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水稻康丰B抗稻瘟病基因Pi-kf2(t)的克隆与功能验证
1
作者 韦新宇 曾跃辉 +5 位作者 肖长春 黄建鸿 阮宏椿 杨旺兴 邹文广 许旭明 《中国水稻科学》 北大核心 2025年第3期352-364,共13页
【目的】稻瘟病是一种由丝状子囊菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的世界性真菌病害,严重影响水稻的品质和产量,培育和种植抗性品种是控制稻瘟病发生最经济有效的措施,而抗性基因的挖掘和利用是选育抗病品种的基础和关键。本研究以... 【目的】稻瘟病是一种由丝状子囊菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的世界性真菌病害,严重影响水稻的品质和产量,培育和种植抗性品种是控制稻瘟病发生最经济有效的措施,而抗性基因的挖掘和利用是选育抗病品种的基础和关键。本研究以三明市农业科学研究院选育且具有广谱抗性的优质籼型杂交稻保持系康丰B(KFB)为研究材料,对其抗稻瘟病基因Pi-kf2(t)进行抗谱分析、克隆和功能验证。【方法】利用来自全国不同地区的100个稻瘟病菌株对KFB[Pi-kf2(t)]、75-1-127(Pi9)、C101A51(Pi2)、IRBLzt-T(Piz-t)、EBZ(Pi50)和GM 4(Pigm)3~4叶期幼苗进行喷雾接菌;结合半定量PCR(RT-PCR)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对Pi-kf2(t)两个候选基因Pi-kf2(t)-NBS2和Pi-kf2(t)-NBS4进行表达模式分析;采用同源克隆技术并构建系统进化树对Pi-kf2(t)基因进行克隆以及分析Pi-kf2(t)与Pi9、Pi2、Piz-t、Pi50和Pigm之间的进化关系;通过转基因互补试验对Pi-kf2(t)候选基因进行功能验证。【结果】Pi-kf2(t)与Pi9、Pi2、Piz-t、Pi50和Pigm存在明显的抗谱差异,其抗谱分别为93%、90%、91%、78%、95%和96%;候选基因Pi-kf2(t)-NBS2在KFB苗期叶片具有较高的表达水平且不受稻瘟病菌诱导,属于组成型表达,而Pi-kf2(t)-NBS4表达量极低;多重氨基酸序列比对分析表明,Pi-kf2(t)-NBS2与Pi9、Pi2、Piz-t、Pi50和Pigm蛋白分别存在45、31、34、2和2个氨基酸的差异;系统进化树分析表明,Pi-kf2(t)-NBS2与Pi50和Pigm具有更近的亲缘关系和更高的同源性;另外,转基因互补试验进一步验证了候选基因Pi-kf2(t)-NBS2即为Pi-kf2(t)抗稻瘟病基因。【结论】Pi-kf2(t)为Pi2/Pi9基因家族中一个新的稻瘟病抗性基因,本研究为Pi-kf2(t)后期抗病机理研究提供了理论基础,同时为选育抗稻瘟病水稻新品种提供了重要种质资源。 展开更多
关键词 水稻 稻瘟病 Pi2/Pi9 抗性基因 NBS-LRR
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不同直链淀粉含量水稻品种籽粒灌浆过程中直链淀粉积累特性
2
作者 黄建鸿 肖长春 +2 位作者 曾跃辉 杨尚霖 韦新宇 《福建农业学报》 北大核心 2025年第3期262-270,共9页
【目的】直链淀粉含量作为水稻重要品质性状之一,是影响稻米食味品质和各式各样米制品加工的重要因素。探究不同水稻品种籽粒灌浆过程中直链淀粉的积累特性,为调控水稻籽粒直链淀粉合成和积累以及稻米品质改良提供理论参考。【方法】以... 【目的】直链淀粉含量作为水稻重要品质性状之一,是影响稻米食味品质和各式各样米制品加工的重要因素。探究不同水稻品种籽粒灌浆过程中直链淀粉的积累特性,为调控水稻籽粒直链淀粉合成和积累以及稻米品质改良提供理论参考。【方法】以高直链淀粉含量、中等直链淀粉含量和糯性等3类水稻品种为供试材料,测定灌浆期各个时间段内籽粒干物质积累量、直链淀粉积累量和直链淀粉含量变化,采用Logistic方程模型拟合籽粒直链淀粉积累量的变化过程,方程求导后分析灌浆期籽粒直链淀粉积累速率变化,了解不同水稻品种类型直链淀粉积累特性。【结果】在水稻籽粒发育成熟的整个过程中籽粒干物质积累和直链淀粉积累都是一个“慢-快-慢”增长的动态过程。籽粒灌浆过程中不同品种干物质积累过程基本趋于一致,都是“渐增-陡增-缓增”的过程,最后逐渐趋于稳定,但籽粒干物质积累量接近最大值的时间因品种不同而不同,大约在15~27 d。