植物叶缘锯齿调控的研究进展

叶片是植物重要的营养器官,叶缘锯齿(裂刻)在生产实践中有多种优势,叶缘锯齿调控研究对作物育种、生产实践具有指导意义。本文梳理了叶缘锯齿形成的调控机制,植物激素、基因表达、miRNA等协同作用调控叶缘锯齿形成。生长素(Auxin)在叶缘的不平衡积累能促进锯齿产生,细胞分裂素(CK,cytokinins)依赖Auxin在叶缘的积累促进叶形复杂度,而赤霉素(GA,gibberellin)负调控叶形复杂度。归纳了植物激素与基因参与叶缘锯齿形成的3条主要作用通路:TCP-CUC-PIN1-Auxin、KNOX-GA/CK、LMI1-CK。miR164、miR319、polycomb group表观遗传修饰和α-1,2糖基转移酶等也参与叶缘锯齿形成。研究表明环境因子温度和光强通过KNOX-GA通路调控叶片发育,高温和低光强均能降低叶形复杂度。不同植物控制叶缘锯齿性状的遗传机制存在较大差异。叶缘锯齿相关基因发掘以经济作物研究较多,未来果树育种应着手推进赏食兼用研究。

云南永德‘桂味’与区试品种荔枝果实品质表现

了解永德县荔枝主栽品种‘桂味’与区试品种果实品质表现,为‘桂味’品质提升和品种改良提供建议。采集30个果园的‘桂味’和7个区试品种荔枝果实,测定分析果实品质,并结合品质加权分、经济效益指数对测试品种进行评分排序。调查花期授粉源和气温以分析‘桂味’焦核率低的原因。结果表明,永德县‘桂味’荔枝平均单果重、可溶性固形物含量和可食率分别为22.53 g、19.27%和76.61%,单果重和可溶性固形物含量优于广东大部分产区;焦核率仅为44.00%,低于广东大部分产区。经济效益指数评价结果显示,7个优新品种荔枝均优于‘桂味’,依据区试品种荔枝果实品质表现,除‘岭丰糯’外其他品种初步判定引种成功‘。桂味’与大核品种‘怀枝’等混种且花期相遇,推测花粉源和授粉期间长时间低温可能是当地‘桂味’大核化的原因之一,提高‘桂味’焦核率是提质增效的技术关键‘。无核荔’‘、贵妃红’‘、冰荔’‘、仙进奉’引种区试表现较为优异,适合作为永德县荔枝的改良品种。

香蕉优选2号幼苗对PEG6000模拟干旱的生理响应

为探讨香蕉优选2号的抗旱性,以不同PEG6000浓度(5%、10%、15%),不同时间(24、48、72 h)模拟干旱处理,检测与抗旱相关的MDA、Pro、SOD、POD生理指标的变化规律和香蕉优选2号的抗旱能力。结果表明:(1)相同PEG6000浓度处理下,MDA含量显著高于对照,且随处理时间增加呈先降后升的趋势。在相同时间处理下,MDA含量显著高于对照。(2)5%和15%PEG6000处理下,Pro含量随处理时间增加呈先升后降趋势,Pro含量在48 h处理下达峰值,48h不同浓度PEG6000处理下Pro含量显著高于对照。(3)相同浓度PEG6000胁迫时,随时间的延长POD抗氧化酶活性均呈先升后降的趋势,POD活性峰值均在48 h。(4)胁迫处理后,SOD在24 h快速增加。(5)各指标间相关性分析发现,PEG6000浓度与MDA、Pro呈正相关,MDA与Pro呈正相关。综上,香蕉优选2号幼苗能通过调节体内渗透调节物质含量和抗氧化酶活性主动适应干旱胁迫,对干旱环境表现出较好的适应能力。

水稻雌性核不育系SNP指纹图谱及抗逆相关差异位点检测

本研究以育成的‘云岭’系列水稻雌性核不育系为材料,利用水稻56K SNP芯片,构建水稻雌性核不育系SNP分子指纹数据库,同时检测分析其抗逆相关差异位点。结果表明,56K水稻SNP芯片共筛选出32727个标记位点,并利用12475个多态性SNP位点的物理位置构建了分子指纹图谱。籼粳组分分析发现10个雌性核不育系的粳型组分比例均大于籼型组分比例,‘云岭301FS’~‘云岭305FS’的籼型组分明显小于‘云岭306FS’~‘云岭310FS’,且籼粳位点差异明显。水稻雌性核不育系的抗逆相关基因主要有8种类型,共有41个基因,包含160个位点,表明供试的水稻雌性核不育系拥有良好的抵抗相应逆境的分子基础。通过比对参考基因组,发现一些基因的CDS区碱基发生不同程度的转换、颠换,其中有6个位点的改变导致了同义突变,13个位点的改变导致了错义突变,这可能导致多肽链原有功能的改变,最终影响水稻抵抗逆境的能力。本研究结果将为雌性核不育系的分子鉴定及其优良抗逆特性的研究提供理论基础。

