A C １３７５４７M ３Ｇ１３T A T C A A G A G G G G A A A G C C A C A T C C G A C A A A G A C A G GA C １２１４９１M ３Ｇ１６A G G T G A C T T T C C T C T T G C T A C A T T G G G T A T G G T G G T A C １３６２８４S ３Ｇ３９A G C A G A G G C T C C A T C A GT C T T C C T T C A C C C T T C A T A C １３５２５７S ３Ｇ３６C T A C C G T G C T G C C G A A G AC G G A T G A T G G A T G G A A A T A C １３５２５７S ３Ｇ４１A C C G C A G C A C T G A G A A G G A A G A G G G G A A G G C G A G A TA C １３６２８４２６４中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i )㊀第２８卷第５期(２０１４年９月)一,叶片的适度卷曲有利于提高群体质量,改善光合效率和种植密度.本研究从９３Ｇ１１为遗传背景的突变体库中筛选到２个卷叶性状的突变体,并进行了遗传分析和基因定位,将R L３(t)基因定位在第３染色体的长臂S T S标记S３Ｇ３９和S３Ｇ３６之间,物理距离为４６k b.网站(h t t p://r i c e．p l a n t b i o l o g y．m s u．e d u/)注释结果显示,在４６k b区间内有８个注释基因,其中存在２个含FＧb o x蛋白结构域基因㊁２个核仁蛋白基因㊁１个锌指蛋白基因㊁１个淀粉酶基因㊁１个叶绿素还原酶基因以及１个未知功能基因.目前在第３染色体上已经定位了两个与叶片形态发育基因,即细卷叶基因N R L２(t)[１８]和显性卷叶基因O sＧA G O７[１９].比较R L３(t)和N R L２(t)㊁O s A G O７所在的位置,发现这两个基因均不在R L３(t)所在的区间内,这表明R L３(t)是一个尚未报道的新基因.叶是植物进行光合作用和蒸腾作用的主要场所,叶的发育包括叶原基的形成和极性的建立.大量研究表明,叶发育建成受到众多转录因子㊁小分子R N A以及生长素等因子的调控[６,１７].但即使这样,目前我们对水稻叶片发育的遗传调控网络依然了解有限.这需要我们进一步收集水稻叶片发育相关的突变体,比如卷叶突变体㊁窄叶突变体㊁叶夹角突变体等,通过克隆相关基因,研明其功能,逐渐弄清水稻叶片发育的遗传调控机制,为我们通过基因工程途径定向改良叶片形态,从而改良水稻株型奠定基础.本研究通过鉴定两个卷叶突变体r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２,并利用分子标记进行了精细定位,该基因的进一步克隆和功能分析必将进一步丰富水稻叶片形态的遗传控制机制.本研究对R L３(t)进行遗传分析时发现,在几个F２群体中叶片卷曲单株(突变表型)与正常表型单株的分离偏离了单基因的理论分离比例,特别是在r l３(t)Ｇ２/武运粳８号衍生的F２群体中尤其明显.造成这一现象的原因可能有两个:一是在配制基因定位群体时,往往选择典型的籼粳品系,以增强双亲的多态性,从而提高多态性分子标记的数量,方便基因定位.然而,由于籼稻与粳稻由于亲缘关系相对较远,它们之间的杂交往往会引起部分不育,从而会出现后代的偏分离现象.S i b o v等[２０]认为偏分离标记在遗传连锁群上是成簇分布的,可能是配子选择和合子选择的结果.在水稻中一般认为配子体选择是引起偏分离的主要原因[２１].目前水稻中已经定位了１１个导致偏分离的配子体基因[２２].彭勇等[２３]构建了一张包含９２个S S R标记的水稻分子遗传图谱,通过分析这些标记的偏分离情况,检测到了９个偏分离热点区域,分别为S D R１Ｇ１㊁S D R１Ｇ２㊁S D R２㊁S D R３Ｇ１㊁S D R３Ｇ２㊁S D R６㊁S D R８㊁S D R１１㊁S D R１２,并且发现４个偏分离热点区域包含已定位的配子体基因,而本研究中的R L３(t)基因就正好位于S D R３Ｇ１偏分离热点区域.二是具有某种基因型的个体的群体竞争力不够.