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第十三届全国青年植保科技创新学术研讨会暨全国植物保护博士后论坛

作者：严芳旷永洁任斌王敬文张大伟林宏辉杨兵周雪平周焕斌中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 四川大学生命科学学院生物资源与生物环境教育部重点实验室成都 610065 四川大学生命科学学院生物资源与生物环境教育部重点实验室成都 610065 Department of Genetics Development and Cell Biology Iowa State University Ames USA IA 50011 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 浙江大学农业与生物技术学院水稻生物学国家重点实验室杭州310058

基因编辑是一种利用人工核酸酶在生物体基因组特定位点人为地对遗传物质进行改造的基因打靶技术,该技术引起的遗传信息改变能够稳定遗传给后代.以CRISPR/Cas9技术为基础的单碱基编辑技术因其操作简单、成本低、效率高以及通用性强已被... 详细信息

基因编辑是一种利用人工核酸酶在生物体基因组特定位点人为地对遗传物质进行改造的基因打靶技术,该技术引起的遗传信息改变能够稳定遗传给后代.以CRISPR/Cas9技术为基础的单碱基编辑技术因其操作简单、成本低、效率高以及通用性强已被广泛应用于水稻等多种农作物的品种改良中,如利用胞嘧啶脱氨酶APOBEC1/AID家族开发形成的单碱基编辑工具已成功应用于水稻、小麦等农作物中,将靶基因位点C·G转换为T·A.与传统的CRISPR技术创制功能缺失突变体不同,单碱基编辑技术借助Cas9/sgRNA的引导,对基因组靶位点特定碱基进行修饰,经细胞DNA重新复制过程,实现4种遗传密码A、T、C、G之间的相互转换,从而创制全新的植物功能获得性突变体和遗传育种材料.

关键词：水稻遗传育种靶标基因单碱基编辑

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水稻淡绿叶突变体HM133的遗传分析与基因定位

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中国水稻科学 2016年第6期30卷 603-610页

作者：施勇烽贺彦郭丹吕向光黄奇娜吴建利中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室/国家水稻改良中心杭州310006 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

EMS诱导籼稻品种IR64获得淡绿叶突变体HM133。与野生型IR64相比,HM133播种后的第6周和第15周的光合色素含量以及抽穗期的净光合速率显著降低,气孔导度则明显上升;此外,突变体株高、每穗实粒数和结实率等农艺性状也较野生型显著下降。叶... 详细信息

EMS诱导籼稻品种IR64获得淡绿叶突变体HM133。与野生型IR64相比,HM133播种后的第6周和第15周的光合色素含量以及抽穗期的净光合速率显著降低,气孔导度则明显上升;此外,突变体株高、每穗实粒数和结实率等农艺性状也较野生型显著下降。叶绿体超微结构分析表明,分蘖期HM133类囊体基粒片层形状不规则,堆叠凌乱、排列疏松。遗传分析表明HM133淡绿叶性状受单隐性核基因控制。通过分子标记将该基因定位于第3染色体长臂RM143和RM3684之间。该区间内包含编码镁螯合酶D亚基的基因OsCHLD。序列分析表明HM133中该基因第10外显子上有一个从G突变为A的单碱基变异,导致编码的氨基酸由精氨酸变成谷氨酸,推测OsCHLD基因即为控制HM133淡绿叶表型的候选基因。

关键词：水稻淡绿叶基因定位镁螯合酶光合作用

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CRISPR/Cas9技术敲除水稻BR降解相关基因的研究

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湖南农业科学 2017年第9期 1-5页

作者：叶照楠何璐张琳琳李飞飞刘文真浙江农林大学农业与食品科学学院浙江临安311300 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室浙江富阳311400

油菜素内酯(BR)是一种常见的植物类激素,在植物的生长发育过程中起重要的调控作用,对水稻株型改良和抗逆性有重要作用。研究首先构建了水稻4个BR降解相关基因的CRISPR/Cas9载体;然后利用农杆菌介导法,将构建好的4个BR降解相关基因的CRIS... 详细信息

