国家重点基础研究发展规划.doc

国家重点基础研究发展规划课题结题研究报告项目编号:G00项目名称:农作物资源核心种质构建、重要新基因发掘与有效利用研究课题编号:G04课题名称:水稻新基因发掘及利用研究课题负责人:张启发联系地址:华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室,430070电话:(027)传真:(027)课题依托单位:华中农业大学主要承担单位: 研究计划定位涉及水稻产量、抗性、米质等性状的12个以上的优异基因;明确所定位基因的基因效应及其利用价值。创造一批具有以上优异基因,易于育种利用的水稻新种质。 完成情况从水稻资源库里筛选大量的材料,建立了旱、低氮、低磷胁迫的筛选和评价体系;通过多种筛选方法,获得了具大穗,大粒、小粒,高蛋白,理想粒形,抗旱,养分高效利用等有利性状的水稻资源。利用这些特色材料构建了14个重组自交系群体和5个双单倍体群体,已经定位了包括水稻穗大小,千粒重,稻米外观品质和食味品质等性状的主效QTL50多个,这些QTL加性效应较大,可以借助标记辅助选择技术,应用于水稻遗传改良。利用cDNA芯片技术分离了一批低氮胁迫,低磷胁迫,干旱胁迫和螟虫胁迫条件下的显著差异表达基因。利用转基因技术获得了磷高效率利用的中间材料。抗旱,磷利用效率和氮利用效率相关基因定位工作正在进行中,大穗主效QTL近等基因系即将建成,粒形主效QTL近等基因系正在构建中。选育了一大批包含以上优异基因的中间材料。 新种质资源的筛选对品种资源攻关研究中获得的2000余份含有本研究所需基因的优异种质初步筛选,重复鉴定,获得包括大穗、大粒、抗旱、抗寒、高蛋白、食味品质优良,等优异稻种资源20多份。对品种资源攻关研究中获得的2000余份和本项目课题一提供的水稻核心种质库503份材料采用成对试验法进行苗期低氮低磷筛选。经过分析,确定在苗期进行耐低磷品种筛选的方法:一般情况下以相对单株分蘖率和相对单株干重比较可靠。对于筛选期间正常磷处理和低磷处理都无分蘖的品种,应以相对干重的大小作为筛选指标;对于分蘖发生早,正常磷处理有分蘖,缺磷处理有或无分蘖的品种,则应以单株相对分蘖数作为主要指标,而以相对干重作为辅助指标。从2000余份材料中通过筛选指标和外部生物学特征表现筛选出较为典型的耐低磷品种49个品种,低磷敏感品种35个。采用对比试验,对1200份水稻种质资源进行氮高效筛选,根据相对分蘖率和相对干重表现出很大的差异初步筛选出12份氮高效材料。表1列出部分典型新基因源材料。对创建的530份特青/Lemont双向导入系、240份中413导入系,设置低氮处理组和正常氮肥对照组进行大田筛选,每小区种植4行,每行6株。分苗期、最高分蘖期、抽穗期等不同时期考察株高、分蘖数、穗数、叶绿素含量、光合速率等形态指标,成熟期考察生物学和籽粒产量。同时,对初步筛选的氮高效品种资源和“特青/Lemont”单向导入跨叠系,进行水培成对试验,营养池中保持营养液循环流动,于最高分蘖期考察苗高、分蘖数、茎叶和根部干重、叶绿素含量、植株重氮量等营养生理指标。在湖北省襄樊市布置了耐低氮的大田筛选试验,参试材料为“中413”导入系共1800株系,分施氮和不施氮相邻田块进行对比试验,根据初筛和田间目测筛选结果,对部分株系进行叶绿素含量、有效穗数和产量等性状分析。筛选结果将在年底获得。表1筛选出的具有特异性状的水稻种质材料品种资源特性品种资源特性HR5每穗实粒数280左右中旱1号抗旱SLG- 群体构建新基因发掘的基本方法之一是进行基因定位,基因定位往往离不开群体,因此,本课题相当长的时间和相当大的精力用于群体构建。又因为永久性群体DHs和RILs方便于多年多点试验,因此,构建永久性群体是本课题前三年研究工作的主要任务之一。构建DH群体受基因型影响,多数组合获得的独立克隆苗较少,因此,大多组合以构建RILs为目标。经过武汉,杭州正季加代和海南冬季南繁相结合,已经获得18个各具特征的群体用于本课题的研究(表2),分子标记工作已经证实这些群体质量较高,非常适于QTL定位工作。 连锁图谱构建以下列10个群体(表3)为基础,开始构建SSR标记连锁图,大多群体的连锁图在完善之中。 水稻外观品质基因的定位以珍汕97/明恢63的F2:3群体及其衍生的重组自交系群体为材料,鉴定并定位了控制稻米外观品质的4个性状(粒长、粒宽、长宽比、垩白)的