本研究中卷叶单株与正常野生型相比,在生长势方面稍弱,出芽率偏低.这可能是导致在r l３(t)/９３Ｇ１１衍生的F２群体中卷叶单株偏少的重要原因.仔细分析９３Ｇ１１/r l３(t)Ｇ１和r l３(t)Ｇ２/９３Ｇ１１两个组合衍生的F２群体的分离情况,正常表型单株与卷叶单株的分离比例在约５ʒ１至７ʒ１之间变动,该比例远远低于双基因突变所表现的１５ʒ１的分离比.因此,我们认为,卷叶性状是受一对隐性核基因控制的.参考文献:[１]㊀袁隆平．杂交水稻超高产育种．杂交水稻,１９９７,１２(６):１Ｇ６．[２]㊀陈温福,徐正进,张龙步．水稻理想株型的研究．沈阳农业大学学报,１９８９,２０(４):４１７Ｇ４２０．㊀㊀㊀㊀[３]㊀苏祖芳,许乃霞,孙成明,等．水稻抽穗后株型指标与产量形成关系的研究．中国农业科学,２００３,３６(１):１１５Ｇ１２０．[４]㊀康文启,欧阳由男,董成琼,等．水稻动态株型模式及其指标探讨．中国稻米,２００７(１):１Ｇ５．[５]㊀吕川根,谷福林,邹江石,等．水稻理想株型的生产潜力及其相关特性研究．中国农业科学,１９９１,２４(５):１５Ｇ２２．[６]㊀Z u oJR,L i JY．M o l e c u l a rd i s s e c t i o no f c o m p l e xa g r o n o m i c t r a i t so fr i c e:A t e a m e f f o r tb y C h i n e s es c i e n t i s t si nr e c e n t y e a r s．N a t l S c iR e v,２０１３:１Ｇ２４．[７]㊀Y a nS,YCJ,Z e n g X H,e t a l．R O L L E DL E A F９,e n c o d i n g aG A R P p r o t e i n,r e g u l a t e st h el e a fa b a x i a lc e l l f a t ei nr i c e．P l a n tM o lB i o l,２００８,６８:２３９Ｇ２５０．[８]㊀Z h a n g G H,X u Q,Z h uX D,e ta l．S H A L L O TＧL I K E１i sa K A N A D I t r a n s c r i p t i o nf a c t o rt h a tm o d u l a t e sr i c e l e a fr o l l i n gb y r e g u l a t i n g l e a f a b a x i a lc e l lde v e l o p m e n t．P l a n tC e l l,２００９,２１:７１９Ｇ７３５．[９]㊀Z o uLP,S u nX H,Z h a n g ZG,e t a l．L e a f r o l l i n g c o n t r o l l e db y t h e h o m e o d o m a i n l e uc i n e z i p p e r c l a s s I V g e n e R O C５i n r i c e．P l a n tP h y s i o l,２０１１,１５６:１５８９Ｇ１６０２．[１０]L i L,S h i ZY,L i L,e t a l．O v e r e x p r e s s i o n o f A C L１(a b a x i a lＧl y c u r l e d l e a f１)i n c r e a s e db u l l i f o r mc e l l s a n d i n d u c e d a b a x i a lc u r l i n g o f l e a f b l ade s i n r i c e．M o lP l a n t,２０１０,５:８０７Ｇ８１７．[１１]X i a n g JJ,Z h a n g G H,Q i a n Q,e ta l．