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水稻长穗大粒特异种质穗粒性状遗传分析和基因定位

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水稻长穗大粒特异种质穗粒性状遗传分析和基因定位

作者：朱业宝福建农林大学

学位级别：硕士

本研究以粳稻品种日本晴(Nipponbare)和水稻偏籼极端长穗大粒种质(LPBG08)的F2群体为材料,构建遗传连锁图谱,并对12个穗形、粒形相关性状进行QTL剖析,为水稻穗粒性状调控基因的克隆和分子育种奠定基础。研究结果如下:1 为了弄清LPBG08和... 详细信息

本研究以粳稻品种日本晴(Nipponbare)和水稻偏籼极端长穗大粒种质(LPBG08)的F2群体为材料,构建遗传连锁图谱,并对12个穗形、粒形相关性状进行QTL剖析,为水稻穗粒性状调控基因的克隆和分子育种奠定基础。研究结果如下:1 为了弄清LPBG08和Nipponbare粒形基因遗传背景,依据6个已克隆粒形基因突变位点检测相应基因位点突变情况,结果表明LPBG08在GS3、qGL3/GL3.1、GW2共3个位点与Nipponbare相异,属于突变体;其他三个基因GS5、GW5/qSW5、GW8,这些位点的等位基因相同。结合F2群体推测,LPBG08的粒宽变异可能主要是由于GW2引起;粒长的变异除GS3和qGL3外,可能还含有一个遗传效应较大的基因调控粒长。LPBG08及其重组自交系粒长性状分析结果同样表明还含有一个遗传效应较大的粒长基因。2穗粒性状表型相关性分析表明:穗长与谷粒长宽比、糙米长宽比呈极显著正相关,与谷粒长、糙米长、千粒重呈显著正相关,说明穗长调控基因可能与粒长调控基因等位或紧密连锁,同时暗示对穗长的正向选择有利于产量提高。3 构建的Nipponbare/LPBG08群体遗传图谱包含114个分子标记,共有18个连锁群,引物间平均遗传距离12.7cM。利用复合区间作图法(CIM),共检测到40个与穗粒性状相关的QTL,分布于1号、2号、3号、4号、6号、7号、10号等7条染色体上,单个QTL的贡献率为2.79%-56.41%,LOD值为3.54-17.98,有30个QTL的贡献率超过10%,为主效QTL,其中位于3号染色体穗长调控QTL—qPL3-2和qPL3-3的贡献率分别达到24.69%和28.26%;在同一标记区间RM6832-RM15539内定位了 4个与粒形相关的QTL,分别是qPGL3-3、qPLWR3-2、qHL WR3-2和qKGW3-2,贡献率均超过20%,与目前精细定位QTL均不等位,该基因可能是一因多效的主效QTL;这些QTLs为进一步精细定位和图位克隆奠定基础。4穗粒性状的QTL在染色体和标记区间分布上均较集中,主要分布于2和3号染色体上。5 个标记区间 RM12665-RM1265、RM489-RM218、RM6931-GS3-PstI、RM6832-RM15539 和 RM3513-RM6736 内,共检测到 22 个 QTL,占总 QTL 数的55%。其中标记区间RM12665-RM1265有5个QTL,位于GW2位点附近;RM6931-GS3-PstI标记区间有5个QTL均位于GS3位点附近,RM3513-RM6736标记区间内有5个QTL,位于qGL3/GL3.1位点附近,有理由相信,这三个标记区间QTL分别由和qGL3/GL3.1调控的。RM489-RM218和RM6832-RM15539区间QTL未见精细定位及克隆的报道,本研究发现RM489-RM218区间的qPGT3-1和qHGT3-1贡献率分别为10.13%和9.66%,因此该位点可能存在一个新的调控粒厚主效QTL。相应的分子标记可以直接应用于分子标记辅助选择,改良相关性状,加速育种进程。5偏分离现象在自然界中普遍存在。本研究有36个分子标记存在偏分离现象,且达到显著水平(P<0.05),其中有29个分子标记偏分离达到极显著(P<0.01)。这些显著偏分离分子标记中,偏向Nipponbare共有7个(19.4%),偏向LPBG08共有17个(47.3%),偏向杂合体共有12个(33.3%),这些标记可划分为8个偏分离热点区域。配子体基因可能造成这些标记的偏分离主要原因,同时SDR2、SDR4和SDR7是否有新的不育或配子体基因有待后续深入研究。

关键词：水稻长穗大粒穗粒性状 QTL分析偏分离

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水稻粒形调控基因的互作及其驯化研究进展

福建农业学报 2016年第1期31卷 95-101页

作者：朱业宝江川王金英福建省农业科学院水稻研究所福建福州350018

粒形是水稻重要的品质和产量性状。本文综述了前人对粒形调控基因的克隆,重点阐述了粒形基因间的互作与驯化的研究成果,为水稻粒形基因间互作关系和驯化历史的研究提供一定的方向,也为水稻分子设计改良育种提供一定的参考。

