水稻株型的遗传基础与分子调控机理研究进展

高产是水稻育种的主要目标之一,而水稻株型对水稻产量具有决定性作用。从基因层面上解析水稻株型的形成机理是利用分子育种技术培育理想株型的前提和条件。从理想株型的概念、叶片形态和穗部性状、水稻株型的重要激素调控机制、株型相关基因的克隆与功能研究等方面总结了水稻理想株型的研究进展,分析了现有研究存在的问题,并提出未来水稻株型的研究方向,以期为通过株型改良提高水稻产量及培育超高产水稻品种提供参考。

近40年云南普通野生稻优异特性及有利基因的发掘与利用

稻种资源是栽培稻育种的物质基础,也是研究栽培稻起源、进化、发育和基因功能的重要对象。在众多野生稻中,普通野生稻与栽培稻亲缘关系最近,是培育栽培稻新品种的优异基因供体,因此了解清楚其遗传背景尤为重要。以云南普通野生稻为对象,对其遗传背景的研究和有利基因的运用进行总结和分析,首先详细梳理了近年来从云南普通野生稻资源中发掘出的优异特性,阐述了其各种优良性状;其次系统总结了云南普通野生稻有利基因的发掘现状,囊括了目前从中发掘出来的重要功能基因;然后综述了云南普通野生稻优异特性在创制新种质方面所取得的成就,包括滇9型籼型不育系的育成及大量育种中间材料的获得;最后针对云南普通野生稻开发研究的优势和存在的问题,提出今后的研究重点以及有利基因发掘利用的建议,并对其利用的潜力进行了展望,以期为云南普通野生稻的进一步研究、开发和利用提供理论支持。

珍稀濒危植物——云南药用野生稻自然生态群的新发现及其特性

野生稻包括云南药用野生稻 (OryzaofficinalisWall .exWatt.,染色体组CC ,染色体数2n =2 4 )是宝贵的基因资源库 ,自然分布急剧减少。 2 0 0 1年 ,在云南耿马孟定遮甸新发现了1个药用野生稻分布点 ,该地药用野生稻植株高度可塑性大 ,可以根据密度和荫蔽情况自动大幅度调节株高 ;比其它生态群的结实率高 ;而其自然发病和人工接种鉴定发现抗稻瘟病能力中等偏上 ,抗白叶枯病害能力强 ,抗螟虫和稻飞虱能力也很强。品质分析结果表明该居群药用野生稻蛋白质含量比其它野生稻的高 ,而直链淀粉含量偏低 ,说明品质较好。本发现对采取有效措施进行药用野生稻原生地保护 。

提高小麦体细胞诱导出胚性愈伤组织的方法研究

在从小麦种子体细胞诱导产生愈伤组织的组培试验中，以 Ｍ Ｓ培养基配方为基础，适当减少 Ｎ 素含量和氨基酸含量成为 Ｍ Ｓ Ｐ培养基，小麦种子经１ 个月的低温（４℃） 处理， 接种时种子的腹沟朝上， 在有光照条件下 （１２ｈ 光照／ｄ）， 多数小麦材料产生的胚性愈伤组织诱导率可显著提高，最高达８６６％ 。具有 Ａ Ａ Ｂ Ｂ Ｄ Ｄ染色体组型的小麦愈伤组织诱导率比具有 Ａ Ａ Ｂ Ｂ染色体组型的小麦高。

绿色荧光蛋白基因作为报告基因在水稻基因转化中的应用研究(英文)

本研究中 ,构建了含有编码绿色荧光蛋白的改进型基因质粒pJPM5。用基因枪法分别把pJPM5和另一带有绿色荧光蛋白基因的质粒pSBG70 0转入水稻TNG6 7愈伤组织。用South ern杂交法证实了转基因的存在 ,而且表明多数转基因植株含有 1到 8个拷贝的转基因。取 2个月的转基因植株上的叶片用于分析绿色荧光蛋白基因表达。用SLM - 80 0 0荧光分析仪定量测定绿色荧光蛋白。多数转基因植株具有很高的绿色荧光蛋白信号。虽然水稻植株有少量自发荧光 ,但是绿色荧光蛋白基因表达出的绿色荧光蛋白信号比植株的自发荧光强得多 ,其测定不会受自发荧光的太大影响。在荧光显微镜下观察到了绿色荧光蛋白基因的表达。借助观察分析绿色荧光蛋白基因的瞬时表达 ,本研究还发现基因枪法转化中 ,如果两枪的气压为90 0psi& 135 0psi,比两枪的气压都为 90 0psi或者 135 0psi更好 ,因其能使质粒进入更多的细胞。研究结果表明 ,绿色荧光蛋白基因可以作为水稻 (甚至小麦、玉米 )转基因研究中的报告基因。研究还显示 ,MAR序列能明显增强绿色荧光蛋白基因的表达能力 (这一结果在另文讨论 ) .

