新型四倍体水稻(neo-tetraploid rice)基因组变异及高育性分子遗传
批准号:
31571625
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
刘向东
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
王兰、郭海滨、刘文、李翔、陈远谋、于航、谢磊、陈林、俞淑红
中文摘要
同源四倍体水稻及其亚种间杂种F1具有明显增产潜力.但其结实率普遍偏低,难以直接应用.花粉和胚囊育性是决定其结实率最主要的2个因素,培育两者都高的四倍体水稻新种质具有重要意义.申请者在杂交F5发现高育性变异株并由此培育出两者育性均高的新型四倍体水稻(Neo-tetraploid rice),为开展高育性遗传研究及育种提供材料.本项目拟利用该新材料开展3方面研究:一是利用5份新型四倍体水稻及双亲,通过高通量测序技术比较研究新材料基因组变异;二是利用其中1份新材料与低育性同源四倍体水稻杂交创建的高和低育性新定向自交系群体构建高低育性的混合池,通过高通量转录组测序分别比较研究两者花粉和胚囊减数分裂前期I表达谱差异,找出与高育性相关的差异表达基因;三是通过基因组和转录组结果的综合分析,以及差异基因功能验证分析,弄清决定高育性相关的遗传基因及可能的分子机理,为进一步开展其基因克隆和育种应用提供基础.
英文摘要
High yield potential has been found in autotetraploid rice and the hybrids of indica and japonica autotetraploid rice; however, low fertility of F1 is a major barrier for commercial utilization. Therefore, it is very important to develop new lines with high pollen and embryo sac fertility that affect mainly fertility of autotetraploid rice. The neo-tetraploid rice with high fertility had been developed in our lab. In this project, the research will be carried out using neo-tetraploid rice as follows: (1) Study on genomic variation of 5 neo-tetraploid rice using re-sequencing;(2)Comparative study on transcriptomes of pollen and embryo sac mother cell in prophase stage I of meiosis between high and low fertility directional lines developed using neo-tetraploid rice crossed with an autotetraploid rice with low fertility; (3) Co-analysis on transcriptomes and re-sequencing data, and gene functional verification by qRT-PCR will be done finally. These studies are planned to find the genes assocaited with high fertilty of neo-tetraploid rice,which are helpful in cloning the gene and explainning the molecular mechanism of high fertility.
新型四倍体水稻是我们创制的高育性四倍体水稻,具有利用前景。本项目围绕新型四倍体水稻可能存在基因组新变异以及高育性涉及的分子遗传,利用5份新型四倍体水稻及育性定向自交系群体为材料,开展比较基因组和遗传学功能分析等研究,取得以下结果:(1)新型四倍体水稻基因组DNA存在丰富的变异,发现222个非亲本型的特异变异基因,以及1个目前在二倍体水稻中未发现的新变异基因。(2)利用高和低育性定向自交系群体构建混合池,通过高通量测序比较研究,筛选到与育性相关的染色体片段,即7号染色体18915234-19500000的区段。(3)通过基因组和转录组结果的综合分析,以及基因敲除验证,发现包括NRFG1在内的9个基因可能与育性有关。目前正进行互补和进一步的分子机理研究。以上结果为进一步开展其基因的克隆和育种应用提供基础. 项目完成期间,已正式发表SCI收录论文8篇,其中有1篇为农林科学大类分区1区;2份新型四倍体水稻获得国家植物新品种权;培养3名博士和6名硕士。
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Re-sequencing and transcriptome analysis reveal rich DNA variations and differential expressions of fertility-related genes in neotetraploid rice
重测序和转录组分析揭示了新四倍体水稻中丰富的DNA变异和育性相关基因的差异表达
DOI:
10.1371/journal.pone.0214953
发表时间:
2019-04-05
期刊:
PLOS ONE
影响因子:
3.7
作者:
[Bei, Xuejun, Shahid, Muhammad Qasim, Liu, Xiangdong]
通讯作者:
Liu, Xiangdong
Cytological and transcriptome analysis reveal that interaction at Sb pollen sterility locus cause down-regulation of important meiosis-related genes associated with high pollen sterility in autotetraploid rice hybrids
细胞学和转录组分析表明,Sb 花粉不育位点的相互作用导致与同源四倍体水稻杂交种高花粉不育相关的重要减数分裂相关基因下调
DOI:
10.1016/j.plaphy.2019.05.019
发表时间:
2019
期刊:
Plant Physiology and Biochemistry
影响因子:
6.5
作者:
[Wu Jinwen, Shahid Muhammad Qasim, Chen Minyi, Li Xiang, Li Jirui, Xu Xiaosong, Du Susu, Liu Xiangdong]
通讯作者:
Liu Xiangdong
AGRONOMIC TRAITS AND CYTOGENETIC EVALUATION OF NEWLY DEVELOPED AUTOTETRAPLOID RICE LINE
新培育同源四倍体水稻品系农艺性状及细胞遗传学评价
DOI:
10.21162/pakjas/16.3143
发表时间:
2016-06-01
期刊:
PAKISTAN JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCES
影响因子:
0.8
作者:
[Guo, Haibin, Shahid, Muhammad Qasim, Liu, Xiangdong]
通讯作者:
Liu, Xiangdong
Pervasive interactions of Sa and Sb loci cause high pollen sterility and abrupt changes in gene expression during meiosis that could be overcome by double neutral genes in autotetraploid rice.
Sa 和 Sb 位点的普遍相互作用导致高花粉不育性和减数分裂期间基因表达的突然变化,这可以通过同源四倍体水稻中的双中性基因来克服
DOI:
10.1186/s12284-017-0188-8
发表时间:
2017-12-02
期刊:
Rice (New York, N.Y.)
影响因子:
--
作者:
[Wu J, Chen L, Shahid MQ, Chen M, Dong Q, Li J, Xu X, Liu X]
通讯作者:
Liu X
Analysis of small RNAs revealed differential expressions during pollen and embryo sac development in autotetraploid rice.
小RNA分析揭示同源四倍体水稻花粉和胚囊发育过程中的差异表达
DOI:
10.1186/s12864-017-3526-8
发表时间:
2017-02-06
期刊:
BMC genomics
影响因子:
4.4
作者:
[Li X, Shahid MQ, Xia J, Lu Z, Fang N, Wang L, Wu J, Chen Z, Liu X]
通讯作者:
Liu X
共 10 条
籼粳杂种花粉不育基因Sa、Sb和Sc互作导致同源四倍体水稻杂种F1花粉败育效应差异性的分子机理
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批准号:31270352
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项目类别:面上项目
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资助金额:78.0万元
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批准年份:2012
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负责人:刘向东
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依托单位:
基于分子技术发掘具有S5n基因水稻新种质及其基因分化研究
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批准号:30971756
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2009
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负责人:刘向东
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依托单位:
基于定向自交系群体研究同源四倍体水稻胚囊育性的遗传
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批准号:30771328
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2007
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负责人:刘向东
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依托单位:
利用特异亲和基因研究栽培稻亚种间四倍体杂种的不育性
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批准号:30270814
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项目类别:面上项目
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资助金额:17.0万元
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批准年份:2002
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负责人:刘向东
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依托单位:
栽培稻籼粳亚种间杂种不育性的细胞学及分子细胞学研究
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批准号:39970048
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项目类别:面上项目
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资助金额:12.0万元
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批准年份:1999
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负责人:刘向东
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依托单位:
稻蓼型及其变异型胚囊形成发育期间微管细胞骨架的研究
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批准号:39600008
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:6.0万元
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批准年份:1996
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负责人:刘向东
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依托单位:
国内基金
海外基金