水稻类病变突变体cdb的遗传分析与基因定位

水稻类病变突变体是解析植物细胞死亡和相关抗性机制的重要材料。本研究通过EMS诱变粳稻品种‘黎榆B’,获得了一个遗传稳定的类病变突变体cdb(Cell death like blast)。突变体从分蘖期开始在叶片上出现中间部位呈褐色、边缘为橙黄色的不规则坏死斑,出斑2~3周之内扩散至整个叶片和叶鞘,成熟期坏死斑蔓延至整株,叶片早枯,植株失去再生能力。与野生型相比较,突变体cdb粒型发生显著变化,粒宽增加,粒厚减小,花粉育性有一定丧失,结实率显著下降。遮光实验结果表明,cdb病斑表型的发生受自然光照的激发。光合色素含量测定和光合速率指标测量结果发现,突变体cdb的光合色素含量与野生型相比明显降低,净光合速率呈极显著下降。遗传分析结果表明,突变体cdb的病斑性状受单隐性核基因控制。基因定位发现该基因位于12号染色体上,在标记RM12CD05和RM1047之间约5.0 cM区域内,该区域内未存在明确定位克隆的水稻类病变突变基因,说明cdb是一种新的水稻类病变突变体。本研究为下一步该类病变基因的克隆、功能分析、类病变形成机制探究以及突变基因应用提供理论依据。

不同水稻雌性不育系剥蘖快繁和迭代再生力特性分析

水稻萌发的分蘖具有发育成完整水稻植株的潜能,是进行水稻大田无性繁殖的重要储备。本研究旨在分析比较3个不同籼、粳稻类型雌性不育系的剥蘖快繁和迭代再生力特性。结果表明,据籼粳遗传组分分类‘云岭314FS’、‘云岭319FS’为(偏)粳型;‘云岭317FS’为(偏)籼型。粳型雌性不育系‘云岭314FS’、‘云岭319FS’在继代(0~5次)和间隔时间(20,30,40 d)处理下的迭代繁殖系数显然高于籼型‘云岭317FS’;‘云岭314FS’、‘云岭319FS’的再生力明显优于‘云岭317FS’,叶绿素含量衰减率也相较于‘云岭317FS’低;3个雌性不育系的再生力随继代次数递增而逐渐降低,叶绿素含量衰减率则逐渐增加;‘云岭314FS、云岭317FS’再生力随剥蘖间隔时间加大而逐渐加大,叶绿素含量衰减率随间隔时间加大而减小,‘云岭319FS’再生力在间隔时间处理间相差较小且相对稳定。本研究初步探索出一套剥蘖繁殖雌性不育系的高效无性快繁技术体系,为FM-Line制种技术的推广奠定了基础,也为无性繁殖技术提供新的方法。

水稻雌性核不育恢复系‘云岭319FS’分子标记辅助选择育种

为了获得杂交稻种子生产中理想的亲本材料,本研究以水稻雌性核不育突变体材料‘G39’为雌性核不育基因fst的供体材料,通过常规杂交选育结合水稻雌性核不育基因FST分子标记辅助选择的方法,获得了雌性败育率为100%的雌性核不育恢复系‘云岭319FS’,并获得了一种快速、准确、高效选育获得优良水稻雌性核不育恢复系的选育方法。通过对‘云岭319FS’的株高、穗长、单穗粒数、单株穗数、花粉可育率和结实率等主要农艺性状进行分析,结果显示,‘云岭319FS’植株整体表现良好,花粉可育率高,雌性败育完全且稳定,天然自交和异交结实率为0。本研究选育获得的雌性核不育恢复系‘云岭319FS’可与雄性不育系自由组配,提高水稻种质资源利用效率,具有巨大的应用前景。

滇型杂交水稻恢复系Rf1基因功能丢失现象及其突变体特性鉴定

本研究通过对优质丰产滇型杂交粳稻‘滇禾优34’杂种F1群体中不育株进行分类调查,结合骨干恢复系‘南34’及其Rf1恢复基因功能丢失突变体基本农艺性状和生物信息学分析,初步探明恢复系恢复基因功能丢失的现象和成因。结果表明,‘南34’的自然突变致使恢复基因Rf1功能丧失是导致‘滇禾优34’杂种F1群体出现不育株(两年占比分别为0.26%和0.79%)的主要因素;‘南34’野生型的结实率相对于其突变体无明显差异,在花粉育性、株高、穗长、粒长性状上野生型略高于突变体,在粒宽性状上突变体略大于野生型。通过克隆恢复系‘南34’野生型及突变体的Rf1位点,测序比对后发现在其ORF区域突变体相对于野生型缺失一段长为574 bp的序列,使其无法编码一些PPR蛋白,该序列的缺失可能导致恢复功能丧失。该研究结果为水稻三系育种和应用中恢复基因遗传变异机制的解析奠定理论基础。