使用Logistic方程模型对3类水稻品种的籽粒直链淀粉积累过程均有较好的预测性,拟合系数(R^(2))达0.967~0.998。籽粒直链淀粉积累速率峰值出现在花后7~9 d,相较籽粒灌浆持续时间更短,更快达到积累量峰值,直链淀粉积累量达到峰值的时间在花后14~22 d,干物质积累量达到峰值的时间在花后15~27 d。籽粒直链淀粉积累速率和积累量的高低直接影响直链淀粉含量的高低,直链淀粉含量高的品种从灌浆早期开始就具有较快的直链淀粉合成能力和积累速度。【结论】使用Logistic模型能较好地拟合籽粒直链淀粉的积累过程,籽粒直链淀粉积累速率峰值越大,且峰值出现的时间越迟,直链淀粉持续积累时间也越长,直链淀粉含量就越高,因此较高直链淀粉积累速率和较长直链淀粉积累持续时间,有利于籽粒直链淀粉含量的提高。 展开更多
关键词 水稻 籽粒灌浆 直链淀粉含量 直链淀粉 积累特性
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54份两系不育系水稻材料籼粳属性鉴定和亲粳特性分析
3
作者 黄建鸿 曾跃辉 +2 位作者 肖长春 杨尚霖 韦新宇 《福建农业科技》 2025年第2期1-7,共7页
利用籼型两系不育系与广亲和两系不育系或常规粳稻杂交,育成54份两系不育系高代材料。为了筛选籼型亲粳两系不育系,利用22对籼粳特异ILP分子标记对54份供试水稻材料做籼粳属性分析,再将籼稻类型和偏籼类型的两系不育系材料与粳稻测验种... 利用籼型两系不育系与广亲和两系不育系或常规粳稻杂交,育成54份两系不育系高代材料。为了筛选籼型亲粳两系不育系,利用22对籼粳特异ILP分子标记对54份供试水稻材料做籼粳属性分析,再将籼稻类型和偏籼类型的两系不育系材料与粳稻测验种秋光、巴利拉测交。结果表明:54份两系不育系水稻材料中籼稻类型21份,偏籼类型16份,偏粳类型15份,粳稻类型2份。在37份籼稻类型和偏籼类型的两系不育系材料中,9份两系不育系材料与粳稻测验种秋光、巴利拉测交F_1平均结实率>70%,即具籼型亲粳特性,编号分别为2、4、6、10、19、21、23、47、54。利用9个籼型亲粳两系不育系水稻材料分别与偏粳类型恢复系材料R107和R510配组,发现编号2具有较好的粳稻亲和性,配制组合结实率高,每穗总粒数多,属于典型的大穗型品种。编号47与粳稻也有较好的亲和性,配制组合结实率高而且稳定,综合性状较优、产量高。 展开更多
关键词 水稻 籼型亲粳 两系不育系 籼粳属性 亲和特性
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利用CRISPR-Cas9技术编辑Badh2基因创制优质香型籼稻三系不育系 被引量：7
4
作者 韦新宇 曾跃辉 +5 位作者 杨旺兴 肖长春 候新坡 黄建鸿 邹文广 许旭明 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2144-2159,共16页
稻米香味是水稻的重要食味品质之一,其主要受第8染色体上编码甜菜碱脱氢酶基因Badh2控制,该基因突变可导致香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)的含量增加从而促进香味的产生。本研究以三明市农业科学研究院自主选育的优质籼型杂交稻保持系明... 稻米香味是水稻的重要食味品质之一,其主要受第8染色体上编码甜菜碱脱氢酶基因Badh2控制,该基因突变可导致香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)的含量增加从而促进香味的产生。本研究以三明市农业科学研究院自主选育的优质籼型杂交稻保持系明太B为受体,利用CRISPR-Cas9技术对其Badh2基因进行编辑和敲除。获得2个T0代转基因纯合突变体植株并对其衍生的48个T1代单株进行鉴定和分析,获得1个不含转基因载体骨架且在第2外显子插入单个碱基T的纯合突变体株系明太B-badh2。利用半定量PCR和qRT-PCR技术以及气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测Badh2基因相对表达量和2-AP含量;同时采用农业行业标准(NY/T1433-2014)推荐的48对水稻SSR引物进行指纹图谱分析。结果表明,该株系Badh2基因RNA表达水平显著下调;籽粒中香味物质2-AP的含量显著增加;指纹图谱分析发现,仅1对引物Rm571在野生型和突变体之间鉴定到等位变异,两组材料遗传差异较小。