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2019年中国作物学会学术年会

作者：朱霁晖张昌泉范晓磊顾铭洪刘巧泉扬州大学农学院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和分子育种重点实验室

【研究背景】水稻是当今世界上最主要的主食之一,随着时代的发展,人们对水稻的品质要求越来越高,而其食味蒸煮品质成为消费者追求的重要方面。稻米的直链淀粉含量分布非常广泛,0%～30%的直链淀粉含量分布,对稻米的蒸煮食味品质产生了重... 详细信息

【研究背景】水稻是当今世界上最主要的主食之一,随着时代的发展,人们对水稻的品质要求越来越高,而其食味蒸煮品质成为消费者追求的重要方面。稻米的直链淀粉含量分布非常广泛,0%～30%的直链淀粉含量分布,对稻米的蒸煮食味品质产生了重要的影响。Waxy（Wx）基因是水稻中的重要功能基因,其控制了稻米中的直链淀粉合成,决定了直链淀粉含量。研究发现,Wx基因保守位点的等位变异造成了其功能改变,从而导致其控制合成直链淀粉含量的能力发生改变,最终造成了稻米当中丰富的直链淀粉含量分布。目前,已发现的自然突变Wx等位基因包含Wx,Wx,Wx,Wx,Wx,Wx,wx等,这些重要的Wx等位基因来自于长期的水稻栽培驯化过程中的自然突变与人工选择。【材料与方法】由本课题组搜集并完成测序的具有Wx基因的全序列材料共426份,其中400份为常规栽培稻样品,26份为野生稻样品。此外,共541份具有部分Wx基因序列的野生稻用于进一步分析研究,其中95份由本课题组搜集并分析,446份来自于数据库。【结果与分析】通过对Wx基因全序列分析,发现其等位变异位点主要存在于Intron1-1,Exon4-53,Exon4-77,Exon6-62以及Exon10-115等保守碱基处。此外,这些等位基因的各个突变位点,具有明显的亚群与地域集中分布的现象。首先,通过对所有野生稻保守突变位点的分析,发现Wx的保守位点与野生稻保守突变位点表现完全一致,而其他等位基因的保守位点与野生稻均表现差异,因此猜测Wx可能与野生稻有更近的亲缘关系。其次,通过对Wx基因全序列多样性以及Tajima’D的分析,发现Wx等位基因群组多样性丰富且未经过明显的选择,而其他等位基因群组则的多样性则表现并不丰富并且Tajima’D结果显示存在选择的痕迹。再次,通过邻近法进化树分析,发现Wx各个等位基因组有明显的分组差异现象,其中Wx与Wx表现为一组,Wx,Wx,Wx以及wx则表现为另一组,然而,Wx分散于其他等位基因组别当中,表明Wx组存在分离现象并且与其他Wx等位基因组均有近亲缘关系。因此,根据基因全序列,进一步分析了Wx的变异类型,从而将其分为WxI-IV四个不同的组别。最后,通过等位基因组间距离分析,研究各等位基因组之间的亲缘关系,发现Wx与野生稻距离最近,而其他各个等位基因,则分别与WxI-IV表现为近亲缘关系。【结论】Wx是来自于野生稻的最早Wx等位基因,在自然突变的过程中,野生稻的Wx发生内含子序列的变化,产生Wx不同组别。在不同的Wx组别中,Wx基因重要保守位点发生自然突变,通过人工选择,等位突变得以保存于不同口味喜好的人群与地域。

关键词：水稻 Waxy 等位变异遗传分化

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稻米直链淀粉含量和结构变异的遗传基础

稻米直链淀粉含量和结构变异的遗传基础

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2019年中国作物学会学术年会

作者：张昌泉朱霁晖陈盛杰顾铭洪刘巧泉扬州大学农学院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和分子育种重点实验室

【研究背景】水稻是我国重要的粮食作物,栽培水稻在不同地域、不同生态环境条件下经过长期的演变和分化,形成的品种类型极为丰富,它们在品质性状上所表现出的变异也极为复杂。胚乳淀粉组成和结构（尤其是直链淀粉的含量和结构）,是衡量... 详细信息

