光周期调控水稻开花期的分子机制研究进展

植物的开花时间(或作物的抽穗期)是决定植物分布和区域适应性的关键因素。从营养生长(茎叶的产生)到生殖生长(花的产生)的转变是植物生命周期中重要的发展步骤,需要对多种环境因素和内源性信号做出全面响应。综述了拟南芥和水稻光周期调控开花期的分子机制研究进展。讨论了两种植物调控网络的异同,以期为水稻成花分子机理研究提供理论依据。     

高等植物中的成花素及其对成花的诱导

成花是高等植物由营养生长到生殖生长转变的一个重要环节,受到各种内部因素和外部环境的调节。成花素作为调节植物成花的核心元素,对植物的生殖和发育起着重要作用。主要介绍了高等植物中成花素的早期研究、FT及其同源基因蛋白的发现,其在韧皮部的转运、对成花的诱导及其调控成花的机理等方面的研究进展。     

小麦温光发育及相关基因研究进展

春化作用和光周期现象是影响小麦抽穗、成花转变的重要因素,与小麦的适应性密切相关。温光发育特性是决定小麦适应性的重要生态因素,其影响小麦种植区域分布、引种以及栽培措施的选择。小麦温光发育受4个春化主效基因 Vrn-1、 Vrn-2、 Vrn-3和 Vrn-4及3个光周期基因 Ppd-D1、 Ppd-B1和 Ppd-A1的调控。丰富的春化、光周期基因等位变异,可提高小麦的遗传多样性和广泛适应性。本文综述了近年来小麦温光发育与分子基础研究进展,主要包括小麦春化发育特性、光周期发育与温光互作效应、春化和光周期基因的分子机理以及等位变异类型与地理分布,并分析了小麦冬春性与温光互作分子机理研究中存在的问题,以期为小麦温光发育的分子研究、品种遗传改良和引种提供理论依据。     

玉米光周期敏感调节机制的研究进展

光周期敏感限制了温带地区对热带、亚热带玉米种质资源的引进。克隆玉米光周期相关基因并研究其功能和构建光周期调控网络,是解除这一限制的重要途径。在讨论不同植物光周期敏感调节机制保守性和差异性的基础上,结合其他植物(主要是拟南芥和水稻)光周期调控机制的研究现状,对玉米光周期性状的遗传特点以及相关基因的定位、克隆和功能研究进展进行综述。     

高等植物成花的生理生化与分子机制研究进展

成花过程是高等植物生长发育过程中最重要的阶段之一,包括一系列生理生化代谢与基因调控反应。本文对高等植物成花过程中生理生化与分子机制的研究进行了综述,并介绍了miRNA在植物成花过程中的作用,为成花研究提供参考。     

大豆GmPic基因的分离及表达分析

对光敏感型大豆品种“中豆24”进行长日、短日和自然光3种光周期处理,采用cDNA-AFLP的方法筛选差异片段,并进一步通过RACE技术分离了该基因。该基因全长983 bp,包含一个完整的开放阅读框,编码248个氨基酸,在遗传关系上与线粒体磷酸盐转运蛋白高度同源。通过半定量RT-PCR对该基因在不同光周期中的表达模式进行分析,结果表明,该基因在大豆生长发育的早期阶段表达,短日照抑制其表达,而长日照则增强其表达。因此,大豆线粒体磷酸盐转运蛋白基因可能是作为一种负调控因子参与大豆光周期反应。对大豆线粒体磷酸盐转运蛋白基因的研究能为进一步阐明大豆光周期反应分子机理打下基础。     

菠萝对乙烯利诱花的敏感性差异研究

为了解造成2种不同类型菠萝品种对乙烯敏感性差异的发生环节,进一步揭示乙烯促进菠萝成花的分子机制,本研究以乙烯敏感型‘巴厘’菠萝品种和乙烯钝感型‘台农16’菠萝品种为试材,对乙烯催花过程中成花基因及乙烯信号转导途径中乙烯受体、信号转导和核内调控等过程涉及基因的表达特征进行了分析。结果表明：AcERS1a、AcETR2a、AcETR2b、AcCTR1、AcENI2和AcERFs等基因在2种成花类型中的差异可能是导致2个品种对乙烯信号感知敏感度不同的重要原因;AcERS1a、AcERS1b、AcETR2a和AcETR2b等乙烯受体可能参与乙烯诱导菠萝成花信号的感知,然后通过AcCTR1下调和AcENI2上调将信号转导至核内调控基因(AcEIN3和AcERFs),从而启动菠萝成花关键基因AcFT和花器官形态建成重要基因AcAP1的表达,引起菠萝成花的生物学效应,这将为进一步阐明乙烯诱导菠萝成花的分子机制提供参考,也为利用基因工程手段开展菠萝新品种选育奠定了基础。     

