基于基因组TAC文库发掘药用野生稻有利基因资源

Oryza officinalis (CC genome) contains a number of favorable genes, which is absent in the cultivated rice, For serious reproductive isolation of hybridization between O. officinalis and with cultivated rice (AA genome), it is difficult to quickly and efficiently transfer, utilize and clone favorable genes from O. officinalis, using artificial hybridization techniques. The research intended to use the method of reverse genetics, the specific TAC clones, which contains anti-stress-related genes sequence, were transformed into rice variety and the transgenic lines was detected to be resistant to biotic or abiotic stress to create excellent germplasm resources. Then the TAC clones was sequenced to get O.officinalis genome sequence and annotate. The full-length mRNA was obtained by RACE technique to analysis the distinct gene structure. This research project aimed to improve the efficiency to transfer and use the of favorable genes from O.officinalis, and to create excellent breeding materials and genetic resources. It would provide important practical significance and reference value to use and clone the favorable genes of the non-AA genome wild rice.

药用野生稻(CC染色体组)含有许多栽培稻中缺乏的有利基因，然而由于它与栽培稻(AA染色体组)杂交存在严重的生殖隔离，通过人工杂交等技术手段难以快速有效地转移、利用和克隆其有利基因。本项目拟利用反向遗传学的研究方法，利用与抗逆相关转录因子家族的保守序列作探针筛选出特异的TAC克隆，将其转移稻水稻中，获得具有抗逆特性的转基因株系，创造优异的种质资源;同时对产生优异抗逆特性的TAC克隆进行亚克隆测序，得到药用野生稻基因组序列，并加以分析注释，采取RACE技术获取相应基因的mRNA序列，克隆到完整的基因。本项目研究旨在提高药用野生稻有利基因的转移利用效率，并获得优异的育种材料和基因资源，将对探索非AA组野生稻有利基因的利用与克隆途径具有重要的实践意义和参考价值。

药用野生稻(CC )，积累了丰富的遗传多样性，是水稻育种尤其是抗逆育种重要的种质资源，许多育种家都试图从这野生稻资源中发掘新的抗性基因。栽培稻与药用野生稻的种间生殖隔离和传统杂交带来不利性状连锁遗传，影响基因的有效转移。有必要结合转基因技术与分子生物学手段，对药用野生稻有利基因进行更有效的转移和鉴定。本项目利用已构建好药用野生稻基因组TAC文库，筛选出与抗逆相关的TAC克隆，利用转基因技术将其大片段基因组序列转化到栽培稻中，旨在获得具有优异抗性的转基因苗，用于水稻育种改良，更高效地发掘药用野生稻有利基因资源。.主要研究内容包括药用野生稻特异性TAC克隆的筛选与遗传转化、转基因株系的抗逆特性鉴定、TAC克隆序列测定、药用野生稻抗旱转录谱分析、药用野生稻MYB、bZIP和NAC、OoHsp20-3、OoADF1、OoGST1等基因的克隆及其功能研究。.获得导入药用野生稻大片段的转化系17个和携带药用野生稻单基因的转化系共8个，共获得25个不同的转基因株系。携带22F1、49J13和38B18药用野生稻大片段基因组序列的转基因株系表现抗干旱或高盐的特性，35S::OobZIP1、35S::OobZIP2两份转基因材料也表现抗逆特性，这5份材料用于栽培稻种质资源，拓宽遗传背景。克隆了OoNAC1、OoNAC2、OobZIP1、OobZIP2、OoMYB1、OoMYB2、OoMYB3等24个基因，obZIP1、OobZIP2、OoNAC1、OoHsp20-3、OoADF1等5基因表达水平可提供生物抗逆特性，是有用的基因资源。发表论文2篇，1篇被录用。 OobZIP1和OobZIP2两个基因申请专利进入实质审查阶段。培养硕士研究生10名，6位取得学位。. 本项目在较短时间内，获得了许多有利的转基因材料，并且克隆一批抗逆相关基因，表明利用基因组大片段进行遗传转化和转录谱测序可提大大高药用野生稻有利基因的转移与利用效率，为非AA野生稻有利基因的转移与利用提供重要的技术参考。