科研产出
抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]开展抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定,为育成持久、广谱抗病优质杂交水稻新品种提供优异的遗传资源和技术参考.[方法]利用分子标记辅助选择和回交育种技术,将持久、广谱的抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm导入恢复系桂R1703,获得了单基因、双基因和三基因导入系,并对其进行稻瘟病鉴定和农艺性状调查,分析不同抗稻瘟病基因间的抗性效应及抗性基因导入对受体亲本农艺性状的影响.[结果]通过对杂交后代和回交群体的Pi1、Pi2和Pigm基因相关分子标记检测,发现抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm已成功导入到桂R1703中,筛选获得7个携带有抗稻瘟病基因且抗性和农艺性状综合表现优良的导入株系,表现出较强的稻瘟病抗性.单基因导入系中,抗稻瘟病基因的抗性效应排序为为Pigm>Pi2>Pi1;双基因和三基因导入系的稻瘟病抗性均强于单基因导入系,尤其以三基因导入系抗性最强,不同基因聚合的抗性效应排序为Pi1+Pi2+Pigm>Pi2+Pigm>Pi1+Pigm>Pi1+Pi2.7个瘟病抗性基因导入株系与桂R1703在穗长和千粒重方面无显著差异(P>0.05,下同),有2个瘟病抗性基因导入系的株高显著高于桂R1703(P<0.05,下同);有1个瘟病抗性基因导入系的单株有效穗显著高于桂R1703;有3个瘟病抗性基因导入系的单穗总粒数显著高于桂R1703;有5个瘟病抗性基因导入系结实率显著低于桂R1703;有2个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著低于桂R1703;有4个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著高于桂R1703.[结论]通过分子标记辅助选育可有效聚合多基因(Pi1、Pi2和Pigm基因),使恢复系桂R1703的稻瘟病抗性得到明显提升,获得一系列抗稻瘟病且与亲本其他性状相近的遗传材料,可作为亲本材料用于选育抗病优质的杂交稻.
关键词： 水稻 恢复系 稻瘟病 抗性基因 分子标记辅助育种 抗性评价
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利用CRISPR-Cas9技术编辑OsBADH2基因改良优质恢复系桂恢852的香味品质
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】利用CRISPR-Cas9技术编辑桂恢852的甜菜碱醛脱氢酶基因（OsBADH2），以期快速改良广西优质恢复系桂恢852的香味品质，为广西香稻新种质的创制提供亲本资源及技术参考。【方法】以广西优质非香型水稻桂恢852为材料，对其OsBADH2蛋白的序列特征、保守结构域、保守基序、系统发育进化等进行分析，再根据CRISPR-GE网站信息挑选合适的靶位点，分别构建OsBADH2基因第1、2外显子的双突载体pLM62和第7外显子的单突载体pLM63。利用CRISPR-Cas9技术和水稻遗传转化技术靶向敲除桂恢852的OsBADH2基因，获取不同类型的osbadh2突变体。以桂恢852为对照，通过咀嚼法鉴定突变体osbadh2是否具有香味。最后，通过农艺性状测定和单因素方差分析，判断OsBADH2基因突变是否影响农艺性状。【结果】OsBADH2基因序列全长为6268 bp，包含15个外显子和14个内含子，其编码区（CDS）为1512 bp，编码503个氨基酸残基，具有1个典型的Aldedh结构域（第16～485位氨基酸），属于醛脱氢酶，其蛋白序列与结构相对保守。通过OsBADH2氨基酸序列的BLAST比对分析，分别获得水稻的3个高相似性蛋白和拟南芥的4个高相似性蛋白，其中水稻OsBADH1、OsBADH2、OsALDH2B2、OsALDH2C1及拟南芥BADH1、BADH2、AL2C4均属于ALDH-SF(Aldehydedehydrogenasesuperfamily)超家族成员。OsBADH2与OsBADH1为旁系同源基因，与拟南芥中BADH1和BADH2为直系同源基因。在桂恢852的遗传背景下成功获得4种突变类型且不含T-DNA的纯合突变体株系（osbadh2-1～osbadh2-4）。这4种突变类型均会使OsBADH2基因发生移码突变，导致翻译过程提前终止，破坏OsBADH2蛋白的原有结构和功能，导致4个osbadh2突变体株系的稻米产生香气。4个osbadh2突变体株系的株高、有效穗数、穗长、结实率、千粒重、长宽比与桂恢852野生型间无显著差异（P>0.05），但osbadh2-2突变体与osbadh2-4突变体的结实率存在极显著差异（P<0.01）。【结论】桂恢852的4个osbadh2突变体株系均具有香味品质，且综合农艺性状与野生型无显著差异，表明利用CRISPR-Cas9基因编辑技术能快速定向改变水稻品种的目标性状，极大缩短了育种年限。