水稻开花的光温调控分子机理

水稻一生要经历营养生长和生殖生长两个阶段,只有顺利从营养生长向生殖生长转变,水稻才能开花结实。水稻的开花是环境因素与控制水稻开花基因网络相互作用的结果,光照和温度是调控水稻开花的两个重要的环境因子。关于水稻如何感知光照和温度变化,然后启动内部基因的表达来调控水稻开花,科学家提出了一些假说试图解释这个问题。近几年对水稻的开花调控途径的研究有了长足进展,人们对该问题有了新认识。结合前人的研究结果,分析了水稻在不同光温调控下的分子机理。     

河南省小麦品种春化特性和光周期特性的研究

以河南省20世纪40年代至今的30个小麦大面积栽培品种为材料,采用春化特性和光周期特性离析试验、田间幼穗分化进程观察的方法,对河南省小麦品种春化特性和光周期特性进行了分类和演化分析,并利用STS标记对供试品种的春化和光周期基因进行了检测。结果表明,在河南省70年来的小麦大面积品种演化中,存在着多种春化与光周期反应类型,但春化特性的演化表现为冬性程度由强减弱再增强的变化趋势;光周期特性敏感程度表现出逐渐降低的趋势。经分子标记检测,河南省70年来大面积推广品种的春化基因主要为 vrn-A1、 vrn-B1、 vrn-D1、 Vrn-D1b和 vrn-B3,光周期基因主要为 Ppd-A1a、 Ppd-D1a,但这些基因对春化特性和光周期特性的作用效果总体上尚不能准确反映品种的冬春性和光周期特性的实际情况,在育种工作中春化特性和光周期特性的选择与鉴定仍应以表型鉴定为主。     

影响水稻开花时间的相关因素研究进展

控制水稻成花的各基因在水稻生长过程中具有重要的作用,其中影响水稻开花时间的基因对水稻花发育又起着重要的作用。简要介绍了温度、光周期对水稻开花时间的影响,以及春化作用对于某些植物开花时间的影响,并且对影响水稻开花时间的一些相关机理的研究进行了简要介绍,展望该领域今后的发展方向。     

Florigen and the Photoperiodic Control of Flowering in Rice

Flowering time is a key trait for geographical and seasonal adaptation of plants and is an important consideration for rice breeders. Recently identified genetic factors provide new insights into this complex trait. The list of genes involved in flowering and their functions tells us that the molecular basis of day-length measurement includes both of the evolution of unique factors and the regulatory adaptation of conserved factors in rice. This information helped identify rice florigen, a mobile flowering signal. Our current view of flowering time regulation incorporates the presence of complex layers of gene networks integrated with the synthesis of florigen protein and its subsequent transport and perception.     

Molecular Regulatory Network of Flowering by Photoperiod and Temperature in Rice

Plants have an ability to flower under optimal seasonal conditions to ensure reproductive success.Photoperiod and temperature are two important season-dependent factors of plant flowering.The floral transition of plants depends on accurate measurement of changes in photoperiod and temperature.Recent advances in molecular biology and genetics on Arabidopsis and rice reveals that the regulation of plant flowering by photoperiod and temperature are involved in a complicated gene network with different regulatory pathways,and new evidence and understanding were provided in the regulation of rice flowering.Here,we summarize and analyze different flowering regulatory pathways in detail in rice based on previous studies and our results,including short-day promotion,long-day suppression,long-day induction of flowering,night break,different light-quality and temperature regulation pathways.     

水稻抽穗期途径基因的磷酸化、泛素化研究进展

水稻是一种广泛种植的兼性短日照植物.水稻抽穗期是直接影响产量和品种地域适应性的重要农艺性状.因此,研究该性状的影响因素并使植株在适宜的时间抽穗具有重要意义.水稻抽穗期作为一个复杂的数量性状,受内在基因网络和外界光温等条件的共同调控.目前,已经鉴定和克隆出多个控制抽穗期的关键基因,发现磷酸化和泛素化修饰在抽穗期分子机制中...     

160个玉米自交系光周期敏感性鉴定

以国内160个来源于温带、热带与亚热带玉米自交系为材料,于自然条件短日照(低纬度冬季,三亚)与长日照(中纬度夏季,北京、哈尔滨)环境下,鉴定自交系的雌雄开花期、株高与穗位高等性状。雌、雄开花期、株高和穗位高的遗传力分别为0.952、0.973、0.780与0.745,存在极显著水平的基因互作以及基因型与环境互作,表明这些性状受复杂遗传网络调控,并受光周期等环境因素影响。7884、65232宽、8902、B73、CA335与E28等24个自交系对光周期反应最为钝感,是光周期性状改良的优良供体亲本。鉴定的光周期敏感性的基础数据对基于这些自交系的杂交种组配、生态区适应性评估、种质改良与引进等具有重要意义,并为光周期反应特性相关基因的关联性分析奠定了基础。     