油菜素内酯(BR)是一种常见的植物类激素,在植物的生长发育过程中起重要的调控作用,对水稻株型改良和抗逆性有重要作用。研究首先构建了水稻4个BR降解相关基因的CRISPR/Cas9载体;然后利用农杆菌介导法,将构建好的4个BR降解相关基因的CRISPR/Cas9载体分别转化水稻中花11的愈伤组织,用50 mg/L的潮霉素作为筛选标记,共获得395株转基因植株。其中,有270株属于野生型,61株属于杂合子类型,64株属于突变类型;64株突变体中有39株是杂合突变体,25株是纯合突变体,纯合突变的概率为6.25%。4个基因均获得了突变材料,但不同基因的突变效率不同,其中转LW26的植株突变率高达41%。

关键词：油菜素内酯(BR)相关基因 CRISPR/Cas9系统水稻遗传转化靶位点鉴定

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水稻白条纹突变体st13的表型分析及基因定位

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中国水稻科学 2017年第4期31卷 355-363页

作者：孙立亭林添资王云龙牛梅胡婷婷刘世家王益华万建民南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业部长江中下游粳稻生物学与遗传育种重点实验室/长江流域杂交水稻协同创新中心/江苏省现代作物生产中心南京210095 江苏丘陵地区镇江农业科学研究所江苏句容212400 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

【目的】叶色突变相关基因鉴定和克隆有助于研究光合作用,补充并完善叶绿体发育机理和色素合成代谢途径,为开展水稻的高光效育种提供理论依据。【方法】从粳稻品种Dongjin的组培后代中分离出一个白条纹突变体st13,成熟期测定野生型和st1... 详细信息

【目的】叶色突变相关基因鉴定和克隆有助于研究光合作用,补充并完善叶绿体发育机理和色素合成代谢途径,为开展水稻的高光效育种提供理论依据。【方法】从粳稻品种Dongjin的组培后代中分离出一个白条纹突变体st13,成熟期测定野生型和st13的主要农艺性状,苗期测定色素含量并观察叶绿体的超微结构;将st13和Dongjin进行正反交,观察F_1植株表型,并对F_2表型分离进行卡方检验,对st13进行遗传分析;利用st13×南京11(籼稻品种)的F_2和F_(2:3)群体,对st13突变基因定位;采用qPCR分析叶绿体发育和叶绿素合成相关基因在st13与野生型相对表达量。【结果】与野生型Dongjin相比,该突变体的株高、单株有效穗数、穗长、结实率和千粒重等主要农艺性状显著下降。苗期的色素含量降低,分蘖期无差异。突变体的叶绿体中既有含丰富的类囊体膜结构的正常叶绿体,也存在无类囊体结构的叶绿体。遗传分析和基因定位结果表明,st13的突变表型受1对隐性核基因控制,突变基因位于第3条染色体长臂InDel(Insertion-Deletion)标记I3-21和I3-22之间。进一步在这两个标记之间设计了6对InDel标记,最终将基因定位在94kb区间内,此区间共有8个候选基因。【结论】这8个候选基因中,有5个假定的蛋白,其他三个都是有功能注释的蛋白,而这三个蛋白在水稻中均未见报道,因此,st13突变是由一个新的叶色基因突变引起的;同时st13中叶绿体发育、叶绿素合成和光合系统相关基因的表达也发生了显著改变,推测ST13可能是调控叶绿体发育的关键基因。

关键词：水稻白条纹突变体叶绿体精细定位

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干尖线虫感染水稻生产种现状及其源头分析

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西南农业学报 2017年第8期30卷 1772-1776页

作者：王燕平杨芳张重梅倪建英康晓慧彭云良姬红丽四川省农业科学院植物保护研究所/农业部西南有害生物综合治理重点实验室四川成都610066 中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室浙江杭州311404 四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所四川成都610066 西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳621010

【目的】水稻干尖线虫是我国和世界范围内重要的种传病害,为了解我国水稻干尖线虫生产种子带虫现状及其来源。【方法】以改良的贝尔曼漏斗法检测了来自广东、广西、贵州、云南、四川、湖北、安徽、江苏、新疆、宁夏、和吉林等省(区)种... 详细信息