S E M IＧR O L L E D L E A F１e n c o d e s a p u t a t i v e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lＧa nＧ３６４郭旻等:水稻叶片形态相关基因R L３(t)的遗传分析和精细定位c h o r ed p r o te i n a n dm o d u l a t e s r i c e l e af r o l l i ng b y r e g u l a t i n g th ef o r m a t i o no f b u l l i f o r mc e l l s．P l a n t P h y s i o l,２０１２,１５９:１４８８Ｇ１５００．[１２]K e nＧi c h i r o H,M a r iO,E m iH,e t a l．T h e A D A X I A L I Z E D L E A F１g e n e f u n c t i o n s i n l e a f a n d e m b r y o n i c p a t t e r n f o r m a t i o n i n r i c e．D e vB i o l,２００９,３３４:３４５Ｇ３５４．[１３]L iM,X i o n g G Y,L i R,e t a l．R i c e c e l l u l o s e s y n t h a s eＧl i k eD４i s e s s e n t i a l f o r n o r m a l c e l lＧw a l l b i o s y n t h e s i s a n d p l a n t g r o w t h．P l a n t J,２００９,６０:１０５５Ｇ１０６９．[１４]F a n g LK,Z h a oF M,C o n g Y F,e t a l．R o l l i n gＧl e a f１４i sa ２O GＧF e(I I)o x y g e n a s e f a m i l yp r o t e i n t h a tm o d u l a t e s r i c e l e a f r o l l i n g b y a f f e c t i n g s e c o n d a r y c e l l w a l lf o r m a t i o ni nl e a v e s．P l a n tB i o t e c h n o l J,２０１２,１０(５):５２４Ｇ５３２．[１５]高艳红,吕川根．水稻卷叶性状的研究进展．金陵科技学院学报,２００６,２２(１):６２Ｇ６６．[１６]陈代波,程式华,曹立勇．水稻窄叶性状的研究进展．中国稻米,２０１０,１６(３):１Ｇ４．[１７]严松,严长杰,顾铭洪．植物叶发育的分子机理．遗传,２００８,３０(９):１１２７Ｇ１１３５．[１８]王德仲,桑贤春,游小庆,等．水稻细卷叶突变体n r l２(t)的遗传分析和基因定位．作物学报,２０１１,３７(７):１１５９Ｇ１１６６．[１９]S h i ZY,W a n g J,W a nXS,e t a l．O v e rＧe x p r e s s i o no f r i c e O sＧA G O７g e n e i n d u c e su p w a r dc u r l i n g o f t h e l e a fb l a d e t h a te nＧh a n c e de r e c tＧl e a f h a b i t．P l a n t a,２００７,２２６:９９Ｇ１０８．[２０]M a t s u s h i t aS,I s e k iT,F u k u t a Y,e ta l．C h a r a c t e r i z a t i o no f s e g r e g a t i o nd i s t o r t i o no nc h r o m o s o m e３i n d u c e di n w i d eh yＧb r i d i z a t i o nb e t w e e n i n d ic a a n da p o n i c a t y p e r i c ev a r i e t i e s．E uＧp h y t i c a,２００３,１３４:２７Ｇ３２．[２１]X uY,Z h uL,X i a oJ,e t a l．