公用工作走进实验室何予卿

水稻品质遗传与分子育种

（水稻分子育种课题组）华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室Email：何予卿2015-05-16武汉本课题组研究目标根据水稻生产上存在的问题（病虫害等），发掘水稻中的优异基因，改良并培育绿色超级稻发掘并研究稻米品质基因遗传，定位、克隆及其功能研究Riceisthemainstaplefoodformorethanhalfoftheworld’spopulation张启发院士提出绿色超级稻培育的战略设想：在不断提高产量和改善品质的基础之上，实现：少施化肥少打农药节水抗旱水稻的重要性ZhangQ,PNAS(2007)Zhenshan97Minghui63Tanetal,TAG(1998)明恢63和珍汕97的籽粒表型比较长、窄、低垩白短、宽、高垩白稻米外观品质研究Tanetal,TAG(1998)Fanetal,TAG(2009)Pengetal,BMCGenet(2014)GS3GS5Chalk5OsGS3Pre-matureendnegativecontrolTGATGCTGAATGZS97B:MH63:Fanetal,TAG(2006;2009);Maoetal,PNAS(2010)Map-basedcloningofGS3性状NIL(ZS97)(mean±SE)NIL(H94)(mean±SE)P%n5577

粒宽（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%单株产量（克）19.85±0.3118.49±0.320.0037.4%有效穗数10.4±0.1810.7±0.190.26-每穗实粒数80.1±2.2277.6±1.870.40-结实率（%）72.8±0.7574.4±1.160.27-粒长（毫米）9.29±0.0289.27±0.0160.60-Map-basecloningofGS5andfunctionanalysisLietal.NatGenet(2011)发现GS5通过增加种子宽度和充实程度来提高产量稻米垩白的重要性：垩白是稻米灌浆充实过程中形成的胚乳白色不透明的部分；垩白是优质稻米的重要限制指标：影响外观品质、蒸煮食味品质、加工品质（整精米率）和营养品质等；垩白直接决定稻米产量（eatableyield）和市场价值。高低腹白水稻垩白对稻米品质的全面影响心白Chalk5cloningandfunctionalanalysisNIL(H94)NIL(ZS97)基因型n垩白率(%)整精米产量(%)直链淀粉(%)胶稠度(mm)总蛋白(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

对稻米品质和粒重等性状的影响AproposedmodelfortheroleofChalk5inregulationofgrainchalkinessformationLietal,NatGenet(2014)qSW5/GW5Chalk5Shomuraetal.NG,2008;Wengetal.CellRes2008Chalk5GS5gw5100kb2MbGW5,GS5和Chalk5的克隆为克服高产、优质的矛盾提供了重要的理论依据

蛋白质对水稻品质的影响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、蛋白质、脂肪等相互转化外观品质（垩白）食味蒸煮品质营养品质代谢途径及其网络调控值得深入研究和探讨总结优良品种的培育需要聚合大量有利基因MH63(Xa21)MH63(XaCK)抗虫抗病优质高产绿色超级稻抗旱绿色超级稻：少施化肥－少打农药－节水抗旱－优质高产高肥效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稻瘟病危害超级稻：两优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稻瘟病自然诱发点湖北远安望家（海拔550m）湖北恩施咸丰（海拔650m）稻飞虱对水稻的危害大打一场防治稻飞虱的人民战争

—我区积极防治水稻“两迁”害虫纪实

广西日报

2007-05-25

稻飞虱的迁飞路线：5月份由东南亚（越南）至广西（云南）再到内地8－9月再由内地回迁Bph14QBph3Bph11(t)Chr3Bph12Bph17Bph15QBph4.1QBph4.2Bph20Chr4abph16Bph27Bph6Bph24Chr4bbph2Bph10Bph18Bph9Bph21Bph1Chr12BPHresistancegenesHuetal,MolBreed,2012Huetal,PSM,2013Huetal,MolBreed,2014Huetal,Gene,2015目前功能基因组有大量的

优异基因发掘、定位和克隆非生物逆境抗性：耐冷型、耐旱、耐盐碱，耐淹等品质：香味，淀粉，脂肪含量、矿物质等抽穗期：各种不同抽穗粒形、粒重：长宽厚等抗倒伏：矮、茎秆粗壮分蘖力：分蘖数目开花习性：柱头外露…………..常规育种分子育种DNA（基因）ProteinPhenotype（表型）凭育种经验根据植株表型（产量和株叶形态）选择结合常规育种基础之上，选择常规育种看不见的基因抗病虫非生物逆境等品质等水稻分子育种时代来临了mRNA水稻分子育种实验室导师任务：选择课题，做好服务工作，准备好材料，带你上路，特别是田间工作，积极发挥研究生的主观能动性研究生：定位基因、利用正向遗传学在基于图谱克隆基因的基础之上克隆基因，具有创造性的基因功能研究和绿色超级稻技术体系的构建课题目标：所有课题都能够向两端延伸（克隆基因和育种应用），培养的人才既能到科研院所做科研教学，也能够到育种单位从事应用研究培养的学生比我强，都超过了我，我以此为荣博士研究生去向毕业国家基金基金编号毕业时间

毕业去向姜恭好利用永久群体探讨亚种间杂交稻籽粒充实度的遗传基础303708702003年黑龙江大学生科院教授王令强高温胁迫影响杂交水稻育性的遗传研究305711482005年华农植科院副教授王功伟后面调到张老师课题组未申请2007年华农生科院副教授李一博稻米垩白率基因克隆及其分子生物学基础探讨306711142011年（毕业后获得基金3个）华农生科院教授（三级岗）孙亮水稻粒长基因GS3-2的图位克隆及其分子生物学机理研究309715502012年中国科学院亚热带能源生态研究所胡杰抗褐飞虱基因近等基因系的构建以及QBph4的克隆研究313717012013年（获得基金2个）长江大学或福建农林蒋海潮广谱高抗稻瘟病基因qBR6的精细定位、克隆及其分子育种研究311716172014年中国种子集团公司彭波水稻胚乳蛋白质含量qpc1基因的图位克隆及其分子机理探讨311715232014年信阳师范学院重点