Flower Development and Photoperiodic Control of Flowering in Rice

Floral transition,which is referred to as a plant’s transition from vegetative stage to reproductive stage,is considered to be a critical developmental switch in higher plants,for a timely flowering is a major factor of reproductive success.Endogenous and environmental cues,such as photoperiod,light quality,plant hormones concentrations and temperature,provide information to the plants whether the environment is favorable for flowering.These cues promote,or prevent,flowering through a complex genetic network,mediated by a careful orchestration of temporal and spatial gene expression.One of such cues is photoperiod.Rice(Oryza sativa L.) serves as a powerful model species for the understanding of flowering in higher plants,including flower development and photoperiodic control of flowering.In this review,we overviewed and discussed the flower development and its model.We also overviewed the photoperiodic pathways in rice flowering control,and summarized the pathways at molecular level.     

Thoughts and Practice on Some Problems about Research and Application of Two-Line Hybrid Rice

The main problems about research and application of two-line hybrid rice were reviewed, including the confusing nomenclature and male sterile lines classification, the unclear characteristics of photoperiod and temperature responses and the unsuitable site selection for male sterile line and hybrid rice seed production. In order to efficiently and accurately use dual-purpose genic male sterile lines, four types, including PTGMS (photo-thermo-sensitive genic male sterile rice), TGMS (thermo-sensitive genic male sterile rice), reverse PTGMS and reverse TGMS, were proposed. A new idea for explaining the mechanism of sterility in dual-purpose hybrid rice was proposed. The transition from sterile to fertile was involved in the cooperative regulation of major-effect sterile genes and photoperiod and/or temperature sensitive ones. The minor-effect genes with accumulative effect on sterility were important factors that affected the critical temperature of sterility transfer. In order to make better use of dual-purpose lines, the characterization of responses to photoperiod and temperature of PTGMS should be made and the identification method for the characterization of photoperiod and temperature responses of PTGMS should also be put forward. The optimal ecological site for seed production could be determined according to the historical climate data and the requirements for the meteorological conditions during the different periods of seed production.     

Mechanism of Sterility and Breeding Strategies for Photoperiod/Thermo- Sensitive Genic Male Sterile Rice

To understand the male sterility mechanism of photoperiod/thermo-sensitive genic male sterile [P(T)GMS] lines in rice, the research progress on genetics of photoperiod and/or temperature sensitive genic male sterility in rice was reviewed. A new idea was proposed to explain the sterility mechanism of P(T)GMS rice. The fertility transition from sterile to fertile is the result of cooperative regulation of major-effect sterile genes with photoperiod and/or temperature sensitive genes, but not the so-called pg...     

两系法杂交水稻研究和应用中若干问题的思与行

指出了当前我国两系法杂交水稻研究和应用中面临的主要问题,即两系法杂交水稻体系中不育系的称谓和分类不规范,生产上利用的水稻两用核不育系育性温光反应特性研究不清楚,水稻两用核不育系繁殖和两系法杂交稻制种基地选择不当等。针对当前情形,结合多年育种实践,提出了解决这些问题的对策及措施。建议将水稻两用核不育系分为长光高温不育型、高温不育型、短光低温不育型、低温不育型等四种类型。提出了水稻光温不育机理设想,即水稻光温敏核不育系育性转换是主效不育基因与其位置相近的发育感光基因或(和)发育感温基因相互作用的结果,微效不育基因可影响两用核不育系的不育起点温度。只有深入研究光温敏型不育系育性的光温组合效应,且获得具体的光温指标,才能更好地指导两系法杂交水稻制种和不育系繁殖。提出了水稻两用核不育系育性光温特性的鉴定方法以及两系法杂交稻种子生产应根据不育系育性温光特性和历史气象资料来合理安排基地和时段。     

水稻光温敏核不育机理设想及光温敏核不育系选育策略

为更深入了解水稻光温敏核不育的遗传机理,综述了我国水稻光温敏核不育机理研究取得的成就及存在问题,提出了水稻光温敏核不育机理新设想,即水稻光温敏不育系中不存在光敏不育基因和温敏不育基因,其育性转换是主效不育基因与发育感光基因或(和)发育感温基因相互作用的结果;正常水稻品种中存在的不育基因位点(微效不育基因)可影响光温敏核不育系的不育起点温度,微效不育基因聚合越多,则不育系不育起点温度越低;微效不育基因完全纯合,则不育起点温度不会漂变。基于不育机理新设想,提出了光温敏核不育系选育的策略,即不同生态区、不同生态类型的光温敏核不育系选育的光温指标不一样,增压选择是选育低不育起点温度核不育系的技术核心,全面提高综合性状水平和配合力是选育实用光温敏核不育系技术的关键。