项目简介: 野生稻是稻作育种的宝贵遗传资源,云南是同时拥有全国三种野生稻资源的两个省份之一。云南野生稻分布广,生态类型多,蕴藏着十分丰富的优良种质基因。但随着农业生产发展和人类活动范围扩大,野生稻自然分布资源处于濒危状态。由于多方面的原因云南野生稻资源研究深度和系统性不够,诸多遗传特性尚不清,制约了其有效利用。野生稻地下茎性状决定了野生稻的多年生特性,是一年生水稻向多年生水稻转化的遗传基础,搞清其遗传规律对于实现稻作育种的重大突破和理论研究具有重要意义。在国家自然科学基金、农业部和云南省资助下,项目组应用现代生物技术与常规技术结合,从云南野生稻资源现状调查与收集;保存保护体系研究;主要遗传特性鉴定评价;优异种质基因发掘;长雄野生稻地下茎基因分子定位和相关性状转入栽培稻等五个方面开展系统研究。完成了云南野生稻自然分布现状调查;生长发育特性、主要农艺性状和遗传多样性的系统鉴定;构建了云南野生稻种质资源从DNA分子、细胞、种子到植株(原生境和资源圃)保存保护体系;分离克隆野生稻新抗病基因同源片段和相关重要功能基因40余个;构建了国际上第一张完全基于SSR标记的长雄野生稻分子连锁图;获得了亚洲栽培稻与长雄野生稻种间杂(回)交转移地下茎性状的BC2F1群体;定位了长雄野生稻两对显性互补的地下茎基因Rhz2(t)和Rhz3(t)和37个地下茎QTLs;开展了水稻与高粱地下茎基因协同进化研究。在《PNAS》、《RGN》、《Plant Science》、《Journal of Integrative Plant Biology》、《中国农业科学》、《作物学报》等刊物和国际国内学术大会上发表研究论文30多篇。研究成果填补了诸多本领域国际国内空白,在珍稀植物资源保存保护、稻作进化、野生稻基因组研究和优异种质基因发掘利用等具有重要科学价值。研究结果被《Critical Reviews in Plant sciences》、《Crop Science》、《Curr Opin Genet Dev》等引用,被SCI、PubMed、NCBI GenBank、http://www.gramene.org等收录。
主要发现点: 1、构建了国际上第一张完全基于SSR标记的长雄野生稻分子连锁图,并在国际上首次发表,被http://www.gramene.org收录。所属学科为农业植物学。
2、通过亚洲栽培稻(O.sativa)与长雄野生稻(O.longistaminata)种间杂(回)交,获得了地下茎的种间杂(回)交转移的BC2F1群体,并首先在国际上发表。见论文[5],所属学科为农业植物学。
3、定位了长雄野生稻两对显性互补的地下茎基因Rhz2(t)和Rhz3(t)和37个地下茎QTLS。见论文[1]和[6],所属学科为农业植物学。
4、通过水稻与高粱地下茎基因遗传图谱的比较分析,在国内外首次报道:Rhz3(t)同控制野生高粱(Sorghum propinquum)地下茎表达位于D组csu4和pSB188之间的主效QTL相对应;而Rhz2(t)高粱C组上的三个紧密连锁QTLS相对应。表明Rhz2(t)、Rhz3(t)可能是禾本科地下茎的重要调节基因。见论文[1],所属学科为农业植物学。
5、对云南野生稻自然分布现状、病虫害,原生境伴生植物进行了全面考察,摸清了云南野生稻资源分布现状,运用GPS等技术建立了云南野生稻GPS/GIS信息数据库。新发现疣粒野生稻分布点15个、药用野生稻分布点2个、普通野生稻分布点1个,在云南野生稻处于濒危状况下新发现的这些野生稻自然分布居群,对丰富野生稻遗传资源具有重要意义。见论文[9]和[10],所属学科为农业植物学。
6、集成运用生物技术与常规技术,构建了云南野生稻种质资源从DNA分子、细胞、种子到植株(原生境和资源圃)保存保护体系。其中普通和疣粒野生稻BAC文库构建和保存研究,先于美国AGI。见论文[9],所属学科为农业植物学。
7、完成了云南三种野生稻生长发育特性、主要农艺性状和遗传多样性的系统鉴定评价;发现云南野生稻综合品质高于栽培稻。其中氨基酸和10种矿质元素含量是首次报道;发现除Ca、Fe、Mn等以外的其它野生稻米营养成分主要受遗传控制,云南野生稻居群间遗传多样性远高于居群内。见论文[3] 、[4]和[7],所属学科为农业植物学。
8、在GenBank上注册登记野生稻新抗病基因同源片段或cDNA30个;首次构建了三种野生稻全长cDNA文库5个,并从中分离了一批重要功能基因;从云南普通野生稻中分离抗稻瘟病Pi-ta-和Pi-ta+基因各1个、抗白叶枯病Xa21基因4个、抗病相关基因片段多个,并开展了这些基因结构与功能的研究,从比较基因组学角度探讨了这些基因在不同野生稻之间的分子进化。在野生稻基因组学研究方面填补了诸多国际空白。见论文[2]和[7],所属学科为农业植物学。
主要完成人: 1. 黄兴奇
研究方案设计,研究工作的指导和分析总结,论文审查修改。参与野生稻资源考察,野生稻系统鉴定评价,基因分析研究。主要贡献在发现点5-8,见论文2、3、4、7。在项目中的工作量占本人工作量的55%。
2. 陶大云
长雄野生稻分子图谱的构建,地下茎遗传分析,与栽培稻杂交后代群体的建立和选择。长雄野生稻地下茎基因与野生高粱的协同进化分析。主要贡献在发现点1-4。在项目中的工作量占本人工作量的60%。
3. 戴陆园
主持完成云南野生稻种质资源的考察调查、云南野生稻伴生植物调查和分析、云南三种野生稻原位保护点建设;发现了新野生稻分布点,为原生境有效保护积累了基础资料;率先提出在保护中"植物篱笆"的设想并组织实施。主要贡献在发现点5和6。在项目中的工作量占本人工作量的55%。
4. 胡凤益
地下茎基因分子定位及分子连锁图建立,杂交后代群体的构建。主要贡献在发现点2和3。在项目中的工作量占本人工作量的70%。
5. 程在全
在项目的实施过程中,协助主持人工作,参加野生稻遗传特性的鉴定研究,构建基因文库和基因的分离分析,撰写研究论文。主要贡献在发现点6-8。在项目中的工作量占本人工作量的70%。
10篇代表性论文: 1. 10篇论著1:Convergent evolution of perenniality in rice and sorghum. Proc.
2. 10篇论著2:Nucleotide Sequence of a Resistance Gene Homologue from Oryza Officinals Wall.
3. 10篇论著3:Genetic diversity among and within populations of Oryza granulata from Yunnan of China revealed by RAPD and ISSR markers: implications for conservation of the endangered species
4. 10篇论著4:Diversity in the Content of Some Nutritional Components in Husked Seeds of Three Wild Rice Species and Rice Varieties in Yunnan Province of China
5. 10篇论著5:Rhizomatous individual was obtained from interspecific BC2F1 progenies between Oryza sativa and Oryza longistaminata. RGN, 18:11-13
6. 10篇论著6:TI-139
7. 10篇论著7:云南3种野生稻中抗病基因同源序列的克隆及序列分析
8. 10篇著作8:云南野生稻对稻瘟病的抗性评价
9. 10篇著作9:云南野生稻资源考察及分布现状分析
10. 10篇著作10:云南三种野生稻原生境植物种群的调查及比较分析
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