LBD基因家族在高等植物中的研究进展

LBD基因是最近在高等植物中发现的为植物所特有的一类新的基因,含有保守的LOB(lateralor-ganboundaries)结构域。研究发现拟南芥和水稻中的LBD基因均为一大的基因家族,LBD基因参与了侧生器官原基的启动、侧生器官的形态建成以及侧生器官与茎尖分生组织(SAM,shootapicalmeristem)之间边界的建立,并与茎尖分生组织中特异表达的部分基因或基因家族间存在相互作用的关系,对高等植物地上部、地下部的特定器官的形成与发育具有重要影响。本文对LBD基因的结构域特征、在单/双子叶模式植物中的分类、表达特点、已克隆LBD基因的功能及与其它基因或基因家族间的相互作用关系进行了综述,并对LBD基因在高等植物中的功能冗余特性、LOB结构域可能所具有的基本功能和LBD基因与其它基因相互作用的分子机制进行了探讨。

植物数量抗病基因克隆及其抗性机理的研究进展

培育广谱、持久抗病的作物品种,不仅需要深入研究质量抗病性,而且需要更深入地洞悉数量抗病性的可能作用机理。而目前,人们对数量抗病基因的可能特征和数量抗病性的机理的认识还相当模糊,这在很大程度上限制了数量抗病基因在育种实践中的应用。本文首先综述数量性状座位(quantitativetraitloci,QTL)的克隆策略和精确获取数量抗病性状值的方法;其次根据数量抗性座位(quantitativeresistanceloci,QRL)的相关研究进展,对QRL的可能特征进行一定的综述,认为部分QRL的抗性机理直接对应于R基因、抗病基因类似物(resistancegeneanalogs,RGA)、防卫基因、防卫反应途径中的相关基因等在植物抗病性上的作用机理;最后,作者推测存在4种抗性特征的QRL,即小种特异性或非特异性QRL和“病原菌”特异性或广谱性QRL,并认为数量抗性持久性的遗传基础与这些不同特征的QRL间有着密切的联系。该综述将对QRL的候选基因分析和克隆、数量抗病机理研究和QRL的育种应用提供有益的参考。

水稻条纹病毒的分子生物学与抗病基因工程研究进展

综述了国内外近年来对水稻条纹病毒的基因组结构、复制、转录、功能、分子变异和基因工程应用等方面的最新研究进展。

广谱稻瘟病抗性基因Pigm和Pi2的抗谱差异及与Pi1的互作效应

Pigm是Pi2基因簇的等位或紧密连锁基因。本研究构建了4个不同遗传背景下Pigm和Pi2的系列近等基因系，204个菌株苗期接种结果显示其抗性频率均超过70％，但Pigm和Pi2的抗谱重叠度仅为54．4％~65．7％，聚合Pi1／Pigm和Pi1/Pi2以杂种的抗性频率均超过90％。穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定表现与苗期接种一致的发病趋势。农艺性状调查结果显示获得的近等基因系与其轮回亲本基本相似，存在较少的累赘连锁。表明Pigm是一个与Pi2抗谱差异明显的广谱抗性基因，对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。

水稻淀粉合成相关基因对稻米RVA谱特征的影响

以优质粳型糯稻苏御糯为供体,品质较差的籼稻桂朝2号为轮回亲本,构建了BC2F4群体,通过发展分子标记,研究了淀粉合成相关基因Wx、Sbe1、Sbe3I、sa、Pul、SssⅠ等对稻米淀粉RVA谱特征的影响。结果表明,Wx基因对RVA谱8个特征值的表现均起主要作用,对支链淀粉合成相关基因Sbe1、SssⅠ、Sss-Ⅱ3和Sss-Ⅲ1表现明显的上位效应。在糯稻遗传背景下,分支酶基因Sbe1和可溶性淀粉合成酶基因SssⅠ、Sss-Ⅱ3和Sss-Ⅲ1都可对RVA谱特征产生显著影响,其中尤以Sss-Ⅱ3的作用最为明显。支链淀粉合成相关基因之间普遍存在着互作。根据淀粉合成相关基因对RVA谱特征作用的复杂性,对稻米淀粉黏性特征的遗传改良作了讨论。

一个水稻新黄绿叶突变体基因的分子定位

在水稻品种武运粳7号中发现了一个黄绿叶自然突变体,经过多代自交形成了稳定的突变系。该突变系和武运粳7号的正反交F2代的遗传分析表明该材料的黄绿叶由1对隐性基因控制,命名为ygl-2。利用已有的微卫星(SSR)标记和新发展的SSR标记将ygl-2基因定位于RM1340、RM7269、RM6298、SSR6-16和RM7434、SSR6-5、SSR6-9、RM5957之间,排列位置为RM1340-RM7269-RM6298-SSR6-16-ygl-2-RM7434-SSR6-5、SSR6-9-RM5957,它们之间的遗传距离分别为2·38、0.37、0.00、0.62、0.74、0.49、0.86和1.62cM,这为ygl-2基因的分子标记辅助选择育种和图位克隆奠定了基础。