此外,本研究还对野生型和突变体T2代植株表型性状、稻米蒸煮食味品质和外观品质指标进行了考察和测定分析。结果表明,所有指标在两组材料间均无显著差异。进一步采用测交和回交转育方法并结合Badh2位点测序分析,成功选育获得了其对应的纯合香型三系不育系明太A-badh2。通过与恢复系明恢703、明恢3009测配,其组合产量与国家审定品种明太优703、明太优3009相近且表现出较强的超标优势。此外,通过与香型恢复系明恢1831测配后发现其组合籽粒中香味物质2-AP含量极显著高于对照组合明太A/明恢1831。因此,利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,可对水稻香味基因Badh2进行精准定向编辑和敲除,实现对水稻香味性状的改良,为创制香型籼稻不育系提供理论指导,从而加快香型杂交稻育种进程。 展开更多
关键词 水稻 CRISPR-Cas9 基因编辑 香味 Badh2 2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)
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水稻明恢826光身基因GL826的精细定位与候选基因分析
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作者 韦新宇 张文静 +4 位作者 曾跃辉 肖长春 张锐 黄建鸿 许旭明 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期413-423,共11页
光身稻是一种重要的种质资源,在杂交水稻育种中具有重要的利用价值,其中明恢826(MH826)是自主选育的优良光身稻恢复系。为探究MH826光身基因功能和分子机制,本研究对MH826光身表型进行鉴定、对光身基因进行精细定位和候选基因分析。扫... 光身稻是一种重要的种质资源,在杂交水稻育种中具有重要的利用价值,其中明恢826(MH826)是自主选育的优良光身稻恢复系。为探究MH826光身基因功能和分子机制,本研究对MH826光身表型进行鉴定、对光身基因进行精细定位和候选基因分析。扫描电镜分析结果发现,其叶片和籽粒颖壳表现为表面光滑,未观察到明显的尖刺状表皮毛特征。利用MH826分别与具有明显表皮毛特性的水稻品种华占、明恢2155和9311杂交构建的F1和F2代分离群体对MH826光身基因进行遗传学分析,结果表明,MH826的光身性状由单个细胞核隐性基因控制,并将其命名为GL826(Glabrous Leaf 826)。进一步应用MH826与华占杂交获得的F2分离群体,结合分离群体分析法(BSA)和隐性群体分析法(RCA),并通过Mapmaker/Exp3.0和MapDraw v2.1软件分析,将光身基因GL826精细定位在水稻第5号染色体短臂端,且位于分子标记InDel-70和InDel-11之间,相对遗传距离均为0.2 cM。区间物理距离为141.03 kb,共预测有23个开放阅读框,其中LOC_Os05g02730功能注释为已报道的和水稻表皮毛发育相关基因。测序分析结果发现,MH826中候选基因LOC_Os05g02730在编码区和启动子区均未存在DNA水平上的碱基变异。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果表明,LOC_Os05g02730在MH826不同生长发育阶段的叶片、茎和幼穗中的表达受到了严重抑制,表现为不同程度的下调。推测候选基因LOC_Os05g02730即为GL826。本研究结果为光身稻恢复系MH826及其光身基因GL826在杂交水稻育种上的进一步应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 水稻 明恢826 光身基因 精细定位 候选基因分析
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不同来源特种稻香味和黑色种皮基因的鉴定与遗传特性分析 被引量：11
6
作者 曾跃辉 韦新宇 +4 位作者 黄建鸿 肖长春 张锐 尚伟 许旭明 《植物遗传资源学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期951-962,共12页
