水稻根系遗传育种研究进展

根系作为水稻(Oryza sativa)植株的重要组成部分, 在水稻生长发育过程中发挥多种作用, 包括植物的固定、水分和营养物质的获取以及氨基酸和激素的生物合成等, 其形态结构和生理功能与水稻产量和稻米品质以及抗性等密切相关。目前, 通过遗传及生化等诸多手段, 已挖掘到较多水稻根系QTLs与控制基因。该文综述了水稻根系QTL和基因的研究进展, 并对未来根系研究进行展望, 以期为进一步克隆水稻根系基因和完善水稻理想株型模型提供参考。     

水稻细菌性穗枯病的病原特性和抗性研究进展

水稻(Oryza sativa)细菌性穗枯病是世界性的重要病害之一, 严重威胁全球范围水稻的高产稳产。虽然该病目前仍被列为我国的检疫性病害, 但近几年的研究表明, 穗枯病随时有在内地蔓延的潜在危险, 因此除了加强检疫工作, 开展针对性的防控技术研发也十分必要。水稻细菌性穗枯病菌在侵染过程中涉及多种毒力因子, 同时, 水稻在与病原菌的长期互作过程中演化出了多种防卫机制, 抗性基因是主要的防卫机制之一。挖掘水稻基因组中抗细菌性穗枯病遗传位点并培育抗病品种是最安全且经济有效的防治途径。该文综述了水稻细菌性穗枯病的病原菌特性、发病特征、发病机制、病害循环和对水稻细菌性穗枯病的抗性研究现状, 以期为挖掘和分离水稻穗枯病抗性位点提供参考。     

水稻黄绿叶调控基因YGL18的克隆与功能解析

叶色突变体往往伴随着叶绿素含量变化及叶绿体结构异常,是研究叶绿体发育与光合作用相关基因功能的重要材料。该研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻(Oryzasativasubsp.indica)品种华占(HZ)获得黄绿叶突变体,将其命名为ygl18 (yellow-green leaf 18)。与野生型相比,黄绿叶突变体ygl18自三叶期起叶片开始变黄且程度不断加深,同时伴随着光合速率与叶绿素含量下降,且结实率、千粒重及有效穗数均显著降低。透射电镜观察结果显示, ygl18的叶绿体结构紊乱,基质片层疏松,发育受到抑制,与叶片出现黄绿色表型一致。遗传分析表明, ygl18突变性状受1对隐性等位核基因控制,这对等位基因位于水稻第3号染色体长臂标记InDel2和InDel3之间115.2 kb范围内。进一步研究发现该突变体表型是编码铁氧还蛋白FdC2的基因LOC＿Os03g48040的5’UTR发生突变所致。通过CRISPR转基因实验验证了该基因对表型的控制作用。研究结果揭示了叶色调控网络的遗传基础,可为今后选育高光效水稻品种提供新线索。     

水稻蒸煮品质相关QTL定位及候选基因分析

挖掘与稻米蒸煮品质相关的数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL)，分析候选基因，并通过遗传育种手段改良稻米蒸煮品质相关性状，可有效提升稻米的口感。以籼稻华占(Huazhan, HZ)、粳稻热研2号(Nekken2)及由其构建的120个重组自交系(recombinant inbred lines, RILs)群体为实验材料，测定成熟期稻米的糊化温度(gelatinization temperature, GT)、胶稠度(gel consistency, GC)和直链淀粉含量(amylose content, AC)。结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位，共检测到26个与稻米蒸煮品质相关的QTLs (糊化温度相关位点1个、胶稠度相关位点13个、直链淀粉含量相关位点12个)，其中最高奇数的可能性(likelihood of odd, LOD)值达30.24。通过实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析定位区间内候选基因的表达量，发现6个基因在双亲间的表达量差异显著，推测LOC_Os04g20270和LOC_Os11g40100的高表达可能会极大地提高稻米的胶稠度，而LOC_Os01g04920和LOC_Os02g17500的高表达以及LOC_Os03g02650和LOC_Os05g25840的低表达有助于降低直链淀粉含量。这些结果为培育优质水稻新品种奠定了分子基础，并为揭示稻米蒸煮品质的分子调控机制提供了重要的遗传资源。     

水稻和小麦根尖细胞壁多糖的铝积累能力比较

采用水培法比较4种禾本科植物水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)、高粱(Sorghum bicolor(L.) Moench)和小麦(Triticum aestivum L.) 8个基因型的抗铝(Al)能力,并对他们在Al积累后细胞壁的多糖组分进行分析。结果显示,在5～200μmol/L Al处理下,水稻抗Al能力较强,而小麦抗Al能力较弱。在50μmol/L Al处理下,小麦根尖的果胶和半纤维素1含量的增幅明显高于水稻。水稻基因型‘日本晴’与‘浙辐802’的细胞壁Al含量分别占根尖总Al含量的78. 7%和91. 6%;小麦基因型‘扬麦18’与‘扬麦16’Al含量分别占根尖总Al含量的64.9%和72.1%。Al吸附-解吸实验结果显示,小麦根尖细胞壁上Al的吸附量高于水稻。研究结果表明,细胞壁是Al积累的主要部位,对Al敏感的水稻和小麦基因型细胞壁中的Al主要分布在果胶中;而对Al耐性较强的水稻和小麦基因型细胞壁中的Al主要分布在半纤维素1中。     