【研究背景】水稻是我国重要的粮食作物,栽培水稻在不同地域、不同生态环境条件下经过长期的演变和分化,形成的品种类型极为丰富,它们在品质性状上所表现出的变异也极为复杂。胚乳淀粉组成和结构（尤其是直链淀粉的含量和结构）,是衡量稻米品质特别是蒸煮与食味品质的最重要指标。水稻胚乳中的直链淀粉是由Waxy（Wx）基因编码的淀粉颗粒结合淀粉合成酶（GBSSI）催化合成的,该基因的复等位变异是直链淀粉含量变异和米饭食味多样化表现的最重要原因。但是有关直链淀粉结构变异的报道及其遗传机制研究极少。【材料与方法】本研究利用一个具有高直链、低淀粉黏滞性性状的地方籼稻品种与粳稻日本晴构建的F2群体及系列近等基因系开展了控制低淀粉黏滞性（Low Viscosity,LV）位点的图位克隆和功能研究。【结果与分析】通过详细的遗传分析和图位克隆技术,克隆了控制稻米高直链淀粉、低粘滞性的主效基因qLV,证明该基因为Wx的一个特异等位基因,命名为Wx。与控制高直链淀粉含量的Wxa等位基因相比,Wx第10外显子一个单碱基差异造成其编码的GBSSI第415残基由丝氨酸变为脯氨酸,改变了该酶的磷酸化,使酶活性明显增强,从而使胚乳中合成更多中短分子量的直链淀粉。这是导致含Wx稻米在蒸煮过程中难以彻底糊化而造成低淀粉粘滞性、米饭口感变差的根本原因。进一步研究表明,在具中低直链淀粉含量的Wx等位基因中引入该功能位点,可用于优良食味稻米的培育。通过对近千份野生稻和栽培稻种质资源中Wx基因序列的遗传多样性和分子序列进化分析,证明Wx与野生稻中Wx基因序列及功能基本一致,在进化中属于祖先基因。携带来自野生稻Wx单倍型的稻米表现为高直链淀粉含量和低淀粉粘滞特性,米饭口感和食味较差。【结论】成功克隆了控制稻米蒸煮与食味品质最重要基因——Wx的祖先等位基因Wx,明确了其调控高直链、低淀粉黏滞性的分子机制和淀粉结构基础,为稻米蒸煮与食味品质改良提供了重要的基因资源和技术支撑。

关键词：水稻 Waxy 直链淀粉蒸煮食味品质低淀粉黏滞性等位变异

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香软米水稻的研究进展

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江苏农业科学 2019年第10期47卷 11-15页

作者：于梅梅陶权丹华杰王时超计文刘岩刘康伟张建祥于恒秀江苏省作物遗传生理重点实验室/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和分子育种重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农学院

随着生活水平的提高,人们不仅仅满足于解决温饱问题,对稻米品质的要求日益提高,促使科学家们对于我国香稻和软米资源越来越重视。近年来,随着水稻功能基因组和测序技术的快速发展,针对水稻香味基因和软米相关基因的研究取得了较大进展,... 详细信息

随着生活水平的提高,人们不仅仅满足于解决温饱问题,对稻米品质的要求日益提高,促使科学家们对于我国香稻和软米资源越来越重视。近年来,随着水稻功能基因组和测序技术的快速发展,针对水稻香味基因和软米相关基因的研究取得了较大进展,并开发了一系列的功能标记应用于香软米品种培育。本文在了解了近年来相关研究现状的基础上,归纳了香味基因、淀粉合成相关基因、软米相关基因的研究进展以及香软米水稻品种培育的研究进展,并对基因编辑技术在香软米水稻培育的应用前景作综述。

关键词：水稻香味基因软米食味品质研究进展

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玉米G蛋白研究进展

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生物技术进展 2019年第1期9卷 1-5页

作者：王亚丽邓德祥王益军江苏省作物遗传生理重点实验室/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和分子育种重点实验室扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学江苏扬州225009

G蛋白(guanine nucleotide-binding protein,G-protein)包括Gα、Gβ、Gγ亚基,Gγ亚基又可以进一步分为Type A、Type B、Type C 3种类型。植物G蛋白影响株型建成、生物逆境与非生物逆境应答、养分利用效率和产量表现等。玉米G蛋白的相... 详细信息

G蛋白(guanine nucleotide-binding protein,G-protein)包括Gα、Gβ、Gγ亚基,Gγ亚基又可以进一步分为Type A、Type B、Type C 3种类型。植物G蛋白影响株型建成、生物逆境与非生物逆境应答、养分利用效率和产量表现等。玉米G蛋白的相关研究主要集中于典型Gα和Type C Gγ亚基。综述了玉米G蛋白的研究现状,重点介绍了G蛋白的分子功能、G蛋白与玉米农艺性状的关联,并对今后玉米G蛋白研究工作进行了展望,以期为玉米G蛋白的相关研究提供参考。

关键词：玉米 G蛋白基因功能农艺性状

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绿色性状的基因定位和基因组选择的多变量方法

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生命科学 2018年第10期30卷 1051-1059页

作者：徐扬王欣徐辰武扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/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和分子育种重点实验室江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

绿色性状的遗传改良为绿色超级稻的培育奠定了坚实的基础。绿色性状,如高产、抗病、抗逆、氮磷高效利用等,大多是受多基因控制的复杂性状。关联分析和基因组选择是对植物复杂数量性状进行遗传解析和改良的重要方法。在绿色超级稻的育种... 详细信息