C h r o m o s o m a l r e g i o n sa s s o c i a t e d w i t hs e g r e g a t i o nd i s t o r t i o no fm o l e c u l a rm a r k e r s i nF２,b a c kＧc r o s s,d o u b le dh a p l o i d,a n d r e c o m b i n a n t i n b r e d p o p u l a t i o n s i nr i c e．M o lG e nG e n e t,１９９７,２５３:５３５Ｇ５４５．[２２]K i n o s h i t aT．R e p o r t o f t h e c o mm i t t e eo n g e n e s y m b o l i z a t i o n, n o m e n c l a t u r e a n d l i n k a g e g r o u p s．R i c eG e n e tN e w s l,１９９０,７:１６Ｇ５０．[２３]彭勇,梁永书,王世全,等．水稻S S R标记在R I群体的偏分离分析．分子植物育种,２００６,４(６):７８６Ｇ７９０．欢迎订阅２０１５年«作物学报»㊀㊀«作物学报»是中国科学技术协会主管㊁中国作物学会和中国农业科学院作物科学研究所共同主办㊁科学出版社出版的有关作物科学的学术期刊.前身可追溯到１９１９年创办的«中华农学会丛刊».主要刊载农作物遗传育种㊁耕作栽培㊁生理生化㊁种质资源以及与作物生产有关的生物技术㊁生物数学等学科具基础理论或实践应用性的原始研究论文㊁专题评述和研究简报等.办刊宗旨是报道本领域最新研究动态和成果,为繁荣我国作物科学研究㊁促进国内外学术交流㊁加速中国农业现代化建设服务.读者对象是从事农作物科学研究的科技工作者㊁大专院校师生和具有同等水平的专业人士.«作物学报»从１９９９年起连续１２年获 国家自然科学基金重点学术期刊专项基金 的资助.２００６－２０１４年连续９年获 中国科协精品科技期刊工程项目(B类和学术质量建设) 资助.从２００２年起连续１２年被中国科技信息研究所授予 百种中国杰出学术期刊 称号.２０１３年被新闻出版广电总局评为 百强科技期刊 ,２０１１年获 第二届中国出版政府奖期刊奖提名奖 ,２００５年获 第三届国家期刊奖提名奖 .２００８和２０１１年被中国科学技术信息研究所授予 中国精品科技期刊 称号.２０１２和２０１３年被C N K I评为 中国最具国际影响力学术期刊 .２００９年被中国期刊协会和中国出版科学研究所授予 新中国６０年有影响力的期刊 称号.据北京大学图书馆编著的«中文核心期刊要目总览»(２００４㊁２００８和２０１１年版)登载,«作物学报»被列在 农学㊁农作物类核心期刊表 的首位.«作物学报»为月刊,每期１９２页,定价６０元/册,全年７２０元.可通过全国各地邮局订阅,刊号:I S S N０４９６Ｇ３４９０,C N１１Ｇ１８０９/S,邮发代号:８２Ｇ３３６.也可向编辑部直接订购.地址:北京市海淀区中关村南大街１２号,中国农业科学院作物科学研究所«作物学报»编辑部(邮编１０００８１)电话:０１０Ｇ８２１０８５４８;传真:０１０Ｇ８２１０５７９３;网址:h t t p://z w x b．c h i n a c r o p s．o r g/;EＧm a i l:z w x b３０１＠c a a s．c n.４６４中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)㊀第２８卷第５期(２０１４年９月)。
通过OsmiR156对OsSPL14的调控确定水稻的理想株型
通过OsmiR156对OsSPL14的调控定义水稻的理想株型提高作物产量是现代农业的一个重大挑战。
新的植物类型即理想株型（IPA）的发展，已经被提议用来作为提高现有高产品种水稻产量潜力的一种手段。
在这里，我们报告的IPA1（理想株型1）克隆和数量性状位点半控制，该基因明显的改变了水稻的株型，并且大幅度提高了水稻的产量。
IPA1的数量性状位点能够编码OsSPL14基因（SOUAMOSA启动子结合蛋白—LIKE14），并且通过体内的小RNA（miRNA）调控。
我们证实了OsSPL14基因中的一个点突变干扰OsmiR156直接调节OsSPL14，从而形成了分蘖数降低，抗倒伏能力增强，并且产量得到提高的一个“理想”水稻株型。