水稻中乙烯生物合成关键酶OsACS和OsACO调控机制研究进展

乙烯在调控水稻(Oryzasativa)生长发育及胁迫响应中具有重要作用。乙烯生物合成的第1步是甲硫氨酸转化为S-腺苷甲硫氨酸(SAM),然后在ACC合酶(ACS)的催化下合成乙烯前体物质ACC,最后通过ACC氧化酶(ACO)生成乙烯。该文综述了水稻乙烯生物合成途径中2个关键酶OsACS和OsACO在转录及翻译后的调控机制,提出了一些未解决的问题,并展望了未来的研究方向,以期加深人们对乙烯生物合成复杂机制的理解。     

外源NO对铝毒下水稻根系生长和抗氧化系统的影响

以水稻品种‘浙辐802’为材料,采用水培法研究铝毒下外源NO对幼苗根系生长、活性氧产生和抗氧化酶活性的影响,探讨外源NO提高水稻耐铝性的生理生化机制。结果显示:(1)0.05mmol/L Al显著抑制水稻根系生长,促使根尖Al、胼胝质、过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子自由基(O-·2)含量显著增加;而外源0.1mmol/L的NO供体亚硝基铁氰化钠(sodium nitroprusside,SNP)预处理能使铝毒下水稻幼苗根相对伸长率及根尖NO含量分别增加34.96%和12.86%,根尖Al和相对胼胝质含量分别下降83.04%和31.93%,表明NO可部分缓解铝毒害,且这种作用与内源NO含量变化有关。(2)外源NO同时使铝毒下水稻幼苗根尖H2O2和O-·2含量分别下降15.43%和12.93%,使超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著上升,且外源NO的该种作用可以被0.075mmol/L NO清除剂(carboxy-PTIO,cPTIO)所逆转。研究表明,外源NO在调节活性氧代谢以维持细胞膜结构稳定,进而有效减轻Al对水稻根系的损伤上起着重要作用。     

水稻叶片水势的QTL定位与候选基因分析

为探究叶片水势(LWP)相关基因在水稻(Oryza sativa)抗旱中的作用及其遗传机制,以热研2号(Nekken2)和华占(HZ)为亲本以及构建的120个重组自交系(RILs)群体为实验材料,对水稻分蘖期叶片水势进行检测,并利用前期基于高通量测序构建的分子遗传连锁图谱进行数量性状基因座(QTL)分析。结果表明,共检...     

DMT1编码一个丝氨酸/半胱氨酸蛋白酶调控水稻分蘖并参与干旱胁迫响应

水稻分蘖的形成是一个复杂的过程,受到环境及遗传因素的影响,合适的分蘖可以显著提高水稻产量.本研究利用甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate, EMS)诱变粳稻秀水11得到一份矮化、多分蘖突变体,将其命名为dwarf and multiple tillers 1(dmt1),并对其进行表型观察,生理生化分析,遗传分析,基因定位和激素处理.结果发现,在dmt1在分蘖期出现株高变矮,叶片面积变小,分蘖数增多等特征.遗传分析表明,该dmt1为单隐性核基因控制,图位克隆的结果显示, DMT1位于第4染色体上,编码一个丝氨酸/半胱氨酸蛋白酶,是NAL1的等位基因.亚细胞定位的结果表明, DMT1蛋白在细胞核、细胞质和叶绿体上均有表达.为探究该基因突变是否会影响水稻对激素的敏感程度,本研究通过施加外源激素发现dmt1地上部分对NAA敏感程度降低,而地下部分对于GA3敏感程度升高.并且在dmt1中生长素合成相关基因表达量降低.通过干旱处理发现dmt1的耐旱能力下降,在干旱胁迫下dmt1的发芽率降低.由实验可得, DMT1突变会导致植株产生株高变矮,分蘖增多的表型,通过qRT-PCR...     

水稻叶片早衰成因及分子机理研究进展

植物叶片衰老是叶片发育的最终阶段,也是植物在长期进化过程中形成的适应性机制。水稻(Oryza sativa)叶片的衰老对其产量和品质影响极大,相关研究主要集中在早衰。该文综述了水稻早衰及其调控基因的研究进展,尤其对水稻叶片早衰的形成原因、发生过程、生理变化及防治措施进行了阐述,以期为深入解析水稻早衰的分子机制奠定理论基础,同时为水稻育种提供参考。