关键词：水稻粒形互作驯化

福建漳浦野生稻稻瘟病抗性鉴定评价和抗性基因检测

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核农学报 2019年第10期33卷 1883-1892页

作者：江川朱业宝张丹陈立喆王金英福建农业科学院水稻研究所

为挖掘和利用福建漳浦普通野生稻稻瘟病抗性资源,采用自然诱发对福建漳浦普通野生稻2个居群(石湖潭和古糖)67份材料的苗瘟、叶瘟和穗瘟进行抗性鉴定评价,并用Pi9、Pid2、Pi5、Pi2、Pi54和Pikm共6个抗性基因的功能标记分析基因型。结果表... 详细信息

为挖掘和利用福建漳浦普通野生稻稻瘟病抗性资源,采用自然诱发对福建漳浦普通野生稻2个居群(石湖潭和古糖)67份材料的苗瘟、叶瘟和穗瘟进行抗性鉴定评价,并用Pi9、Pid2、Pi5、Pi2、Pi54和Pikm共6个抗性基因的功能标记分析基因型。结果表明,不同时期病级差异明显,变异系数在31.65%~43.46%之间,苗期平均病级为7.51,分糵期和成熟期平均病级分别为5.15和5.84,2个自然居群3个时期的稻瘟病抗性差异不显著,筛选出M1044、M2010和M2016共3份表现中抗(3级)的材料。漳浦野生稻稻瘟病总体抗性差,易感稻瘟病。苗瘟与叶瘟呈极显著正相关,相关系数为0.82;穗颈瘟与苗瘟和叶瘟呈极显著正相关,相关系数分别为0.33和0.41。67份材料中,4份含有稻瘟病Pi9抗性基因、17份含有Pi5抗性基因、23份含有Pi54抗性基因、2份含有Pikm抗性基因,均不含Pi2、Pid2这2个抗性基因;材料含有的抗性基因数量在0~3个之间,其中有30份材料不含所检测的抗性基因,29份材料含1个抗性基因,7份材料含2个抗性基因,1份材料含3个抗性基因。本研究结果为漳浦野生稻资源的深入挖掘和利用提供了一定的理论参考。

关键词：漳浦普通野生稻稻瘟病抗性基因检测

漳浦野生稻表型遗传多样性分析及稻瘟病抗性评价

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植物遗传资源学报 2019年第5期20卷 1170-1177页

作者：江川朱业宝陈立喆张丹王金英福建农业科学院水稻研究所福州350018

本研究对45份漳浦野生稻的43个表型性状进行遗传多样性、相关性和聚类分析,并采用田间病区诱发和室内接种鉴定两种方法进行苗期稻瘟病抗性鉴定评价。结果表明:(1)漳浦野生稻具有丰富的遗传多样性。31个质量性状中有22个性状出现不同程... 详细信息

本研究对45份漳浦野生稻的43个表型性状进行遗传多样性、相关性和聚类分析,并采用田间病区诱发和室内接种鉴定两种方法进行苗期稻瘟病抗性鉴定评价。结果表明:(1)漳浦野生稻具有丰富的遗传多样性。31个质量性状中有22个性状出现不同程度的遗传分化,其遗传多样性指数范围为0.24~1.43,其中叶色的遗传多样性指数最高;12个数量性状的遗传多样性指数范围为1.83~2.09,其中花药长度的遗传多样性指数最高,表明该性状遗传多样性最丰富,可作为特异性资源利用。(2)12个数量性状间的相关性分析表明穗长与剑叶叶舌长、倒二叶叶舌长、剑叶长、剑叶宽、芒长呈极显著正相关;百粒重与芒长、谷粒长呈极显著和显著正相关。(3)45份漳浦野生稻可聚类为5个类群,其中第Ⅲ类群和第Ⅴ类群均仅有1份材料,分别是M2005和M1001。(4)通过2年的苗期稻瘟病抗性的鉴定,田间病区诱发鉴定筛选出抗的材料3份,中抗的材料5份;室内接种鉴定筛选出中抗的材料仅1份;其中材料M1030在田间病区诱发和室内接种的初鉴和复鉴中均表现为中抗。