【目的】水稻干尖线虫是我国和世界范围内重要的种传病害,为了解我国水稻干尖线虫生产种子带虫现状及其来源。【方法】以改良的贝尔曼漏斗法检测了来自广东、广西、贵州、云南、四川、湖北、安徽、江苏、新疆、宁夏、和吉林等省(区)种子市场的341份水稻生产种种子、40份杂交水稻制种母本,168份水稻品种比较和区域试验材料所携带的干尖线虫。【结果】发现生产种子24 h内干尖线虫检出阳性率为21.11%,其中籼稻阳性率为23.21%,显著高于粳稻11.48%的阳性率(P=0.0427);粳稻阳性样本百粒检出虫量显著高于籼稻阳性样品(P=0.0201),籼、粳稻中均有个别品种检获虫量显著高于其他品种(P<0.05)。品种比较和区试材料中19.16%的参试材料携带干尖线虫。杂交稻制种母本干尖线虫检出率为17.5%,病种百粒检出量在0.33~2.67头之间,染虫母本制种田跟踪调查结果表明,其F_1代杂交种也携带干尖线虫。【结论】生产种携带的线虫很可能来自育种单位的原种,加强对制种基地亲本和育种部门原种的消毒处理,对预防水稻干尖线虫危害具有重要意义。

关键词：水稻干尖线虫感染生产品种制种母本育种材料

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分子标记转育3个基因改良空育131稻瘟病抗性

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核农学报 2016年第11期30卷 2096-2103页

作者：田红刚陈红旗胡江朱旭东钱前沈阳农业大学水稻研究所辽宁沈阳110866 中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室浙江杭州310006 黑龙江省农垦科学院水稻研究所黑龙江佳木斯154007

为改良空育131的稻瘟病抗性,通过杂交和分子标记辅助选择技术将中金23的Pi-1、Pi-2和Pi-33稻瘟病抗性基因导入到受体亲本空育131中,并通过连续回交结合农艺性状筛选,获得了28个含有不同抗稻瘟病基因的空育131导入系,其中同时含有Pi-1、P... 详细信息

为改良空育131的稻瘟病抗性,通过杂交和分子标记辅助选择技术将中金23的Pi-1、Pi-2和Pi-33稻瘟病抗性基因导入到受体亲本空育131中,并通过连续回交结合农艺性状筛选,获得了28个含有不同抗稻瘟病基因的空育131导入系,其中同时含有Pi-1、Pi-2和Pi-33这3个抗性基因的株系k165、k166和k191对稻瘟病的抗病频率均达到了98.4%,明显高于携带1个和2个抗性基因的株系,且k165的综合农艺性状已接近空育131,表明通过分子标记辅助选择聚合稻瘟病抗性基因是开展品种抗性定向改良的有效方法之一。

关键词：水稻稻瘟病分子标记辅助选择抗稻瘟病育种

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水稻产量性状杂种优势QTL 定位

水稻产量性状杂种优势QTL 定位

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2016遗传学与表观遗传学前沿暨第四届中国青年遗传学家论坛

作者：朱玉君黄得润樊叶杨张振华应杰政庄杰云中国水稻研究所/国家水稻改良中心/水稻生物学国家重点实验室杭州 310006

利用水稻的杂种优势可以大幅度地提高水稻产量,是解决粮食安全的重要途径.虽然杂交水稻已经长期在生产上大规模应用,水稻杂种优势遗传机制的研究也取得明显进展,但理论性研究结果对杂交稻育种的指导价值仍非常有限,需要进一步加强.检测... 详细信息

