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分子植物育种 2024年

作者：胡雪友卢峰何永辉刘欢欢印志同江苏省扬州大学植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室

染色体片段代换系(CSSLs)是复杂数量性状QTL定位和克隆的优良材料。叶夹角作为植物株型的重要性状，是实现作物群体合理密植的关键考量因素。解析叶夹角的遗传基础对理想株型育种有着重要意义。因此，本研究以自交系LDC-1为供体亲本、YS... 详细信息

染色体片段代换系(CSSLs)是复杂数量性状QTL定位和克隆的优良材料。叶夹角作为植物株型的重要性状，是实现作物群体合理密植的关键考量因素。解析叶夹角的遗传基础对理想株型育种有着重要意义。因此，本研究以自交系LDC-1为供体亲本、YS501为轮回亲本构建染色体片段代换系群体，并基于此群体开展叶夹角QTL定位。主要结果如下：获得了153份以YS501为遗传背景的染色体片段代换系。该群体共携带1 326个供体片段，代换片段的累加总长度为16 502.68 Mb，是玉米参考基因组的7.8倍，代换片段总覆盖长度为2 092.90 Mb，覆盖玉米整个参考基因组的99.08%；共检测到9个叶夹角相关QTLs，单个QTL贡献了3.53%～13.25%的表型变异。其中，位于2和6号染色体的qLA2-1，qLA6-2表型贡献率均在13%以上，认为是主效QTL。本研究构建的染色体片段代换系为叶夹角主效QTL的精细定位及后续关键基因的克隆提供科学依据，也为其它复杂农艺性状的遗传解析和分子标记辅助育种提供了研究材料。

关键词：玉米染色体片段代换系叶夹角 QTL定位

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利用抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX改良南粳9108的抗性

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中国水稻科学 2023年第2期37卷 125-132页

作者：王雨孙全翌杜海波许志文吴科霆尹力冯志明胡珂鸣陈宗祥左示敏扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害,严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术,将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)... 详细信息

【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害,严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术,将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)导入优良食味粳稻品种南粳9108中,构建不同抗性基因/基因组合的株系,并评价这些株系的稻瘟病和纹枯病抗性,考查其主要农艺性状和品质性状。【结果】导入Pigm能显著提高南粳9108对苗瘟和穗颈瘟的抗性;分别导入qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)均能提高南粳9108的纹枯病抗性,且两个抗性基因聚合时呈现一定的抗性累加效应。其中,导入Pigm的株系穗长和每穗粒数显著增加,导入qSB-11^(HJX)的株系千粒重显著增加,其他农艺及品质性状与南粳9108无明显差异。【结论】这些抗性基因导入/聚合能在不降低农艺及品质性状的同时,显著提高纹枯病和稻瘟病的抗性水平,为粳稻抗病育种提供新的种质资源。

关键词：稻瘟病纹枯病基因聚合粳稻抗性改良

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植物顺式调控元件研究进展

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浙江农业学报 2024年第8期36卷 1945-1956页

作者：张鑫刘鹏扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室植物功能基因组学教育部重点实验室江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 扬州大学农业科技发展研究院教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

顺式调控元件是具有调控功能的非编码DNA序列,确保植物在不同生长发育阶段和环境应答时相关基因正确的时空表达。目前,植物顺式调控元件的功能研究落后于动物,然而依托较完善的基因组注释信息和开放染色质技术,植物顺式调控元件研究取... 详细信息

顺式调控元件是具有调控功能的非编码DNA序列,确保植物在不同生长发育阶段和环境应答时相关基因正确的时空表达。目前,植物顺式调控元件的功能研究落后于动物,然而依托较完善的基因组注释信息和开放染色质技术,植物顺式调控元件研究取得了重要进展。文章综述了植物顺式调控元件的相关研究,发现活性顺式调控元件与染色质活性相关联,转录因子和顺式调控元件之间的相互作用决定了基因转录水平,高通量测序技术提供的不同分子层面的组学数据能高效鉴定到顺式调控元件,由转座子衍生的顺式调控元件调控农艺性状基因转录。精准鉴定和深入功能解析顺式调控元件是未来重要的研究方向。植物顺式调控元件的挖掘与功能解析有助于系统阐明农作物重要农艺性状基因的调控机制,更好助力于培育高产、优质、高抗、高效的优良新品种。

关键词：顺式调控元件开放染色质转录因子染色质活性

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玉米雄穗主轴长和分枝数QTL定位

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江苏农业科学 2023年第15期51卷 16-21页

作者：吴昊王瑞泽何永辉梁爽刘欢欢江苏省扬州大学植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室江苏扬州225009

合理的雄穗结构在协调玉米株型、增加生物产量方面具有重要的意义,而雄穗结构的2个重要指标分别是雄穗主轴长和分枝数。本研究利用玉米雄穗主轴长和分枝数具有显著差异的自交系Y915和郑58构建重组自交系(RIL)群体,在连续自交6代后,利用... 详细信息