聚合稻瘟病抗性基因Pizt和Pib培育江苏粳稻稻瘟病抗性新品种

稻瘟病是对水稻生产具严重威胁的真菌病害,培育聚合多个抗稻瘟病基因的抗病品种是防控该病最为经济有效的途径。以优质、高产、感稻瘟病的中间材料L0为受体亲本,与携带Pizt和Pib基因的粳稻品种武运粳21号杂交,经分子标记及系谱选择、抗性鉴定和农艺性状鉴定,获得6个不同类型的稳定株系。苗瘟及穗瘟抗性鉴定表明,含不同基因组合的抗性效应存在显著差异,其中携带Pizt/Pib的L5株系抗性频率与武运粳21号相当,显著高于仅携带Pizt或Pib的株系。将L5株系参加江苏省中熟中粳淮南迟播组中间试验,最后审定定名为扬粳3491。该结果表明利用粳稻中广泛分布的广谱抗病基因Pizt,再聚合其他染色体位点的抗性基因,可有效地提高江苏粳稻品种的稻瘟病抗性。这一研究还表明利用分子标记选择可快速实现多个抗病基因的聚合,有效缩短水稻抗病育种进程。

水稻近等基因系构建及其应用

介绍了多次回交转育、从突变体中分离以及从杂交高世代群体中分离选育等构建水稻近等基因系的方法,叙述了水稻近等基因系在水稻育种、基因效应、基因定位方面的应用,对水稻近等基因系的广阔应用前景进行了展望。

无机焦磷酸化酶融合基因克隆分析及表达载体的构建

无机焦磷酸化酶(PPa)基因是植物糖代谢过程中的蔗糖合成调控基因,为将该基因运用于甘蔗转基因的研究,从面包酵母克隆了该基因,利用生物信息学方法对该基因进行组成成分和理化性质分析,预测分析其疏水性/亲水性,并将其核苷酸和编码氨基酸序列提交Genbank进行比对分析。利用从武运粳8号水稻中克隆得到Rub isco小亚基基因(rbcS)的5'上游调控区rbcS启动子,构建了由rbcS引导的无机焦磷酸化酶融合基因,并将其转入根癌农杆菌EHA105菌株中。

水稻分蘖角基因TAC1的育种应用价值分析

【目的】分蘖角度是水稻重要株型性状,合理的分蘖角度是培育理想株型、达到高产育种的一个关键因素。【方法】以控制水稻分蘖角度增大的显性主效数量基因TAC1为研究对象,构建不同品种背景下的TAC1近等基因系,通过单本栽插、多本栽插/高产栽培以及纹枯病菌接种鉴定,分析TAC1对其他农艺性状、纹枯病抗性、产量及品质的影响。【结果】同一背景近等基因系之间比较,TAC1使水稻品系分蘖角度增加,有利于减轻纹枯病危害,对其他农艺性状无不利影响。在高产栽培条件下,不同背景TAC1系有效穗数均多于tac1系;籼稻特青背景下,TAC1系结实率、千粒重及单株产量均高于tac1系;美国稻Lemont背景下,TAC1系结实率、千粒重及单株产量均低于tac1系;粳稻武陵粳1号、镇稻88背景下,TAC1系结实率和千粒重均略低于tac1系,单株产量略高于tac1系,差异不显著。加工及外观品质方面,特青TAC1系优于tac1系,武陵粳1号、镇稻88以及Lemont背景TAC1系较tac1系有劣化趋势,差异均不显著。【结论】叶片较长的籼稻品种,适宜的分蘖角度范围较窄,叶片较小的粳稻品种,适宜的分蘖角度范围较宽。适当增加水稻品种的分蘖角度,有利于减轻纹枯病危害。TAC1可用于株型紧凑型籼稻品种及粳稻品种的株型改良。

