公用工作走進實驗室何予卿

水稻品質遺傳與分子育種

（水稻分子育種課題組）華中農業(yè)大學作物遺傳改良國家重點實驗室Email：何予卿2015-05-16武漢本課題組研究目標根據水稻生產上存在的問題（病蟲害等），發(fā)掘水稻中的優(yōu)異基因，改良并培育綠色超級稻發(fā)掘并研究稻米品質基因遺傳，定位、克隆及其功能研究Riceisthemainstaplefoodformorethanhalfoftheworld’spopulation張啟發(fā)院士提出綠色超級稻培育的戰(zhàn)略設想：在不斷提高產量和改善品質的基礎之上，實現：少施化肥少打農藥節(jié)水抗旱水稻的重要性ZhangQ,PNAS(2007)Zhenshan97Minghui63Tanetal,TAG(1998)明恢63和珍汕97的籽粒表型比較長、窄、低堊白短、寬、高堊白稻米外觀品質研究Tanetal,TAG(1998)Fanetal,TAG(2009)Pengetal,BMCGenet(2014)GS3GS5Chalk5OsGS3Pre-matureendnegativecontrolTGATGCTGAATGZS97B:MH63:Fanetal,TAG(2006;2009);Maoetal,PNAS(2010)Map-basedcloningofGS3性狀NIL(ZS97)(mean±SE)NIL(H94)(mean±SE)P%n5577

粒寬（毫米）3.12±0.0112.87±0.0128.80E-068.7%千粒重（克）24.38±0.1322.79±0.175.70E-067.0%單株產量（克）19.85±0.3118.49±0.320.0037.4%有效穗數10.4±0.1810.7±0.190.26-每穗實粒數80.1±2.2277.6±1.870.40-結實率（%）72.8±0.7574.4±1.160.27-粒長（毫米）9.29±0.0289.27±0.0160.60-Map-basecloningofGS5andfunctionanalysisLietal.NatGenet(2011)發(fā)現GS5通過增加種子寬度和充實程度來提高產量稻米堊白的重要性：堊白是稻米灌漿充實過程中形成的胚乳白色不透明的部分；堊白是優(yōu)質稻米的重要限制指標：影響外觀品質、蒸煮食味品質、加工品質（整精米率）和營養(yǎng)品質等；堊白直接決定稻米產量（eatableyield）和市場價值。高低腹白水稻堊白對稻米品質的全面影響心白Chalk5cloningandfunctionalanalysisNIL(H94)NIL(ZS97)基因型n堊白率(%)整精米產量(%)直鏈淀粉(%)膠稠度(mm)總蛋白(mg/g)千粒重(g)容重(g/ml)NIL(H94)189.9±0.768.4±1.125.1±0.223.8±0.2120.8±0.4--NIL(ZS97)1890.4±0.830.5±1.127.8±0.427.9±0.3109.4±1.1--P2.4×10-54.9×10-51.1×10-43.6×10-31.0×10-4--OX(-)2013.1±0.862.7±0.917.3±0.265.1±1.7108.8±0.520.86±0.051.275±0.003OX(+)2086.0±0.929.8±2.019.1±0.272.6±1.0104.3±0.720.44±0.071.257±0.003P4.6×10-54.9×10-54.7×10-51.1×10-56.2×10-56.0×10-43.1×10-3ZpZc(-)1620.3±0.957.7±1.117.6±0.166.4±0.9108.3±0.421.57±0.081.284±0.005ZpZc(+)1678.9±1.228.2±1.518.8±0.175.7±0.8103.8±0.620.67±0.111.258±0.004P

1.1×10-44.9×10-58.5×10-41.1×10-56.2×10-56.2×10-59.3×10-5Chalk5

對稻米品質和粒重等性狀的影響AproposedmodelfortheroleofChalk5inregulationofgrainchalkinessformationLietal,NatGenet(2014)qSW5/GW5Chalk5Shomuraetal.NG,2008;Wengetal.CellRes2008Chalk5GS5gw5100kb2MbGW5,GS5和Chalk5的克隆為克服高產、優(yōu)質的矛盾提供了重要的理論依據