关键词：漳浦野生稻表型特征遗传多样性稻瘟病抗性

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福建省水稻地方品种表型性状遗传多样性分析

福建农业学报 2021年第10期36卷 1119-1125页

作者：朱业宝陈立喆张丹王金英江川福建省农业科学院水稻研究所福建福州350018 福建农林大学农学院福建福州350002

【目的】通过对福建省水稻地方品种进行表型性状遗传多样性分析,为福建省水稻地方品种资源的有效保护和高效利用提供科学依据。【方法】以1 040份福建省水稻地方品种为材料,开展24个表型性状遗传多样性及其相关性分析。24个表型性状中,... 详细信息

【目的】通过对福建省水稻地方品种进行表型性状遗传多样性分析,为福建省水稻地方品种资源的有效保护和高效利用提供科学依据。【方法】以1 040份福建省水稻地方品种为材料,开展24个表型性状遗传多样性及其相关性分析。24个表型性状中,按丁颖栽培稻分类体系分为亚种类型、光温性、水旱性、黏糯性等4个性状类型,质量性状分为芒型、颖尖色、颖色、叶色、叶鞘色、节间色、茎集散、倒伏性、种皮色等9个性状类型,数量性状分为全生育期、株高、有效穗数、剑叶长、剑叶宽、穗长、穗粒数、结实率、千粒重、谷粒长、谷粒宽等11个性状类型。【结果】在栽培稻分类体系中,福建省水稻地方品种以籼稻、晚稻、黏稻为主要类型,没有旱稻类型;在质量性状中,大多数福建省水稻地方品种表现无芒、颖尖秆黄色、颖色秆黄色、叶色浓绿色、叶鞘和节间皆绿色、易倒伏、种皮白色;9个质量性状的遗传多样性指数变幅为0.216-1.252,倒伏性的遗传多样性指数最高;在数量性状中,11个数量性状均存在不同程度的变异,变异系数变幅为7.55%-30.89%,其中9个性状的变异系数大于10%,有效穗数的变异系数最大;遗传多样性指数变幅为1.947-2.092,谷粒长的遗传多样性指数最高。质量性状遗传多样性指数均小于数量性状的遗传多样性指数。福建省9个设区市水稻地方品种的11个数量性状多样性指数平均值在1.815-2.028,漳州最大、厦门最小。相关性分析结果表明,穗粒数与全生育期、剑叶长、剑叶宽和穗长呈极显著正相关,千粒重与谷粒长和谷粒宽呈极显著正相关。【结论】福建省水稻地方品种的表型性状存在丰富的变异,地区间遗传多样性也存在差异,这些种质资源在水稻育种与基因发掘中可作为重要基础材料利用。

关键词：水稻地方品种表型多样性福建省

INGER资源在福建的性状观察及抗稻瘟病、耐贮藏性鉴定评价

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福建农业学报 2016年第9期31卷 923-928页

作者：江川朱业宝吴方喜王金英福建农业科学院水稻研究所福建福州350018

对国际水稻遗传评价圃(INGER)资源进行适应性试种、农艺性状观察、抗稻瘟病和耐贮藏性鉴定评价。结果表明:INGER资源的平均株高、穗长、剑叶长度、有效穗数和穗粒数均大于对照,平均千粒重、结实率均小于对照,INGER资源平均生育期偏长分... 详细信息

对国际水稻遗传评价圃(INGER)资源进行适应性试种、农艺性状观察、抗稻瘟病和耐贮藏性鉴定评价。结果表明:INGER资源的平均株高、穗长、剑叶长度、有效穗数和穗粒数均大于对照,平均千粒重、结实率均小于对照,INGER资源平均生育期偏长分别比两个对照品种优I66和威优77推迟了23d和21d;最后筛选出综合农艺性状优异的资源7份;通过对苗瘟、叶瘟和穗瘟抗性综合评价,筛选出高抗(HR)资源1份、抗(R)39份、中抗(MR)27份;经过42℃、RH88%人工老化21d后,INGER水稻种质发芽率在60%以上的有126份,占85.71%,绝大多数表现为耐储藏、抗衰老性较强,筛选出9份发芽率在90%以上的耐贮藏材料。

关键词： INGER 水稻资源农艺性状稻瘟病耐贮藏

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不同基因型水稻糙米对镉、铅的吸收特性

福建农业学报 2019年第5期34卷 509-515页

作者：江川朱业宝陈立喆张丹王金英福建省农业科学院水稻研究所

【目的】筛选出低吸收累积重金属Cd、Pb的水稻种质资源,为Cd、Pb污染地区水稻种植品种的选择和抗性品种的选育提供理论依据。【方法】选用60个水稻品种,用塑料盆置于网室水泥槽中种植水稻,共分3个组,第1组为不加重金属的对照组;第2组为... 详细信息