基于增强回归树的麦-玉轮作农田蒸散影响因素分析

为探讨华北典型轮作农田蒸散(ET)变化规律,以山东禹城试验站冬小麦-夏玉米(麦-玉)轮作田为研究对象,基于涡度相关技术实测的8年观测数据与增强回归树方法,分析了农田ET逐日变化特征及其对环境因子的响应。结果表明:研究时段内逐日ET变化范围在0~9.6 mm/d之间,且不同阶段(小麦季、玉米季和农闲期)ET总量存在较大差异。一般而言,每年小麦季ET的峰值和总量均明显高于玉米季,而农闲期ET占全年ET总量的比例不足4%。净辐射是影响麦-玉轮作田不同阶段ET变化的首要因素,对各阶段ET的贡献率由高到低依次为小麦季(81.4%)、玉米季(52.7%)、农闲期(36.8%)。除净辐射外,其他环境因子对ET的影响则具有阶段性差异。饱和水汽压差对小麦季和玉米季ET存在一定的影响,而土壤含水率和风速对农闲期ET的贡献率相对较高。研究可为变化环境下农业水资源高效利用以及作物模型优化等提供科学依据。

玉米雄穗主轴长和分枝数QTL定位

合理的雄穗结构在协调玉米株型、增加生物产量方面具有重要的意义,而雄穗结构的2个重要指标分别是雄穗主轴长和分枝数。本研究利用玉米雄穗主轴长和分枝数具有显著差异的自交系Y915和郑58构建重组自交系(RIL)群体,在连续自交6代后,利用高密度分子遗传图谱在3个环境(2020年春扬州、2021年春扬州和2021年夏镇江)对玉米雄穗主轴长(TL)和分枝数(TBN)进行QTL分析。结果共检测到6个雄穗主轴长QTLs,分布于1号、8号和10号染色体上,贡献了5.10%~14.63%的表型变异;4个雄穗分枝数相关性状QTLs,分布于1号、4号和6号染色体,贡献了5.69%~10.56%的表型变异。其中在多个环境下检测到qTBN1-1位点,并且此区间上还有1个控制雄穗主轴长的位点qTL1-1。本研究将为挖掘玉米雄穗主轴长和分枝数基因和分子标记辅助品种改良提供参考。

水稻不同生态型品种间直链淀粉含量的变异及其遗传分析

以250个代表性水稻品种和一个籼粳交（巴利拉／南京11）DH群体为材料，研究了直链淀粉含量在不同生态型品种间的变异，以及不同品种Wx基因座不同基因型与直链淀粉含量之间的关系。结果表明，在供试的250个水稻品种中直链淀粉含量存在着明显差异，分布在9．2％～29．2％之间；用AccⅠ-PCR标记对这些品种和DH群体眠基因座基因型的检测表明，在200个籼稻品种中有151个品种带有等位基因Wx^a，有49个品种带有等位基因Wx^b；在供试的50个粳稻品种中绝大多数带有等位基因Wx^b，只有7个品种例外。进一步对250份品种和DH群体的耽基因的遗传效应分析表明，带有Wx^a和Wx^b等位基因的品种直链淀粉含量的平均值分别为11．4％～14．01％和23．6％～25．1％，Wx基因对直链淀粉含量的贡献率在77．9％～91．4％之间；在耽位点上具有相同基因型的不同品种间，直链淀粉含量仍存在较大的变异，变幅达10个百分点左右。因此，稻米直链淀粉含量主要受眠基因控制外，同时还受到其他基因的影响。文中讨论了稻米直链淀粉含量改良的可行策略。

水稻抗纹枯病QTL qSB-11的育种价值及其进一步定位

在相对感纹枯病品种Lemont的第11染色体上存在1个抗性QTLqSB-11(抗性等位基因为qSB-11Le)。对qSB-11Le的育种效应即挽回产量损失率进行了研究。在纹枯病较轻发生(4级左右)情况下,qSB-11Le基本未表现出明显的育种效应,相反在重发生(8级左右)条件下,qSB-11Le能挽回的产量损失率达到10.71%。利用发展的多态性分子标记及BC4F2代分离群体,qSB-11Le的存在区间被缩小到分子标记Z405与Z286之间,物理距离在1000kb左右。可以认为,在水稻抗纹枯病分子育种中,qSB-11Le具有较大的育种价值,利用研究发展的多态性标记可以提高qSB-11Le的选择效率。

栽培稻与普通野生稻BC_2F_2群体产量相关性状的QTL分析

以广陆矮4号(Oryzasativassp.indica)为母本及轮回亲本,普通野生稻(Oryzarufipogon)为父本,分单株连续回交2次,构建BC2F2群体。首先用241对具有双亲多态性的SSR标记对BC2F1单株进行代换片段分析,在此基础上,根据BC2F1的表型选产量较优的单株自交获得BC2F2群体,用代换片段上具有双亲杂合型基因型的24对SSR标记进行QTL定位。在所选的BC2F1单株上,共检测到分布于7条染色体上的20个野生稻的代换片段,平均每条染色体上有2.86个;代换片段长度最小为0.55cM,最大为33.00cM,平均长度为12.36cM,总覆盖长度为247.20cM,覆盖率为16.21%。利用BC2F2群体对14个产量相关性状进行QTL定位,共检测到控制8个性状的20个QTL。对性状表型值起增效作用的有11个,占总检出数的55%。控制产量相关性状的QTL存在簇状分布现象,这与表型相关分析结果相符合。