滇中高原高产玉米群体光合作用及光能利用率的特点

对云南祥云县玉米高产试验田的测定表明，玉米田间自然光照强度比内地高，即使在７月中旬阴雨天，高产群体内近地面的光强仍在光补偿点之上。种植密度为９００００株／ｈｍ２，其群体最大叶面积指数为５．２，高值稳定期长达５０～６０ｄ。光合速率以灌浆中期的最大，光合最大值比内地的略低；不同生长时期及同株各叶的光合速率变化范围小；抽雄和灌浆中期无光合作用“午睡”现象，光能利用率为２．６６％，比常规栽培法的高１．２％．

滇中高原光温对小麦光合作用及干物质积累的影响

滇中小麦生长期间,冬温不低,夏温不高,日照时间长,光照强度大.春性和弱冬性小麦一直以较高达率进行光合作用和干物质的形成,加之昼夜温差大(14℃～15℃),对干物质的积累十分有利.小麦生长季节,日光合时间长达10小时以上,光能利用率达1.7%～2.3%,干物质积累高于内地乃至青藏高原,即使在冬季(12月～2月)干物质日增长量最高也有148.7kg/hm^2(内地最高仅为15～75kg/hm^2),开花一灌浆初期平均可达378.0kg/hm^2.

云南高原高产籼稻光合作用特性

云南海拔１２００～１４５０ｍ部分地区单季籼稻产量在１２～１５吨／ｈｍ２的高产和超高产范围，光合作用及温光条件分析表明，太阳光照强度高达１８５０μｍｏｌｐｈｏ－ｔｏｎｓｍ－２ｓ－１，生长季节前期温度、太阳辐射值较高，而中后期偏低。无明显光饱和点，但光补偿点较高（３０～６０μｍｏｌｐｈｏｔｏｎｓｍ－２ｓ－１，每日最大光合速率高且光合高值特续＿时间长，这与每电光照强度、相对湿度等因素较长时间的充足有关．阴雨天光合的光量于效率比晴天高１倍，补偿了中后期日照时数不足。因光照强度大、整个群体叶片光合能力提高，倒２、３叶对籽粒灌浆的贡献比例增大，而旗叶的变小。温度日较差大．呼吸速率仅１～２μｍｏｌＣｏ２ｍ－２ｓ－１，降低了维持生长的消耗。这些光合特点是云南高原籼稻高产的生理基础。

国际水稻所关于球气候变化与水稻生产的研究进展

1 水稻田的甲烷释放和对应措施国际水稻所研究表明,对温室效应有作用的气体主要有3个:二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、二氧化硫（SO2）.它们对增温的作用大小CO2>CH4>SO20 CO2 SO2.的增加主要是工业活动产生的,而甲烷在大气中的增加主要由于水稻田释放所致.目前在空气中CH.浓度为1.9ppm,每年以约1%速度增加,CH4蓄积热量的能力是CO2的30倍.国际水稻所研究还发现,CH4释放与水稻的生物学产量成正相关,Hossain博士指出,到2025年,水稻需比1993年增加70%,才能维持目前生活水平所需的大米,因而控制CH4.释放是非常重要的研究课题.目前初步发现,有一些品种的根通气能力强,释放CH4.的量少,因而筛选这类品种用于生产,是减少CH4.释放的一条有希望的途径.另外,还发现一些土壤细菌能够氧化CH4,目前正研究并筛选高氧化力的细菌应用于水稻田,这可能是减少稻田CH4释放的又一途径.