我们的研究表明，OsSPL14可能有助于通过促进新的优良大米品种的培育来提高水稻产量。
水稻植株形态对于粮食产量非常重要，它取决于植株的高度，分蘖数和分蘖角度以及穗的形态。
理想株型（IPA）的重要特点包括分蘖数低且有较少的无效分蘖，比目前种植品种有更多的穗粒数，厚实而强壮的茎。
然而，对于形成理想株型的分子机制和增加潜在产量（的机制）还待进一步探讨，以及利用该基因来改善水稻植株形态的应用是非常有限的。
不同的水稻品种具有显著不同的植株形态，因此具有不同的产量潜力。
相对于目前的栽培稻品种，包括籼稻品种-- Taichung Native 1（TN1），粳稻系列植物--Shaoniejing（SNJ）的株型，在株高，分蘖数和穗形态（图1A）这三个性状验证了理想株型的的概念。
用TN1或Hui7（一种粳稻）回交杂种SNJ的实验表明株高、分蘖数和穗形态在回交后代中不发生分离，这意味着TN1或Hui7和SNJ在株型（IPA）之间的差异可能是由单一基因位点控制的。
因此，我们指定决定SNJ形态的位点为IPA1（理想株型1）。
遗传分析表明IPA1是不完全显性的，证据是杂合植株（OsSPL14IPA1/ipa1）的表型介于纯合植株OsSPL14IPA1/IPA1和OsSPL14ipa1/ipa1之间（补充图1）。
水稻9311基因组
水稻9311基因组摘要：一、引言二、水稻9311 基因组的研究背景和意义三、水稻9311 基因组测序和组装过程四、水稻9311 基因组的主要特点和发现五、水稻9311 基因组对我国农业发展的影响和应用前景六、总结正文：一、引言作为我国粮食作物的主要来源，水稻的研究一直备受关注。
近年来，随着基因组学的发展，研究人员对水稻基因组的了解越来越深入。
水稻9311 基因组的研究，为我们揭示了这一品种的基因组特征，为进一步改良水稻提供了重要的理论依据。
二、水稻9311 基因组的研究背景和意义水稻9311 是我国水稻研究的重要资源，具有高产、优质、抗逆等特点。
通过对水稻9311 基因组的深入研究，有助于我们揭示其优良性状的形成机制，为水稻育种提供重要的遗传资源。
此外，水稻9311 基因组的研究还有助于我们了解水稻生长、发育和抗逆等生物学过程的分子机制。
三、水稻9311 基因组测序和组装过程水稻9311 基因组测序采用了Illumina 和PacBio 两种高通量测序技术，通过优化数据处理流程，实现了高质量的基因组组装。
这一过程为研究人员提供了一个完整的、连续的水稻9311 基因组序列，为后续的功能注释和基因挖掘奠定了基础。
四、水稻9311 基因组的主要特点和发现1.水稻9311 基因组大小约为430 Mb，包含约50,000 个基因。
2.研究发现，水稻9311 基因组中存在大量的重复序列，这些序列可能与水稻的基因组稳定性、基因表达调控等相关。
3.水稻9311 基因组中的一些基因家族成员在产量、品质、抗逆等方面具有重要作用，为水稻的遗传改良提供了重要目标基因。
五、水稻9311 基因组对我国农业发展的影响和应用前景水稻9311 基因组的研究成果为我国水稻育种提供了宝贵的遗传资源，有助于培育出更高产、优质、抗逆的水稻新品种，提高我国的粮食产量和农业竞争力。
此外，水稻9311 基因组的研究还有助于我们深入了解水稻的生物学过程，为其他粮食作物的基因组研究提供借鉴。
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作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016， 42（6）： 787-794
http：/// ISSN 0496-3490； CODEN TSHPA9 E-mail： xbzw@ 本研究由国家重点基础研究发展计划项目（2011CB100101）和江苏高校优势学科建设工程项目资助。
This study was supported by the Key Project of Chinese National Programs for Fundamental Research and Development （2011CB100101）
and the Project Funded by the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions.