关键词： 水稻 恢复系 香味 OsBADH2 CRISPR-Cas9
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31个水稻主效抗瘟基因对广西稻瘟病菌群体的抗性分析
《南方农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]鉴定评价31个已知主效抗瘟基因对广西稻瘟病菌的抗性,明确其在广西水稻育种中的利用价值,为水稻抗瘟新品种的选育、有效聚合抗瘟基因及抗瘟品种合理布局提供理论支撑.[方法]以25个抗瘟单基因系、6个抗稻瘟病近等基因系以及桂R106、红脚占、砦糖3个广西地方抗源品种和感病品种CO39、丽江新团黑谷为供试水稻材料,利用2018-2021年来自广西不同生态稻作区的328个稻瘟病菌单孢菌株对供试31个水稻主效抗瘟单基因进行室内人工喷雾接种抗性评价,并利用稻瘟病区自然诱发病圃对其进行田间抗性鉴定,评价供试水稻材料的抗病性,分析任意2个抗瘟基因的联合抗性频率,进行抗瘟基因与测试菌株的亲和性聚类分析.[结果]31个主效抗瘟基因对测试稻瘟病菌单孢菌株的抗性频率介于0~84.5%,多数基因抗性频率较低,在病区病圃表现高度感病.抗性频率较高的抗瘟基因依次为Pi-k、Pi-km、Pi-9、Pi-1和Pi-z5,分别为84.5%、82.9%、80.5%、77.4%和68.9%,这些抗瘟基因在病区病圃也表现出较好的田间抗病性;对任意2个抗瘟基因联合抗性频率分析发现,不同抗瘟基因间组合的联合抗性频率比单个抗瘟基因的抗性频率均有不同程度提高,其中Pi-km×Pi-9的联合抗性频率最高,达97.9%;根据抗瘟基因与测试菌株的亲和性结果进行聚类分析,供试31个主效抗瘟基因可划分为两大组,第I组包括Pi-a(1)等24个抗性较弱的抗瘟基因,抗性频率在0~57.0%,第Ⅱ组包括Pi-9等7个抗性较强的抗瘟基因,抗性频率在41.5%~84.5%.[结论]抗瘟基因Pi-k、Pi-km、Pi-9、Pi-1和Pi-z5对广西稻瘟病菌具有较高的抗性频率,在病圃表现出较好的田间抗性,在广西仍可因地制宜加以利用.基因聚合有望选育出抗谱较广的抗瘟水稻品种.
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基于40K基因芯片的326份水稻品种遗传多样性与重要病虫抗性基因鉴定
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为明确华南稻作区水稻品种的遗传多样性和褐飞虱、稻瘟病及白叶枯病抗性基因的分布，本研究利用32 887个SNP标记对326份水稻品种进行遗传多样性分析，并检测20个褐飞虱、稻瘟病及白叶枯病抗性位点。聚类分析结果表明，当遗传距离为0.421 0时，326份水稻材料可分为4个群体（Ⅰ～Ⅳ），类群Ⅳ包含249个水稻材料，又可分为4个亚群。利用水稻12条染色体上SNP标记进行品种间两两比较分析，发现有18对品种间无差异位点，25对材料间差异SNP少于300个。检测Bph6、Bph9、Bph14、Bph15、Bph18、Bph26、Pi1、Pi2、Pi5、Pi9、Pia、Pid2、Pid3、Pigm、Pita、xa5、Xa7、xa13、Xa21和Xa23在326份材料中的分布情况，结果表明，大部分华南稻作区水稻品种携带稻瘟病抗性基因Pi5 （48.2%）、Pia （59.8%）、Pid2 （65.9%）、Pid3 （82.8%）和Pita （48.2%）；主要应用的白叶枯病抗性基因为Xa21；但仅有5.2%的品种含有褐飞虱抗性基因。本研究结果为华南稻作区水稻培育多样化品种和抗性育种提供科学依据。
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广西水稻地方品种核心种质稻瘟病抗性位点全基因组关联分析