水稻新品种“云资粳41号”选育及应用

经过10年18代选育,以“合系35号”为母本,与元江普通野生稻远缘杂交进行选育,选育出水稻新品“云资粳41号”并进行区域生产试验、审定及推广应用。

云南3种野生稻中抗病基因同源序列的克隆及序列分析

根据已报道的NBS LRR类和STK类抗病基因结构中的氨基酸保守区域 ,设计简并引物 ,通过PCR扩增及克隆 ,从普通野生稻 (OryzarufipogonGriff.)、药用野生稻 (OryzaofficinalisWall.)、疣粒野生稻 (Oryzameye rianaBaill.)中共获得 14类NBS LRR类抗病基因同源序列 ,其中普通野生稻中的有 7类 ,药用野生稻中的有 2类 ,疣粒野生稻中的有 6类。药用野生稻中TO12代表序列与普通野生稻中TR19代表序列 ,同属一类 ,且具有 10 0 %的同源性 ,说明不同种野生稻中的同一类 (聚类 )抗病基因同源序列是完全一致的。同时 ,还获得 5类STK类抗病基因同源序列 ,其中普通野生稻中的有 4类 ;药用野生稻中的有 1类。通过氨基酸同源性比较分析 ,发现笔者克隆到的抗病基因同源序列与已克隆的抗病基因L6、N、Bs2、Prf、Pto、Lr10和Xa2 1等的氨基酸同源性都相当低 (均低于 2 5 % ) ,暗示了这些抗病基因同源序列可能是目前尚未报道的抗病基因的同源序列。

云南水稻种质资源农艺性状表型多样性分析及综合评价

【目的】分析云南省16个州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状表型多样性并进行综合评价,为拓宽栽培稻的遗传基础及选育高原特色水稻新品种提供理论依据。【方法】以881份云南16个州(市)的水稻种质为材料,测定其株高、有效穗数、穗长、剑叶长、剑叶宽、每穗实粒数、每穗总粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、谷粒长、谷粒宽和千粒重等12个农艺性状,通过计算各农艺性状的Shannon-Wiener多样性指数进行表型多样性分析,并对种质材料进行聚类分析和相关分析,最后结合主成分分析与隶属函数法计算综合评价D值,通过建立回归模型筛选综合评价指标。【结果】881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数为1.9378~2.0973,其中穗长的多样性指数最大,有效穗数的多样性指数最小;12个农艺性状的变异系数为9.92%~43.01%,其中谷粒长的变异系数最小,二次枝梗数的变异系数最大。云南16个州(市)881份水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数均值为1.6513~2.0040,其中,普洱市、红河州、临沧市、玉溪市、保山市、西双版纳州、德宏州、曲靖市和文山州水稻种质材料12个农艺性状的多样性指数较高,均在1.900以上。在欧式距离2.2处881份云南水稻种质材料可分为八大类群,其中,第Ⅶ类群综合性状最差,第Ⅷ类群综合性状最优,聚类分析结果与种质来源地无明显相关性。主成分分析和综合评价结果显示,881份水稻种质资源中凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)的综合性状较好。穗长、谷粒长、谷粒宽、二次枝梗数和剑叶宽5个农艺性状对综合评价D值影响显著(F为1814.654),可作为云南水稻种质综合评价的指标。【结论】云南水稻种质具有较高的表型多样性,筛选出的凤仪白谷(保山市)、陆引46号(普洱市)及白霉谷(临沧市)可为水稻育种提供优良的亲本或中间材料。