绿色性状的遗传改良为绿色超级稻的培育奠定了坚实的基础。绿色性状,如高产、抗病、抗逆、氮磷高效利用等,大多是受多基因控制的复杂性状。关联分析和基因组选择是对植物复杂数量性状进行遗传解析和改良的重要方法。在绿色超级稻的育种实践中,需要同时改良多个绿色性状。然而,目前关联分析和基因组选择方法大多仍专注于对单个性状的分析,忽略了性状间的相关性。现分别提出关联分析和基因组选择的多性状方法,两者充分利用了性状之间的遗传相关和环境相关信息;而模拟研究和实证研究均表明,多性状方法能有效提高基因定位和表型预测的准确性,为绿色性状的遗传改良提供重要技术支撑。

关键词：绿色性状多变量关联分析基因组选择选择指数

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分子标记辅助选择改良C418对红莲型粳稻不育系的恢复力

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中国水稻科学 2018年第5期32卷 445-452页

作者：张宏根仲崇元司华刘巧泉顾铭洪汤述翥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

【目的】高效选育红莲型(Honglian,HL)粳稻恢复系有助于HL型杂交粳稻育种,对促进三系杂交粳稻的发展具有重要的意义。【方法】Rf6是一个HL型恢复基因,来源于HL型籼稻强恢复系9311。前期研究中,在以9311为供体、日本晴为受体的一套染色... 详细信息

【目的】高效选育红莲型(Honglian,HL)粳稻恢复系有助于HL型杂交粳稻育种,对促进三系杂交粳稻的发展具有重要的意义。【方法】Rf6是一个HL型恢复基因,来源于HL型籼稻强恢复系9311。前期研究中,在以9311为供体、日本晴为受体的一套染色体片段代换系中鉴定出携带Rf6的株系R1093。本研究利用R1093与BT型粳稻恢复系C418(携带Rf1)杂交,通过常规回交育种结合分子标记辅助选择技术,将Rf6导入C418中,进行Rf6与Rf1聚合育种;利用BT型、HL型六千辛A进行测交鉴定改良系的恢复力。【结果】共获得12个BC_3F_4株系和55个BC_4F_3株系,其中6个改良系的农艺性状已基本接近C418;测交鉴定结果表明聚合Rf6的改良系对HL型粳稻不育系的恢复度达到85%以上,可应用于水稻生产;对BT型粳稻不育系的恢复度提升效果不显著。【结论】聚合Rf6能有效改良BT型粳稻恢复系对HL型粳稻不育系恢复力,是选育HL型粳稻恢复系的一条重要途径。

关键词：粳稻红莲型恢复系分子标记辅助选择

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玉米ZmLBD7基因的序列变异分析

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科技风 2019年第16期 229-231页

作者：滕青尹双义扬州大学农学院/教育部植物功能基因组学重点实验室/江苏省作物基因组学与分子育种实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

LBD基因编码植物一类特有的转录因子,在植物生长发育中具有至关重要的作用。为分析特异在玉米穗部表达的ZmLBD7基因的核苷酸多样性,基于目标序列定点捕获对280个玉米自交系中的ZmLBD7位点进行了重测序。结果发现该基因在供试群体中有52... 详细信息

LBD基因编码植物一类特有的转录因子,在植物生长发育中具有至关重要的作用。为分析特异在玉米穗部表达的ZmLBD7基因的核苷酸多样性,基于目标序列定点捕获对280个玉米自交系中的ZmLBD7位点进行了重测序。结果发现该基因在供试群体中有52个变异位点,其中32个为SNP,20个属于indel变异。由于该基因在演化过程中缺少遗传重组,该基因表现出偏离中性进化的特征,并且其编码区的5个变异仅等导致2种单倍型,编码2种蛋白质。

关键词：玉米 ZmLBD7基因序列变异遗传重组

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不同透明度水稻籽粒横断面扫描电镜分析

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中国水稻科学 2018年第2期32卷 189-199页

作者：陆彦张晓敏祁琰张昌泉凌裕平刘巧泉扬州大学农学院植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 扬州大学测试中心江苏扬州225009 扬州大学园艺与植物保护学院江苏扬州225009

【目的】探索单淀粉粒断面观察方法,并阐明稻米透明度与直链淀粉含量的关系以及造成稻米透明度下降的淀粉结构基础。【方法】采用扫描电镜对经过不同处理的具有不同透明度的籼稻和粳稻胚乳横断面进行淀粉粒结构观察研究。【结果】籼稻... 详细信息