利用水稻的杂种优势可以大幅度地提高水稻产量,是解决粮食安全的重要途径.虽然杂交水稻已经长期在生产上大规模应用,水稻杂种优势遗传机制的研究也取得明显进展,但理论性研究结果对杂交稻育种的指导价值仍非常有限,需要进一步加强.检测与水稻产量性状杂种优势相关的数量性状座位(QTL),是探讨水稻杂种优势的遗传基础.本研究以特青为母本、以基于IR24 遗传背景的6 个IRBB 近等基因系为父本,配组衍生了由204 个水稻恢复系株系组成的重组自交系(RIL)群体,并用各个RIL 与不育系中9A 杂交获得测交F1 群体.两年同地种植两套群体,相邻两列并列种植相应的RIL 和F1,设2 次重复.成熟时每份材料每个重复混收中间4 株,考查单株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量,计算得出2 次重复的平均值.应用QTLNetwork 2.0对RIL 和测交F1 群体的表型值以及衍生的中亲优势值进行QTL 分析.在3 套数据中分别检测到33、24 和11 个QTLs,单个QTL 的贡献率范围分别为0.60～34.37％、0.09～41.02％和0.38～17.89％.在这些QTL 中,有4 个在3 套数据中均检测到,控制千粒重的2 个、控制结实率和单株产量的各1 个;有11 个在RIL 和测交F1 群体中检测到,控制每穗实粒数、每穗总粒数和千粒重的各3 个、控制每株穗数和结实率的各1 个;有5 个在测交F1 和中亲优势值中检测到,控制每穗实粒数的2 个,控制每穗总粒数、结实率和单株产量的各1 个.在这20个与杂种优势相关的QTLs 中,有19 个在不同群体中的遗传效应方向一致,这个结果表明F1 的杂种优势与亲本的表型值呈正相关,培育高产亲本是提高杂交稻产量的一种有效方法.另外,在第10 染色体育性恢复基因Rf4 所在区间同时检测到控制每穗实粒数、结实率和单株产量的杂种优势QTL,但是该基因在RIL群体中并未检测到对产量性状的显著作用,由此推测该基因的杂合状态可能是超显性QTL 发挥效应的基础.对杂种优势QTL 的遗传效应进行分析,结果表明控制每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量的杂种优势QTL 主要表现为显性和超显性效应,单株产量的杂种优势主要来源于每穗实粒数和结实率杂种优势的累积.本研究旨在为水稻杂种优势的遗传基础研究提供参考.

关键词：水稻产量性状杂种优势 QTL定位

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花后低温对水稻籽粒灌浆与内源激素含量的影响

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作物学报 2016年第10期42卷 1551-1559页

作者：曾研华张玉屏潘晓华朱德峰向镜陈惠哲张义凯江西农业大学双季稻现代化生产协同创新中心/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室江西南昌330045 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室浙江杭州311400

以籼粳杂交稻甬优538、甬优17和籼稻中浙优1号、粳稻浙粳88为材料,设置灌浆期不同时段低温处理,分析籽粒灌浆过程中内源激素含量的动态变化及其差异。结果表明,花后不同时段低温对籽粒灌浆的影响表现为前期>中期>后期,而中、后期... 详细信息

以籼粳杂交稻甬优538、甬优17和籼稻中浙优1号、粳稻浙粳88为材料,设置灌浆期不同时段低温处理,分析籽粒灌浆过程中内源激素含量的动态变化及其差异。结果表明,花后不同时段低温对籽粒灌浆的影响表现为前期>中期>后期,而中、后期与对照差异不大,且低温对甬优17、中浙优1号籽粒灌浆的影响大于对甬优538和浙粳88。花后前期低温显著降低甬优17籽粒灌浆,延长灌浆时间,而甬优538与对照差异不明显。花后不同温度处理下供试品种内源激素含量变化存在一定差异,其变化与品种灌浆动态保持一致。花后前、中期低温明显降低甬优17籽粒中IAA、ZR含量,显著增加GA3、ABA含量;而对甬优538显著下降GA3含量和略增加IAA、ZR含量,这可能是籽粒正常灌浆的主要原因。生产中可通过适宜的激素调控措施来提高水稻籽粒低温灌浆。

关键词：籼粳杂交稻灌浆结实期不同低温激素

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水稻水培抗倒伏相关性状的QTL分析

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核农学报 2016年第5期30卷 850-858页

作者：王小虎方云霞祝阳舟潘斌清余海平张栋曾大力胡江钟卫国俞良端木银熙梁国华钱前扬州大学/江苏省遗传生理重点实验室/教育部植物功能基因组学重点实验室江苏扬州225009 中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室浙江杭州310006 常熟市农业科学研究所/江苏省杂交晚粳工程技术研究中心/国家杂交水稻工程技术研究中心常熟分中心江苏常熟215500 江西省农业科学院水稻研究所江西南昌330200

为研究水稻抗倒伏相关性状的遗传机制,以典型的籼粳交(窄叶青8号/京系17)的F1花培加倍单倍体分离群体为材料,通过水培法在齐穗期考查了与水稻抗倒伏相关的根基粗、总根数、最大根长、根干物重和根冠比等地下部根系性状及分蘖数、株高、... 详细信息