《作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：稻瘟病是水稻重要病害之一,严重影响水稻的产量与品质。培育抗性品种是防治稻瘟病最经济、环保的方式。稻瘟病抗性基因的鉴定与挖掘是开展抗病育种的基础与前提。本课题组前期对419份广西水稻地方品种核心种质进行简化基因组测序,获得208,993个高质量SNP标记。本研究采用苗期喷雾接种方法,研究了该419份核心种质对7个稻瘟病生理小种的抗性,并根据表型和基因型数据,利用一般线性模型（general linear model, GLM）和混合线性模型（mixed linear model, MLM）进行全基因组关联分析。2种模型下共检测到20个位点,其中GLM检测到20个位点, MLM检测到1个位点, Chr1210803913位点在2种模型下都检测到。17个位点与前人定位的基因/QTLs重叠,其余3个是新位点,分别为Chr318302718、Chr318302744及Chr510379127位点。在20个显著关联位点上下游各150 kb的基因组区域中共筛选出候选基因323个,初步确定8个候选基因与抗病相关,其中LOCOs12g18360 （Pita）、LOCOs12g18729（Ptr）为已知克隆的基因,LOCOs03g32100、LOCOs03g32180和LOCOs05g18090为新位点附近筛选到的候选基因。本研究结果为稻瘟病抗性位点挖掘与稻瘟病相关基因克隆提供了科学依据。
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利用CRISPR/Cas9技术获得水稻恢复系Bsr-d1基因突变体
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为研究水稻抗稻瘟病基因Bsr-d1在杂交水稻恢复系中的功能,我们利用CRISPR/Cas9定点基因编辑方法,设计2个敲除靶标位点,构建了Bsr-d1基因编辑载体,并通过农杆菌介导的方法转化水稻恢复系品种'GH998',成功获得了转基因植株,并在T1代筛选到4个无转基因成分的纯合突变株系.纯合突变株系有4种突变类型,包括第199号碱基处缺失17个碱基、第212号碱基处缺失4个碱基、第216号碱基处插入1个碱基、第216号碱基处插入2个碱基突变类型.通过蛋白序列分析,发现纯合突变株系都存在移码现象导致氨基酸变化并提前终止翻译.本研究成功利用CRISPR/Cas9基因编辑方法敲除水稻恢复系'GH998'中Bsr-d1基因,获得无转基因成分的纯合突变株系,为进一步研究Bsr-d1基因在杂交水稻上的功能提供了理论依据和品种资源.
关键词： 水稻 稻瘟病 Bsr-d1 基因编辑技术 CRISPR/Cas9
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水稻抗稻瘟病基因Pi1荧光分子标记的开发及验证
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：稻瘟病是导致粮食减产的重要病害之一.开发抗稻瘟病基因Pi1的分子标记并用于抗病分子育种是防治稻瘟病危害的有效途径.本研究根据Pi1与Piks、Pikh、Pikm、Pikp、Pik、Pi7基因序列之间的SNP开发了荧光分子标记MM-Pi1,并利用其对94份水稻亲本材料进行检测,结果发现'安丰B'与'96B'中含有Pi1基因,52份水稻亲本含有与Pi1间具1个碱基差异的等位基因,40份水稻亲本中该等位基因缺失.对其中的10份水稻亲本材料的等位基因进行测序分析,进一步验证了分子标记检测结果的准确性.稻瘟病抗性鉴定试验结果表明,包含Pi1基因的'安丰B'与'96B'均对稻瘟病有高抗性.因此,Pi1荧光分子标记为水稻抗稻瘟病分子育种提供了新的基因分型方法.
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利用MAS技术培育水稻多抗、优质强恢复系桂恢663
《西南农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】培育新的兼抗稻瘟病、白叶枯病和细菌性条斑病,且米质较优的水稻强恢复系,为选育抗病、高产、优质的杂交稻组合提供良好的亲本材料。【方法】以抗稻瘟病品种合丰占为母本,与抗白叶枯病品系粤泰占杂交,通过分子标记辅助选择(MAS),获得多个抗病基因聚合的优良单株,再经过多代自交选育,并进行田间抗性及米质鉴定、农艺性状考察及恢复力测试。【结果】培育出聚合了抗稻瘟病基因Pi-ta、Pib、Pi54和抗白叶枯病兼抗细条病基因xa5的多抗、优质强恢复系桂恢663。桂恢663对白叶枯Ⅳ型菌和强毒Ⅴ型菌表现为抗,对广西细条病优势菌株JZ-8表现为抗,对14个稻瘟病菌株,有12个达到1级抗性。桂恢663除直链淀粉含量偏低外,其余6个主要米质指标均达到国标2级标准,其与丰田1A所配抗病、高产、优质组合丰田优663通过广西品种审定。桂恢663和丰田优663谷粒具有香味。【结论】桂恢663兼抗稻瘟病、白叶枯病和细条病,且恢复力强、米质较优具有香味,是组配抗病、高产、优质杂交组合的优良亲本,同时为水稻提供重要遗传基础材料。
关键词： 水稻 抗病性 米质 恢复系 分子标记辅助选择(MAS)
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