【目的】探索单淀粉粒断面观察方法,并阐明稻米透明度与直链淀粉含量的关系以及造成稻米透明度下降的淀粉结构基础。【方法】采用扫描电镜对经过不同处理的具有不同透明度的籼稻和粳稻胚乳横断面进行淀粉粒结构观察研究。【结果】籼稻和粳稻稻米的透明度在直链淀粉含量低于15%的软米中明显下降。通过比较不同籽粒横断面断开方式,发现直接机械断裂法无法断开单个淀粉粒,机械断裂加玻璃刀刮刻法可以断开单个淀粉粒但断面结构变形且无法定量分析。液氮脆断法可以观察到单个断裂的淀粉粒以及其中的空腔。比较籼稻和粳稻胚乳横断面淀粉粒的排列方式和单个淀粉粒内部结构,表明所有品种稻米胚乳淀粉粒均规则且紧凑排列,但所有暗胚乳稻米籽粒横断面中淀粉粒内部存在明显的空腔且糯稻淀粉粒空腔的数目和大小均明显高于暗胚乳稻米。进一步通过梯度烘干实验,证明稻米淀粉粒中的空腔数目和大小随着水分的降低而增多和变大。【结论】液氮直接脆断法是观察水稻单个淀粉粒断面的有效方法。稻米透明度与胚乳淀粉粒的排列紧密程度无关而与稻米的含水量以及单个淀粉粒中间的气腔数目和大小直接相关。此外,直链淀粉含量越低,淀粉粒中间的空腔数目越多,孔径越大。

关键词：水稻淀粉粒扫描电镜透明度气腔

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小麦硒敏感性的基因型差异分析

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土壤 2018年第6期50卷 1190-1197页

作者：杨亮孙发宇李磊顾世梁李韬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

土壤中硒分布不均匀,富硒土壤中硒含量可达1 200 mg/kg,硒含量过高对大多数植物均有毒害作用。小麦是我国重要的主要粮食作物,筛选硒耐性强的小麦品种有利于实现小麦在富硒地区更好的推广。本研究选择99份小麦品种(系)进行盆栽试验,在... 详细信息

土壤中硒分布不均匀,富硒土壤中硒含量可达1 200 mg/kg,硒含量过高对大多数植物均有毒害作用。小麦是我国重要的主要粮食作物,筛选硒耐性强的小麦品种有利于实现小麦在富硒地区更好的推广。本研究选择99份小麦品种(系)进行盆栽试验,在拔节期进行处理设置(硒处理每盆硒酸钠用量120 mg/L,记作Se120;以硒酸钠0 mg/L处理为对照,记作CK),比较不同品种(系)小麦硒处理下农艺性状的变化。结果表明:与CK相比,过量施硒后小麦籽粒千粒重显著提高(P<0.01),株高、有效叶面积、单株叶片数和功能叶片数均显著下降(P<0.01),SPAD值(叶绿素相对含量)则没有显著变化。以Se120和CK之间农艺性状的差异作为小麦的耐硒性指标,通过马氏距离综合评估不同小麦品种对硒的耐受性和敏感性差异,结合聚类分析,发现X325、淮麦18、扬麦15号、淮9440、扬麦11是典型的耐硒品种,而扬麦2号和Corrine是典型的硒敏感型品种。

关键词：小麦硒耐性评价

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2种水分条件下玉米苗期根系性状QTL分析

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2018年第4期39卷 79-85页

作者：李鹏程柳俊潘婷陈敏珺胡晓红杨小艺张莹莹郝德荣魏杰徐辰武杨泽峰扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理国家实验室/教育部植物功能基因组学重点实验室/江苏省作物基因组学与分子生物育种重点实验室/粮食作物现代产业协同创新中心江苏扬州225009

利用DH1M×T877衍生的180个玉米RIL家系在正常水分和干旱条件下对苗期主胚根长、种子根长、种子根数、节根夹角、节根直径、节根根长和节根数7个根系性状进行QTL分析。结果表明:2种环境下共检测到51个QTL,正常水分条件下检测到31个Q... 详细信息

利用DH1M×T877衍生的180个玉米RIL家系在正常水分和干旱条件下对苗期主胚根长、种子根长、种子根数、节根夹角、节根直径、节根根长和节根数7个根系性状进行QTL分析。结果表明:2种环境下共检测到51个QTL,正常水分条件下检测到31个QTL,干旱条件下检测到20个QTL,单个QTL可解释4.82%～17.14%的表型变异。干旱条件下,在第2和第3染色体上分别检测到1个控制多个性状的QTL;正常水分条件下,在第1和第7染色体上分别检测到1个控制多个性状的QTL;仅在第7染色体上检测到1个控制2种水分条件下种子根长度的QTL,而其余性状均未发现共同的QTL。

关键词：玉米苗期根系性状干旱胁迫 QTL

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