为研究水稻抗倒伏相关性状的遗传机制,以典型的籼粳交(窄叶青8号/京系17)的F1花培加倍单倍体分离群体为材料,通过水培法在齐穗期考查了与水稻抗倒伏相关的根基粗、总根数、最大根长、根干物重和根冠比等地下部根系性状及分蘖数、株高、株周长、单蘖直茎和地上部干物重等地上部性状。利用该群体的分子连锁图谱进行QTL区间作图分析,除分蘖数、地上部干物重外,其它8个性状共检测到13个相关的QTL。其中与根基粗、根冠比、株周长、单蘖直茎相关的QTL各1个,分别位于第8、第1、第7和第8染色体上。与总根数、最大根长、根干物重相关的QTL各2个,分别位于第1和第2、第1和第6、第1和第12染色体上。与株高相关的QTL共3个,分别位于第1、第4和第8染色体上。相关分析表明,各根系性状相互之间存在着极显著正相关;除根冠比外,其它根系性状与地上部分蘖数、株高、株周长、单蘖直径和地上部干物重之间也存在显著或极显著正相关。多元回归分析表明,除分蘖数外,地下部根系性状与其它地上部性状存在着显著线性效应。本研究为深入理解水稻抗倒伏因子的遗传基础及制定抗倒伏性育种策略等提供了理论依据。

关键词：水稻水培抗倒伏性状加倍单倍体数量性状座位

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将水稻qTGW1.1区间分解为对粒重具有稳定效应的2个紧密连锁的微效QTL

将水稻qTGW1.1区间分解为对粒重具有稳定效应的2个紧密连锁的微效...

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2016遗传学与表观遗传学前沿暨第四届中国青年遗传学家论坛

作者：张宏伟樊叶杨朱玉君陈俊宇余四斌庄杰云中国水稻研究所国家水稻改良中心/水稻生物学国家重点实验室杭州310006 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室武汉 430070 中国水稻研究所国家水稻改良中心/水稻生物学国家重点实验室杭州310006 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室武汉 430070

大多数作物的农艺性状都是由多基因控制的复杂性状、并且受环境影响.在水稻中,主效产量性状QTL 的精细定位和克隆已经开展了大量的工作;而对于微效QTL,最近才逐渐得到关注.前期研究中,我们针对水稻第1 染色体长臂上约12 Mb 的区间进行... 详细信息

大多数作物的农艺性状都是由多基因控制的复杂性状、并且受环境影响.在水稻中,主效产量性状QTL 的精细定位和克隆已经开展了大量的工作;而对于微效QTL,最近才逐渐得到关注.前期研究中,我们针对水稻第1 染色体长臂上约12 Mb 的区间进行了粒重和粒型QTL的分解.本研究针对其中的1 个QTL区间,以期将它定位在更精细的区间内,并同时分析微效QTL 基因型与环境的互作.从籼稻组合珍汕973/密阳46 的BC2F10 群体中挑选出4 个单株,它们携带的杂合染色体片段呈梯系排列、并共同覆盖了前期检测到的整个qTGW1.1 区间.由这4 个单株的自交后代发展了4 套近等基因系,每套分别包含32 个珍汕97 纯合型和32 个密阳46 纯合型株系.在生态环境差异较大的2 个地点种植这4套材料,并考察千粒重、粒长和粒宽.在DNA 标记Wn28447 和RM11569 间约835.2 kb 的区间内分解出2 个QTL,它们在2 个环境中表现出稳定的基因型效应.其中qTGW1.1a 位于Wn28447 RM11543间约120.4 kb 的区间内,对所研究的3 个性状均具显著效应,增效等位基因均来自珍汕97,该QTL 对粒重的效应大于粒长和粒宽的效应.qTGW1.1b 位于RM11554 RM11569间约521.8 kb 的区间内,并显著影响粒重和粒长,它的增效等位基因均来自密阳46,该QTL 对粒长的效应大于粒宽的效应.进一步应用5 套在qTGW1.1a 或qTGW1.1b 区间分离的NIL-F2 群体对这2 个QTL 的效应进行了验证.本研究结果表明,在主效QTL不分离的背景下,对微效QTL 进行分解是可行的.另外,控制复杂性状的微效QTL 可以在差异大的环境中稳定表现,为应用分子标记辅助选择对这类QTL 进行聚合提供了潜力.

关键词：紧密连锁基因型环境型互作粒型粒重微效数量性状座位水稻

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