合理的雄穗结构在协调玉米株型、增加生物产量方面具有重要的意义,而雄穗结构的2个重要指标分别是雄穗主轴长和分枝数。本研究利用玉米雄穗主轴长和分枝数具有显著差异的自交系Y915和郑58构建重组自交系(RIL)群体,在连续自交6代后,利用高密度分子遗传图谱在3个环境(2020年春扬州、2021年春扬州和2021年夏镇江)对玉米雄穗主轴长(TL)和分枝数(TBN)进行QTL分析。结果共检测到6个雄穗主轴长QTLs,分布于1号、8号和10号染色体上,贡献了5.10%~14.63%的表型变异;4个雄穗分枝数相关性状QTLs,分布于1号、4号和6号染色体,贡献了5.69%~10.56%的表型变异。其中在多个环境下检测到qTBN1-1位点,并且此区间上还有1个控制雄穗主轴长的位点qTL1-1。本研究将为挖掘玉米雄穗主轴长和分枝数基因和分子标记辅助品种改良提供参考。

关键词：玉米雄穗主轴长雄穗分枝数 QTL定位

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敲除OsNramp5基因创制低镉优质粳稻新材料的应用评价

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中国水稻科学 2023年第1期37卷 16-28页

作者：裴峰王广达高鹏冯志明胡珂鸣陈宗祥陈红旗崔傲左示敏扬州大学江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理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杭州311400 镇江禾下土农业科技有限公司江苏镇江212008 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

【目的】探究在粳稻中敲除OsNramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记... 详细信息

【目的】探究在粳稻中敲除OsNramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记辅助选择,获得了无外源基因的OsNramp5敲除突变系,考查其产量和品质性状变化特征,以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T_(0)代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株,设计开发了其中3种突变型的特异分子标记,进而结合标记辅助选择,在各植株的T_(2)代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比,无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中,敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46;敲除系的株高略微下降,穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降,但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照,蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照,导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照,但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高锌和硒的含量,同时有利于进一步降低籽粒镉的含量。施硒有利于改善稻米外观但施锌则相反,喷施两种肥料都会降低稻米食味值,不利于食味品质提升。敲除系在极端高/低温条件下的结实率变化与对照无异,但对纹枯病的抗性显著降低。【结论】在优质高产粳稻品种中获得了无标记OsNramp5基因敲除系,证明其在生产低镉富硒富锌安全营养健康型稻米中具有重要价值,但在产量和食味品质上则有不同程度的下降。

关键词：粳稻低镉基因编辑品质产量育种价值

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玉米生育期相关性状QTL定位

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江苏农业科学 2022年第8期50卷 63-68页

作者：陈俊宇卢峰陈婉莹何永辉刘欢欢印志同扬州大学植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室江苏扬州225009

生育期是玉米重要的性状之一,其中抽穗期、散粉期和吐丝期是3个最重要的指标。以玉米自交系LDC-1和YS501构建的186个重组自交系为材料,在2个大田种植环境下对抽穗期、散粉期和吐丝期3个生育期相关性状进行QTL解析。基于Maize10k芯片数... 详细信息

生育期是玉米重要的性状之一,其中抽穗期、散粉期和吐丝期是3个最重要的指标。以玉米自交系LDC-1和YS501构建的186个重组自交系为材料,在2个大田种植环境下对抽穗期、散粉期和吐丝期3个生育期相关性状进行QTL解析。基于Maize10k芯片数据构建总长为2 569.89 cM的高密度遗传图谱,共包含2 624个bin,相邻标记间的平均距离为0.98 cM。共检测到32个生育期相关性状QTLs,似然函数比值对数值(logarithm of odds,简称LOD)为2.52~10.86,贡献了3.33%~17.19%的表型变异。其中qDTT9-1、qDTS9-2在不同环境中稳定表达且效应较大,在育种中可能具有较大利用价值。本研究结果可为进一步精细定位生育期相关性状QTLs和利用分子标记辅助选择开展品种改良提供参考。

关键词：玉米生育期遗传图谱 QTL定位

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不同抗性水稻品种响应纹枯病菌侵染的代谢组差异分析

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2023年第6期44卷 9-17,25页

作者：卢帅兵谢文亚岳轩宇李梦臣冯志明陈宗祥胡珂鸣陈夕军曹文磊左示敏扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/生物育种钟山实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 扬州大学植物保护学院江苏扬州225009 扬州大学旅游烹饪学院江苏扬州225009 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

利用气相色谱-飞行时间串联质谱(GC/TOF-MS)检测抗纹枯病品种(YSBR1)YS和感纹枯病品种(Lemont)LE接种纹枯病菌(Rhizoctonia solani Kühn)后的代谢组差异,以探究水稻抗纹枯病机制。结果表明:***侵染后,YS和LE分别有82和75个差异代谢... 详细信息