不同钝化剂及其组合对玉米(Zea mays)生长和吸收Pb Cd As Zn影响研究

选取硅藻土、生物炭、沸石粉、石灰及其组合开展田间试验,研究它们对玉米（Zea mays）生长、玉米籽粒吸收Pb、Cd、As、Zn与土壤有效态Pb、Cd、As、Zn的影响。结果表明,除石灰粉外,施用其他3种钝化剂及其组合均能促进玉米生长,增加玉米株高、叶面积和生物量,显著提高玉米产量。4种钝化剂及其组合可升高土壤的p H值和降低土壤中的有效态Pb、Cd、As、Zn含量,与CK处理相比,施用不同改良剂导致土壤有效态Pb降低6.82%～20.46%,有效态Cd降低12.76%～28.28%,有效态As降低26.89%～48.74%,和有效态Zn降低13.88%～28.95%,其中BZD（生物炭＋沸石粉＋硅藻土）处理降低效果最明显,BLD（生物炭＋石灰粉＋硅藻土）处理次之;4种钝化剂及其组合都能降低玉米籽粒对Pb、Cd、As、Zn的吸收,其中BZD处理能明显降低玉米籽粒中Pb、Cd、As、Zn含量,较对照分别降低47.71%、95.00%、90.90%、31.41%。在原位钝化修复镉-砷-锌复合污染农田土壤时,BDZ组合的施用效果最佳。

分子标记技术及其在水稻基因定位上的应用

分子标记作为一种新兴的遗传标记手段,因其特有的优势而得到广泛的应用,带动了许多领域的快速发展。本文主要对分子标记的一般特点,基于全基因序列、简单重复序列、已知的特定序列、反转录转座子、单核苷酸的分子标记的类型及各类型代表性技术的基本原理和各自的优缺点进行详尽的综述,并进一步介绍了近年来分子标记在水稻基因定位上的相关应用,如水稻高产、优质、抗逆和抗病等重要农艺性状基因的分离克隆。最后还对分子标记技术在遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助育种等方面的应用前景予以展望,以期该技术能发挥更大的作用。

云南栽培稻种SSR遗传多样性比较

采用64个SSR标记对96份云南水稻(Oryza sativa)地方品种和选育品种的遗传多样性进行比较分析。结果发现64个标记都具有多态性,共检测到741个等位基因,每个多态性位点检测到的等位基因数为2-29个,平均11.57个;Nei基因多样性指数(He)范围在0.345(RM321)-0.932(RM1)之间,平均为0.56。水稻品种的遗传多样性并非按地理位置均匀分布,而是在相似系数为0.17的水平上明显分为2个不同类群,即籼稻类群和粳稻类群,且籼粳亚种间的SSR多样性差异不明显,籼稻平均等位基因数(Ap)和Nei基因多样性指数(Ap=10.6,He=0.46)与粳稻品种(Ap=10.7,He=0.48)十分接近,可能与这些品种间存在一定频率的基因交流有关。糯稻和非糯稻在籼稻群和粳稻群中都有表现,没有特别的分布规律。云南栽培稻选育品种与地方稻亲缘关系较近,其遗传基础可能来源于云南水稻地方品种。本研究结果表明,SSR标记能较好地区分云南栽培稻品种,且云南水稻地方品种遗传多样性丰富,存在大量的优质性状可供育种实践选择。

cDNA文库构建策略及其分析研究进展

cDNA文库构建和筛选是基因克隆的重要方法之一,它是目前发现新基因和研究基因功能的基本工具。从cDNA文库中可以筛选到目的基因,并直接用于该基因的表达。经典cDNA文库存在克隆的片段短等缺点,而全长cDNA文库则能提供完整的mRNA信息,从而克隆cDNA全长;对文库进行均一化处理即均一化cDNA文库,可以增加克隆低丰度mRNA的机会;差减cDNA文库在研究生物体某一时期基因差异表达上具有重要的意义;改进的固相cDNA很大程度上提高了建库的效率和质量。本文以阐述基本原理为主,介绍几种近年来常用的cDNA构建的方法及其优缺点。