特种稻是一类具有特殊遗传性状和用途的水稻品种,目前已成为杂交水稻育种的一个重要方向,选择和利用不同来源特种稻种质资源并对其特殊性状基因型进行鉴定和遗传特性分析,对进一步促进特种稻的遗传改良及新品种的选育具有重要意义。本... 特种稻是一类具有特殊遗传性状和用途的水稻品种,目前已成为杂交水稻育种的一个重要方向,选择和利用不同来源特种稻种质资源并对其特殊性状基因型进行鉴定和遗传特性分析,对进一步促进特种稻的遗传改良及新品种的选育具有重要意义。本研究利用特异性分子标记InDel-E2、FMbadh2-E7、CAPSRa和CAPS-Ra以及自主开发设计的特异性功能标记FMbadh2-E2、FMbadh2-E7A、FMbadh2-E7B、Ra-CAPS1和Ra-CAPS2并结合基因克隆和测序技术对来自不同地区的32份优质香型水稻亲本材料的香味基因和8份黑米水稻品种的黑色种皮基因进行了基因型鉴定和分析。研究发现,在32份香型水稻材料中,有28份香味性状来源于水稻第8号染色体上编码甜菜碱脱氢酶基因Badh2的功能缺失突变,且为常见的badh2-E7等位突变类型,其在Badh2基因第7外显子处发生8 bp缺失和3个单核苷酸(SNPs)位点多态性突变;2份(板仓香糯和八桂香)表现为香味基因杂合型(Badh2/badh2);2份(溪香和莉香占)在Badh2基因第2和第7外显子处均未发生碱基缺失突变,且具有完整的Badh2基因位点编码序列,其香味性状可能不受Badh2等位基因控制。另外,研究发现,8份黑米水稻品种的黑色种皮均由位于水稻第4号染色体上的Ra/Pb基因控制,其在第7外显子处均表现为2 bp(GT)的缺失突变。同时本研究通过构建多个杂交F2群体对Badh2和Ra基因进行了遗传特性分析,发现其香味和黑色种皮性状分别受1对细胞核隐性和1对细胞核显性主效基因控制。本研究通过对不同来源优质香型水稻亲本材料的香味基因和黑米水稻品种的黑色种皮基因进行鉴定、特异性功能分子标记的开发以及遗传特性分析,为进一步通过分子标记辅助选择育种技术,选育优质、高产且具有香味的杂交水稻新品种及黑米品种提供了重要的理论基础,可明显提高特种稻的选育效率,同时对进一步发现和挖掘新的香味控制基因及黑色种皮基因的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 水稻 香味基因 黑色种皮基因 badh2 Ra/Pb 分子标记
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红米亲本抗氧化活性成分的配合力分析 被引量：2
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作者 肖长春 程祖锌 +2 位作者 黄昕颖 谢展文 林荔辉 《植物遗传资源学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期460-467,共8页
剖析红米抗氧化活性成分的配合力和遗传力,为富含功能营养成分的红米杂交水稻选育提供理论参考。选用6个三系不育系和8个红米恢复系,按不完全双列杂交6×8(NCII)设计,配制48个杂交红米组合,对总酚、总黄酮、原花青素和花色苷含量进... 剖析红米抗氧化活性成分的配合力和遗传力,为富含功能营养成分的红米杂交水稻选育提供理论参考。选用6个三系不育系和8个红米恢复系,按不完全双列杂交6×8(NCII)设计,配制48个杂交红米组合,对总酚、总黄酮、原花青素和花色苷含量进行配合力及遗传参数分析。结果表明:红米杂交组合间的总酚、总黄酮、原花青素和花色苷含量存在遗传差异,受不育系亲本加性和组合间非加性效应共同影响,其中总酚、总黄酮和原花青素含量主要受基因非加性效应控制,花色苷含量受基因加性效应和基因非加性效应互作的共同影响;亲本一般配合力(GCA,general combining ability)的高低与组合特殊配合力(SCA,special combining ability)的优劣之间无直接相关,不同糙米颜色的母本与所配红米杂交组合的特殊配合力也无明显相关性;遗传力分析表明,4个抗氧化活性成分的狭义遗传率变幅为12.99%~48.29%,宜在中、高世代选择有效;不育系的4个抗氧化活性成分贡献率均大于恢复系,红米杂交稻育种中要加强母本的选择;母本野香A、品红1A在红米抗氧化活性成分育种上有较好的实际利用价值,野香A×18Rr175和广8A×18Rr178两个杂交组合的特殊配合力效应值高,生产应用潜力大。 展开更多
关键词 红米 抗氧化活性成分 配合力 遗传力
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