利用气相色谱-飞行时间串联质谱(GC/TOF-MS)检测抗纹枯病品种(YSBR1)YS和感纹枯病品种(Lemont)LE接种纹枯病菌(Rhizoctonia solani Kühn)后的代谢组差异,以探究水稻抗纹枯病机制。结果表明:***侵染后,YS和LE分别有82和75个差异代谢物(DAM)的含量升高;相对于LE,YS中存在更多的氨基酸类差异代谢物,其中合成抗病因子(水杨酸、乙烯、木质素、叶绿素和γ-氨基丁酸)的氨基酸及其衍生物受诱导水平明显高于LE。结果提示YS对纹枯病的较强抗性可能与其自身特有的代谢产物尤其是抗病因子相关的氨基酸及其衍生物密切相关。

关键词：水稻纹枯病抗性差异代谢组

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分子标记辅助选择改良南粳5055米香性状的研究

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2023年第3期44卷 81-88页

作者：许志文冯志明李明友华荣孙建荣张亿吴科霆杜海波胡珂鸣张昌泉陈宗祥左示敏扬州大学农学院江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 江苏红旗种业股份有限公司江苏泰州225311 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

为进一步提高优良食味水稻品种南粳5055蒸煮食味品质,利用分子标记辅助选择,将米香基因badh2成功导入南粳5055中。在分子标记对目标基因进行前景选择的同时,利用《NY/T 1433-2014》推荐的48个以及作者实验室筛选的31个SSR标记进行背景检... 详细信息

为进一步提高优良食味水稻品种南粳5055蒸煮食味品质,利用分子标记辅助选择,将米香基因badh2成功导入南粳5055中。在分子标记对目标基因进行前景选择的同时,利用《NY/T 1433-2014》推荐的48个以及作者实验室筛选的31个SSR标记进行背景检测;在BC3F2世代,筛选出遗传背景与轮回亲本一致的单株,结合农艺性状筛选及品质分析,获得所考察性状与南粳5055一致且携带米香基因的南粳5055新品系;并就背景选择中不同来源分子标记对江苏粳稻品种的鉴别力问题进行了讨论。

关键词：水稻食味品质分子标记辅助选择 SSR标记轮回亲本遗传背景

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水稻类病斑突变体基因克隆及发生机制研究进展

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江苏农业学报 2022年第3期38卷 837-848页

作者：沈旺鑫史小品杜海波冯志明陈宗祥胡珂鸣范江波左示敏扬州大学江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 上海交通大学农业与生物学院上海200240 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

类病斑突变体(Lmms)是研究植物细胞死亡和防御反应机制的重要材料。本文对水稻类病斑突变体的最新研究进展进行了综述。在此基础上,对进一步加强类病斑突变体及其抑制突变体基因的鉴定与克隆、解析病健组织间细胞命运的精细调控机制,以... 详细信息

类病斑突变体(Lmms)是研究植物细胞死亡和防御反应机制的重要材料。本文对水稻类病斑突变体的最新研究进展进行了综述。在此基础上,对进一步加强类病斑突变体及其抑制突变体基因的鉴定与克隆、解析病健组织间细胞命运的精细调控机制,以及如何利用类病斑突变体开展抗逆分子设计育种进行了讨论。

关键词：水稻类病斑突变体表型基因克隆分子机制

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玉米快速叶绿素荧光参数QTL定位

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农业生物技术学报 2021年第5期29卷 825-835页

作者：卢峰李露露陈婉莹李贝姚苏怡孙玉刘欢欢印志同扬州大学植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室

作物的光合作用与产量密切相关。快速叶绿素荧光参数可以灵敏地反映光合作用中的电子传递效率,解析快速叶绿素荧光参数的遗传基础对培育高光效玉米(Zea mays)品种具有指导意义。本研究以玉米杂交种'先玉335'连续自交7代衍生的16... 详细信息

作物的光合作用与产量密切相关。快速叶绿素荧光参数可以灵敏地反映光合作用中的电子传递效率,解析快速叶绿素荧光参数的遗传基础对培育高光效玉米(Zea mays)品种具有指导意义。本研究以玉米杂交种'先玉335'连续自交7代衍生的160个重组自交系(recombinant inbred line, RIL)为材料,构建高密度遗传图谱,并在4个大田种植条件下测量5个快速叶绿素荧光参数ABS/CSo、TRo/CSo、ETo/CSo、ETo/TRo和PIcs。利用20K芯片构建总长为1 896.423 cM的高密度遗传图谱,包含2 915个bin标记,标记间平均距离为0.66 cM。结合多环境快速叶绿素荧光参数的最佳线性无偏预测值(best linear unbiased predictor, BLUP),共检测到15个相关QTLs,似然函数比值对数值(logarithm of odds, LOD)为2.52～7.35,表型变异贡献率为4.56%～14.81%;其中qREC2-1、qREC3-1、qRET3-1在多环境中稳定表达。本研究为进一步精细定位快速叶绿素荧光参数QTLs和利用分子标记辅助选择开展高光效育种提供参考依据。

关键词：玉米快速叶绿素荧光参数遗传图谱 QTL定位

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