云南水稻种质资源的遗传多样性及群体结构分析

利用SSR分子标记对覆盖云南16个州(市)的908份水稻种质资源进行遗传多样性及群体结构分析。结果表明,22对SSR标记共检测到193个等位基因,每对标记的等位基因数为4~18,平均8.78;主要等位基因的频率为0.2048~0.7941,平均0.3803;基因多样性指数为0.3477~0.8876,平均0.7307;多态信息含量为0.3202~0.8777,平均0.6986。以地理来源进行分类并分析其遗传多样性,结果表明,云南水稻种质资源在不同州(市)间的遗传差异较大,其中普洱市水稻种质资源的多态性位点数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s遗传多样性及Shannon’s指数最高,而迪庆州和楚雄州相对较低,说明普洱市水稻种质资源的遗传多样性最丰富,而迪庆州和楚雄州相对较低;遗传距离和遗传一致度分析表明,普洱市与西双版纳州水稻种质资源的遗传距离最小、遗传一致度较高,亲缘关系最近,而昆明市与楚雄州水稻种质资源的遗传距离最大、遗传一致度较低,亲缘关系最远。遗传分化分析显示,908份水稻种质资源的遗传变异主要来源于种质内个体间,且种质间的基因流为2.8388,该值大于1,说明云南水稻种质资源间存在频繁的基因交流现象;NJ聚类分析、PCA主成分分析及Sturcture群体遗传结构分析均将供试材料分为2大类群,其中NJ聚类分析和PCA分析又在2大类群的基础上分为4个亚群,908份云南水稻种质资源并没有按照地理来源进行聚类,交错分布于各个类群中。表明云南水稻种质资源具有极其丰富的遗传多样性,且不同州(市)水稻种质资源的遗传差异较大,将为今后水稻新品种选育提供宝贵的资源材料。

红色砂梨2个品种着色过程中的外观变化及其解剖学结构观察

以红色砂梨(Pyrus pyrifolia Nakai)品种美人酥和云红梨1号为试材,以套袋处理(果袋类型、去袋方式和去袋时间组合成10个不同的套袋处理)为手段研究了果实着色过程中外观和解剖结构的变化。结果表明,红色砂梨的着色需要有高强度的光照。生长过程中套有不透光袋的果实临近成熟时,只有完全曝光才能大量合成花青苷,而且在很短的时间内(大约2周)果实着色面积、着色程度即可优于对照(不套袋处理)。红色砂梨着色是从果实向阳的一侧先开始,且以果点为中心呈放射状向四周扩展,至采收时果实阳面红色能够均匀分布,但整个果面色泽很难一致。解剖结构分析表明果面呈红色是因为果皮中紧邻表皮层的3～4层细胞存在红色细胞(含有花青苷),在果实着色过程中这些红色细胞数目不断增多,同时细胞内色素浓度不断增大。云红梨1号合成花青苷的能力明显优于美人酥,果实着色更鲜艳。解剖学观察发现云红梨1号的表皮细胞层也含有红色细胞。

田间条件下不同组配钝化剂对玉米(Zea mays)吸收Cd、As和Pb影响研究

选取4 种钝化材料（硅藻土、生物炭、沸石粉和石灰）开展田间试验,研究不同配施处理对玉米（Zea mays）籽粒吸收Cd、As 和Pb 与土壤有效态Cd、As 和Pb 的影响,以期筛选出钝化修复效果最佳的组配钝化剂.结果表明,（1）施用钝化剂均能有效促进玉米生长,增加植株株高、叶面积、玉米地上部与地下部质量,显著提高玉米产量.（2）不同处理均能明显降低土壤Cd、As 和Pb 有效态含量.其中,BLD 处理对土壤有效态Cd 降低效果最明显,YR＋BLZ 处理次之,与对照相比,土壤有效态Cd 分别降低71.00%和67.85%;BDZ 处理对土壤有效态As 含量降低效果最明显,其次为BLD 处理,较对照分别降低65.63%和59.73%;YR＋BLD 处理对土壤有效态Pb 含量降低效果最好,BDZ 处理次之,有效态Pb 含量较对照分别降低70.64%和69.64%.（3）不同处理对玉米籽粒吸收和积累Cd、As 和Pb 产生不同程度的影响.与对照相比,不同处理导致玉米籽粒Cd 含量降低82.63%~89.17%,As 含量降低27.58%-49.47%和Pb 含量降低9.64%-46.86%.（4）施用钝化剂均能显著提高土壤pH 值,其中BLD、YR＋BLD、JD＋BLD 处理的pH 值升高效果最为明显,较对照分别提高1.05、1.04 和1.04 个单位;施用钝化剂能显著提高土壤有机质含量,YR＋BDZ 和YR＋BLD 处理有机质含量较高,较对照分别提高54.68%和46.04%,本试验结果表明,在钝化修复镉砷复合污染的旱地土壤时,低累积玉米品种与组配钝化剂联合使用能够获得较好的修复效果.