* 通讯作者（Corresponding author）： 汤述翥， E-mail： sztang@ **同等贡献（Contributed equally to this work）
第一作者联系方式： 张宏根， E-mail： zhg@ ； 张丽佳， E-mail： 1255012022@
Received（收稿日期）： 2015-12-08； Accepted（接受日期）： 2016-03-14； Published online（网络出版日期）： 2016-03-22.
URL： http：///kcms/detail/11.1809.S.20160322.1600.002.html DOI： 10.3724/SP.J.1006.2016.00787
9311与日本晴间一个杂种不育基因的鉴定与定位
张宏根** 张丽佳** 孙一标 司 华 刘巧泉 汤述翥* 顾铭洪
扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点 / 粮食作物现代产业技术协同创新中心 / 教育部植物功能基因组学重点实验
室， 江苏扬州225009
摘 要： 以克服亚种间杂种不育来充分发掘亚种间杂种优势是提高水稻单产的一条有效途径。
本研究从一套以日本
晴为背景、9311为供体的染色体片段代换系中鉴定出一个系T9424， 其与日本晴配置的F 1植株小穗与花粉育性较双
亲显著降低， 双亲间存在不亲和。
重测序结果表明T9424在第1、第4和第5染色体上导入9311片段。
日本晴/T9424
F 2群体内单株基因型及育性鉴定结果表明， T9424与日本晴间杂种不育基因位于第5染色体上。
利用F 2群体内790
株单株将该杂种不育基因定位于第5染色体分子标记PSM8与A14之间110 kb 的物理区段内。
对日本晴/T9424 F 1
植株花粉与胚囊育性鉴定结果表明该杂种不育基因同时控制雌、雄配子败育， 将该基因暂命名为S39（t）。
相关结果有
助于加深对水稻亚种间杂种不育现象的认识， 为该基因克隆及其育种利用奠定基础。
关键词： 水稻； 杂种不育基因； 基因定位
Identification and Mapping of a Hybrid Sterility Gene between 9311 and Nip-
ponbare
ZHANG Hong-Gen **， ZHANG Li-Jia **， SUN Yi-Biao， SI Hua， LIU Qiao-Quan， TANG Shu-Zhu *， and GU Ming-Hong
Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops / Key Labora-
tory of Plant Functional Genomics of the Ministry of Education， Yangzhou University， Yangzhou 225009， China
Abstract： Exploitation of subspecific heterosis is an effective method to improve rice yield by overcoming hybrid sterility between subspecies. In this study， F 1 plants of the cross between Nipponbare and T9424， a line from a set of chromosome segment
substitution lines with Nipponbare background as recipient and 9311 as donor， showed the decreasing spikelet and pollen fertility
compared with the two parents， indicating that there was the incompatibility between the parents. Three substituted chromosome
segments on chromosome 1， 4， and 5， respectively， were identified by whole genome re-sequencing of T9424. Analysis of the
genotypes and spikelet fertility of plants in Nipponbare/T9424 F 2 population indicated that hybrid sterility gene between T9424
and Nipponbare was located on chromosome 5. A total of 790 plants were then used for mapping the hybrid sterility gene， and the
target gene was mapped to a candidate region with the physical distance of 110 kb between PSM8 and A14 on chromosome 5. The
hybrid sterility gene， named S39（t） temporarily ， controlled partial abortion of both pollen grains and embryo-sac of Nippon-
bare/T9424 F 1 plants . These results are useful for deepening understanding of the phenomenon of hybrid sterility， and lay the
groundwork for the gene cloning and its use in breeding.
Keywords： Rice； Hybrid sterility gene； Gene mapping
水稻籼粳亚种间杂交较品种间杂交具有更强的
杂种优势， 利用籼粳亚种间杂种优势打破限制水稻
产量大幅提升的瓶颈， 成为育种研究者的共识。
但
是籼粳亚种间遗传距离远， 遗传背景差异大， 亚种间存在生殖隔离。
根据发生时间可将其分为合子形成前的生殖隔离和合子形成后的生殖隔离， 前者包。