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海稻86的籼粳性鉴定

2016-05-30杨军王海凤郭涛

山东农业科学 2016年10期

杨军 王海凤 郭涛

摘要:海稻86是非常珍贵的耐盐碱水稻种质资源,其耐盐碱优良性状为有效利用黄河三角洲盐碱地、增加粮食产量提供了可能。本研究利用InDel分子指数法对海稻86的籼粳性进行分析,结果表明海稻86为籼稻,且初步确定其不是野生稻。这就为杂交育种亲本配组中有效利用海稻86耐盐碱优良性状提供了参考。

关键词:海稻86;InDel标记;籼粳性

中图分类号:S511.035.1文献标识号:A文章编号:1001-4942(2016)10-0024-03

海稻86是以1986年陈日胜在湛江海边发现的海水稻而命名,2014年9月1日该品种正式在农业部《农业植物新品种保护公报》上公布。海稻86的典型特点是稻穗为青白色,具有较强的耐盐碱、耐淹能力,是非常珍贵的水稻种质资源。水稻是改良盐碱地的先锋作物[1,2],可有效压盐洗碱,改良土壤,使重度盐碱地改良为中、轻度盐碱地。山东省黄河三角洲地区目前有近46.7万公顷盐碱地,不适合耐盐碱性差的作物生长[3]。有效的解决方案之一是育种家将优良水稻品种与海稻86杂交选育出适合黄河三角洲地区种植的耐盐碱水稻品种。然而,目前对于海稻86的籼粳性尚未定论。如果在杂交育种亲本配组之前不能正确地了解亲本的籼粳性,则会导致选配亲本失当及育种结果不理想[4]。因此,明确海稻86的籼粳属性、了解其籼粳分化程度是利用海稻86耐盐碱优良性状需要面对的首要问题。

长期以来,农业生产上用于鉴定水稻品种籼粳性的主要方法是程侃声[5]提出的“程氏指数法”,但该方法需采用较多的数量性状,需培育至成熟植株才能完成各个形态指标的测量[6],在实际分类操作过程中容易受到环境和人为主观因素影响[7]。针对传统鉴定方法存在的缺陷,卢宝荣等[8]通过比对粳稻品种日本晴和籼稻品种93-11基因组序列,筛选并实验验证出与栽培稻的籼粳遗传分化密切相关的34个InDel特异位点,可以快速、准确地鉴定水稻品种的籼粳性及籼粳分化程度,并将该方法称为“InDel分子指数法”。InDel分子指数法是鉴定水稻籼粳属性的特异方法,相对于传统鉴定方法具有更高的可操作性和灵敏性,可以用于籼粳属性鉴定及遗传分化等方面的研究 [6, 9,10]。本研究采用InDel分子指数法对海稻86的籼粳性进行分析鉴定,以期为合理利用海稻86进行杂交育种提供依据。

1材料与方法

1.1材料

用于本研究的材料为粳稻品种日本晴、籼稻品种93-11以及待测品种海稻86。

1.2DNA提取

将日本晴、93~11以及海稻86种植在28℃人工气候箱中生长至3~4叶期, 每个品种选择新鲜叶片约1 g ,按照CTAB方法提取各水稻品种基因组DNA[11]。

1.3PCR扩增及电泳检测

采用赛默飞世尔科技(中国)有限公司合成的34对特异性InDel引物(表1)对日本晴、93-11以及海稻86基因组DNA进行PCR扩增。扩增体系:2×Taq Mix 5 μL,上、下游引物各0.5 μL(引物浓度10 μmol/L),1 μL 模板DNA(50 ng),ddH2O补足至10 μL。反应程序:95℃预变性5 min;95℃变性30 s,55℃退火30 s,72℃延伸30 s,35个循环;72℃延伸10 min。PCR扩增产物用3%琼脂糖凝胶电泳检测,电压100 V,电泳时间60 min左右。