蛋白質對水稻品質的影響NutritionqualityProteincontentAlbumin;globulin;glutelin;prolaminAminoacidscontentVitamincontentlipidandfatsChr1Chr2Chr6Chr4Chr3Chr8Chr7Chr11Chr10Chr12qPC1Qmpc-Qbpc-Qbpc+Qbpc+Qbpc-Wangetal,MolBreed(2008)QTLmappingforproteincontentinRILs(Zhenshan97/Nanyangzhan)MappingtheqPC1locustoa6.7-kbregionqPC1qPC1

involvedingrainstoragesubstancesPengetal,NatCommunications(2014,DOI:10.1038)qPC1稻米胚乳淀粉、蛋白質、脂肪等相互轉化外觀品質（堊白）食味蒸煮品質營養(yǎng)品質代謝途徑及其網絡調控值得深入研究和探討總結優(yōu)良品種的培育需要聚合大量有利基因MH63(Xa21)MH63(XaCK)抗蟲抗病優(yōu)質高產綠色超級稻抗旱綠色超級稻：少施化肥－少打農藥－節(jié)水抗旱－優(yōu)質高產高肥效ZhangQ,PNAS,2007ReactionofShanyou63(Bt)(right)andShanyou63control(left)againstheavyartificialinfestationofyellowstemborerPyramidingofXa21andXa7byMASChenetal.CropScience,2000,40:239-244Zhangetal，PlantBreed，2006，125,600-605G14652.0RG11091.5C502.8C1331.0C10030.8C1890.8RG103212483.0AB93.0CDO534Xa21Chr.11Xa7

M5

4.0STSP30.9

AFLP1415

Chr.6+MH63(Xa21)MH63(CK)bacterialblightresistance稻瘟病危害超級稻：兩優(yōu)0293安徽蚌埠PyramidingofPi-1andPi-2byMASZS97/BL5Y2668LAY6854LR251RM224R543aRZ5364.55.12.26.89.75.1Chr11Pi-1C235RG64AP22RG445RZ632(R2123)1.20.31.50.4Pi-20.9Chr6CO39/C101A51+BL6J23BJ23(pi1pi2)J23B稻瘟病自然誘發(fā)點湖北遠安望家（海拔550m）湖北恩施咸豐（海拔650m）稻飛虱對水稻的危害大打一場防治稻飛虱的人民戰(zhàn)爭

—我區(qū)積極防治水稻“兩遷”害蟲紀實

廣西日報

2007-05-25

稻飛虱的遷飛路線：5月份由東南亞（越南）至廣西（云南）再到內地8－9月再由內地回遷Bph14QBph3Bph11(t)Chr3Bph12Bph17Bph15QBph4.1QBph4.2Bph20Chr4abph16Bph27Bph6Bph24Chr4bbph2Bph10Bph18Bph9Bph21Bph1Chr12BPHresistancegenesHuetal,MolBreed,2012Huetal,PSM,2013Huetal,MolBreed,2014Huetal,Gene,2015目前功能基因組有大量的

優(yōu)異基因發(fā)掘、定位和克隆非生物逆境抗性：耐冷型、耐旱、耐鹽堿，耐淹等品質：香味，淀粉，脂肪含量、礦物質等抽穗期：各種不同抽穗粒形、粒重：長寬厚等抗倒伏：矮、莖稈粗壯分蘗力：分蘗數目開花習性：柱頭外露…………..常規(guī)育種分子育種DNA（基因）ProteinPhenotype（表型）憑育種經驗根據植株表型（產量和株葉形態(tài)）選擇結合常規(guī)育種基礎之上，選擇常規(guī)育種看不見的基因抗病蟲非生物逆境等品質等水稻分子育種時代來臨了mRNA水稻分子育種實驗室導師任務：選擇課題，做好服務工作，準備好材料，帶你上路，特別是田間工作，積極發(fā)揮研究生的主觀能動性研究生：定位基因、利用正向遺傳學在基于圖譜克隆基因的基礎之上克隆基因，具有創(chuàng)造性的基因功能研究和綠色超級稻技術體系的構建課題目標：所有課題都能夠向兩端延伸（克隆基因和育種應用），培養(yǎng)的人才既能到科研院所做科研教學，也能夠到育種單位從事應用研究培養(yǎng)的學生比我強，都超過了我，我以此為榮博士研究生去向畢業(yè)國家基金基金編號畢業(yè)時間

畢業(yè)去向姜恭好利用永久群體探討亞種間雜交稻籽粒充實度的遺傳基礎303708702003年黑龍江大學生科院教授王令強高溫脅迫影響雜交水稻育性的遺傳研究305711482005年華農植科院副教授王功偉后面調到張老師課題組未申請2007年華農生科院副教授李一博稻米堊白率基因克隆及其分子生物學基礎探討306711142011年（畢業(yè)后獲得基金3個）華農生科院教授（三級崗）孫亮水稻粒長基因GS3-2的圖位克隆及其分子生物學機理研究309715502012年中國科學院亞熱帶能源生態(tài)研究所胡杰抗褐飛虱基因近等基因系的構建以及QBph4的克隆研究313717012013年（獲得基金2個）長江大學或福建農林蔣海潮廣譜高抗稻瘟病基因qBR6的精細定位、克隆及其分子育種研究311716172014年中國種子集團公司彭波水稻胚乳蛋白質含量qpc1基因的圖位克隆及其分子機理探討311715232014年信陽師范學院重點