ISSR引物鉴定芍药栽培品种之间亲缘关系的初步研究

以芍药栽培品种‘莲台’、‘妒花魁’、‘紫霞映雪’、‘粉玉奴’、‘紫金龙’、‘合欢娇’、‘蓝田碧玉’、‘鱼鳞红’、‘红莲’等为试材,用10个来源于水稻的ISSR标记对其进行亲缘关系鉴定的初步结果表明:‘蓝田碧玉’与其余7个品种之间的亲缘关系较远。5个引物扩增出的DNA片段在250￣1000bp之间,扩增DNA谱带总数为21,引物ISSR7和ISSR8扩增出的条带数最多。

正交设计优化黄瓜ISSR体系

黄瓜是一种重要的蔬菜作物,品种资源较为丰富,利用分子标记进行黄瓜资源鉴定和分类、构建分子遗传图谱和基因定位方面已取得一定进展,目前应用的分子标记主要包括RAPD、AFLP和SSR,尚未见有关于ISSR标记在黄瓜上的研究报道。ISSR主要是由单一引物且以重复序列为主要引物序列的PCR标记,其反应条件受模板DNA、TaqDNA聚合酶、Mg2+、dNTPs和引物等因素的影响。正交试验设计能明确各因素间的互作效应,建立最优化的反应体系。本研究利用这一方法,从Taq酶、dNTPs、引物、Mg2+4种因素各3个水平来优化黄瓜ISSR反应体系。通过实验,在25μl反应体系中初步确定各反应成分为:1×PCRbuffer,1.5mmol/LMg2+,25ng黄瓜模板DNA,ddH2O,1UTaq酶,200μmol/LdNTPs,0.75μmol/L引物。这一体系的建立为今后利用ISSR技术进行黄瓜种质资源分类、遗传图谱构建和基因定位奠定了技术基础。

不同生育期脆性突变水稻细胞壁组分动态变化研究

试验以伽马射线辐射选育的脆性突变(brittleness mutation,BM)水稻和亲本中花11(Zhonghua 11)为材料,分析分蘖期、抽穗期(约50%抽穗)、成熟期细胞壁纤维组成动态变化特点。结果表明,1)整个生育期BM水稻都具有茎叶易折的特点。2)对照亲本各部位的纤维素含量有先升高后降低的变化趋势,半纤维素含量前期变化不显著,后期显著下降;BM水稻各部位的纤维素含量则表现出逐渐升高的趋势,半纤维素含量尽管有逐渐下降的趋势,但变化不显著。3)与对照亲本相比,BM水稻细胞壁纤维组分变化较大:分蘖期,BM水稻茎、叶、鞘纤维素含量分别极显著下降34.69%,25.89%和28.85%(P<0.01),而半纤维素含量则分别极显著上升15.77%,31.31%和19.32%(P<0.01);抽穗期,BM水稻茎、叶、鞘纤维素含量分别极显著下降32.31%,32.25%和34.69%(P<0.01),而半纤维素含量则分别极显著上升25.39%,32.78%和20.91%(P<0.01);成熟期,两者纤维素差异不显著,但BM水稻茎、叶、鞘半纤维素含量依然极显著高于对照亲本。鉴于以上特征,BM水稻具有作为饲料稻的潜在优势。

水稻抗条纹叶枯病的遗传与育种研究进展

水稻条纹叶枯病是由灰飞虱(LaodelphaxstriatellusFallen)传播的病毒性病害。近年来,在中国许多水稻种植地区再流行,并成为部分地区水稻生产中的第一大病害。该文对水稻抗条纹叶枯病近年来的流行情况、水稻品种抗性资源筛选、抗性基因的定位和育种利用等进行了综述,并对今后水稻抗条纹叶枯病的育种进行了展望。

水稻条纹叶枯病病毒RT-PCR快速检测研究

水稻条纹叶枯病是由灰飞虱传播的病毒性病害,近年来对长江下游地区的水稻生产带来严重危害。根据水稻条纹叶枯病病毒基因组序列的信息,在其外壳蛋白基因和毒蛋白基因的两侧设计2对引物,对感染病毒的植物和正常未感染植株进行扩增,可以在感病植株中分别扩增出水稻条纹叶枯病病毒基因组特有的2个条带,而在正常植株中未能扩增相关的条带。这就建立了水稻条纹叶枯病病毒检测体系,还对建立条纹叶枯病病毒检测体系在该病预测预报中的作用进行了讨论。