1.4数据分析

InDel分子标记为共显性标记,以粳稻品种日本晴、籼稻品种93-11基因组DNA电泳结果为参照,读取待测品种海稻86在34对InDel标记上的基因型数据。分析方法参考卢宝荣等[8]提出的标准进行,具体如下:在各标记位点上,凡是与日本晴扩增条带位置一致的记为纯合粳稻基因型(JJ);凡是与籼稻 93-11扩增条带位置一致的,记为纯合籼稻基因型(II);既出现与日本晴条带位置相同又同时出现与93-11条带位置相同条带的, 则记为籼-粳稻杂合基因型(IJ)。根据海稻86在34个InDel位点(N)上的基因型数据(JJ、II和IJ)来确定其籼粳类型。海稻86的籼或粳型平均基因频率(Fi或Fj)按照卢宝荣等[8]的方法,用以下公式计算:

籼稻型基因频率 Fi=2∑N1Xii+∑N1Xij2N;

粳稻型基因频率 Fj=2∑N1Xjj+∑N1Xij2N

式中:Xii为样品在某一InDel位点上由电泳条带判读的纯合籼稻基因型(II);Xjj为样品在某一InDel位点上由电泳条带判读的纯合粳稻基因型(JJ);Xij为样品在某一InDel位点上由电泳条带判读的籼-粳稻杂合基因型(IJ);N等于特异InDel引物对数34。鉴定籼粳性的判别标准见表2。

2结果与分析

2.1三个品种PCR扩增结果

用34对InDel引物对日本晴、93-11以及海稻86基因组DNA进行PCR扩增,发现在各InDel标记上产生了明显的多态性条带。其中海稻86在标记R3M53、R4M13、R4M17、R10M17上的扩增条带与粳稻品种日本晴扩增条带位置一致,在其它30个标记上的扩增条带与籼稻品种93-11扩增条带位置一致。在这34个InDel标记扩增中都未见到稻杂合基因型条带。部分标记扩增结果如图1。

2.2海稻86籼粳性分析

根据海稻86在34个InDel位点PCR扩增结果,计算其粳型(Fj)或籼型(Fi)基因频率。结果表明待测品种海稻86的粳型(Fj)基因频率为0.1176,对应的籼型(Fi)基因频率为0.8824。根据表2的籼粳性分类标准可以确定海稻86为籼稻。卢宝荣等[8]研究结果表明野生稻在R1M47等某些InDel位点扩增中会出现更高的多态性且其检测的所有野生稻均为籼、粳中性,据此可以初步确定海稻86不是野生稻。

注:三个品种上样顺序依次为日本晴、93-11、海稻86。M为DL2000 DNA分子标记;1、2、3依次是上述三个品种标记R1M7的扩增结

果,4、5、6为标记R1M30的扩增结果,7、8、9是标记R1M37的扩增结果,10、11、12是标记R1M47的扩增结果,13、14、15是标记R2M10

的扩增结果,16、17、18是标记R2M24的扩增结果,19、20、21是标记R2M26的扩增结果,22、23、24是标记R3M53的扩增结果。

3讨论与结论

盐碱地是我国重要的后备土地资源,有效改良利用盐碱地是保障粮食安全、促进农业可持续发展的重要途径之一[12]。目前公开报道的耐盐碱水稻资源较少[13],海稻86作为非常珍贵的耐盐碱水稻种质资源,其含有的耐盐碱优良性状为有效利用盐碱地、增加粮食产量提供了可能。本研究利用InDel分子指数法对海稻86的籼粳性进行分析,实验数据表明其为籼稻,且推测其不是野生稻。海稻86耐盐碱能力强,但是本身也存在一些问题,例如产量低、株型偏高等。今后对海稻86进行改良,取其精华将是研究的重点方向之一。

致谢:海稻86由陈日胜研究员提供,谨致谢意。

参考文献:

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[3]张凌云. 黄河三角洲地区盐碱地主要改良措施分析[J]. 安徽农业科学, 2007, 35(17):5266.

[4]孙淑红. 从龙粳20的选育探讨常规育种亲本选配问题[J]. 中国稻米, 2010,16(3):12-13.

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[7]陈雨,潘大建,曲延英,等. 水稻籼粳分化研究进展[J]. 广东农业科学,2007(12):3-7.

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