【目的】筛选出低吸收累积重金属Cd、Pb的水稻种质资源,为Cd、Pb污染地区水稻种植品种的选择和抗性品种的选育提供理论依据。【方法】选用60个水稻品种,用塑料盆置于网室水泥槽中种植水稻,共分3个组,第1组为不加重金属的对照组;第2组为添加重金属Cd的Cd处理组,以CdCl2·2.5H2O形态加入土壤中,使Cd含量达到土壤环境质量标准三级中镉的临界值(1mg·kg^-1);第3组为添加重金属Pb的Pb处理组,以Pb(CH3COO)2·3H2O形态加入土壤中,使Pb含量达到土壤环境质量标准三级中铅的临界值(500mg·kg^-1)。成熟期收获种子晒干,保存3个月后,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定3组材料糙米中Cd和Pb含量。【结果】(1)不同水稻品种对Cd的吸收力差异显著,Cd处理组糙米Cd含量变幅在0.133~3.308mg·kg^-1,对照组糙米Cd含量变幅在0.005~0.224mg·kg-1,Cd处理组糙米Cd平均含量是对照组的19.63倍,差异达极显著水平(P黑米>白米。【结论】土壤环境三级质量标准的稻田已基本不适宜种植水稻,但水稻对Cd、Pb的吸收力存在明显的基因型差异。从众多种质材料中可以筛选出适宜在轻度Cd、Pb污染地区种植的水稻品种,并可为培育抗重金属污染水稻新品种提供重要的种质材料。

关键词：水稻基因型糙米耕地污染镉铅

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福建水稻地方品种稻米品质鉴定与评价

植物遗传资源学报 2023年第5期24卷 1291-1301页

作者：李清华朱业宝郑长林陈文捷江川王金英福建省农业科学院水稻研究所福州350018

通过对2017-2021年“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”收集到的福建水稻地方品种资源品质性状进行鉴定与评价,结果表明:在165份白米稻和红米稻中,粘稻的垩白度变异系数最大,其中籼型白米垩白度最高为148.91%,其次为透明度,而... 详细信息

通过对2017-2021年“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”收集到的福建水稻地方品种资源品质性状进行鉴定与评价,结果表明:在165份白米稻和红米稻中,粘稻的垩白度变异系数最大,其中籼型白米垩白度最高为148.91%,其次为透明度,而糙米率变异系数最小在5.0%以下。糯稻的阴糯米率变异系数最高在70.0%以上,其次是白度和直链淀粉含量2项指标,而糙米率、碱消值、胶稠度3项指标变异系数较小,都在10.0%以下。从米质指标达标率来看,粘稻整精米率和垩白度达标率较低,在50.0%以下,其他指标较高,均在65.0%以上;糯稻整精米率和直链淀粉含量达标率较低,在50.0%左右,其他指标达标率较高,均在65.0%以上。蒸煮食用品质优劣是优质稻评价的一项重要内容,粘稻中蒸煮食用品质3项指标均达到部颁优质3级以上品种占总数的60.7%,糯稻中占总数的35.4%。与福建第二次普查收集到的品种相比,第三次普查收集到的品种中蒸煮食用品质达到优质的品种比例有大幅度的提升。本研究筛选出10份米质达部颁优质的种质资源,可以为今后优质材料创制提供物质基础;另外还筛选出15份高直链淀粉含量种质,可用作加工专用稻新材料创制。本次收集到的水稻地方品种中有色稻资源较为丰富共有32份约占总数的20.0%,可为今后功能性水稻生产及育种提供宝贵资源。今后应加强地方品种品质鉴定评价工作,从中挖掘出优异的种质资源为水稻育种新材料创制提供物质基础,促进和推动优异水稻新品种选育。

关键词：水稻地方品种品质鉴定与评价

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水稻粒形调控基因的研究进展

福建农林大学学报（自然科学版） 2015年第1期44卷 1-7页

作者：朱业宝郭玉春梁康迳孙新立福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室福建福州350002 福建农业科学院水稻研究所福建福州350018

水稻粒形是重要的产量和品质性状,阐明其形成机理,是进一步提高水稻单产和改良其品质的基础.粒形是受多基因共同作用的数量性状,但其每一个构成基因,尤其是主效基因符合单基因孟德尔遗传模型,基于这一特点以及基因组学和分子生物学的巨... 详细信息

水稻粒形是重要的产量和品质性状,阐明其形成机理,是进一步提高水稻单产和改良其品质的基础.粒形是受多基因共同作用的数量性状,但其每一个构成基因,尤其是主效基因符合单基因孟德尔遗传模型,基于这一特点以及基因组学和分子生物学的巨大进步,目前,已有大量的数量性状基因座和不少于22个粒形相关基因被克隆.本文总结了水稻粒形的遗传特点,重点阐述了已克隆基因的功能以及存在的问题.

关键词：水稻粒形基因克隆