水稻耐冷胁迫的研究进展

水稻冷胁迫是一个长期威胁着包括中国在内的许多国家的粮食安全的重要问题。本文概述了水稻冷胁迫的危害性、水稻在冷胁迫下产生的生理变化、水稻耐冷胁迫的程度的鉴定方法、水稻上一些耐冷胁迫的遗传机理等方面的内容,并对未来耐冷胁迫研究领域的方向及策略作了展望。

水稻种子耐储藏性状QTLs挖掘及候选基因分析

为挖掘水稻种子耐储藏性状相关基因,分别以华占(HZ)/热研(Nekken2)和天丰(TF)/热研(Nekken2)为亲本杂交产生F 1代,连续自交多代后得到的2套重组自交系(recombination inbred lines,RILs)群体为实验材料,统计2套群体分别储藏1年和2年的发芽率及其比率数据.利用实验室前期已构建好的分子连锁图谱,对水稻种子耐储藏性状的QTLs进行初步定位分析.结果表明:在HZ-RIL中检测到10个QTLs,分布于水稻第1,2,4,6,8和10号染色体上,其中位于8号染色体上的1个QTL位点LOD值高达5.48;在TF-RIL中同样也检测到10个QTLs,分别位于水稻第2,4,8,9,10和11号染色体上;对检测到的QTLs区间进行候选基因的筛选和分析,共筛选到可能与水稻耐储藏性状相关的11个候选基因.以上结果为挖掘新的水稻耐储藏基因及分子育种实践提供了物质基础,对培育水稻耐储藏优良品种具有重要意义.

水稻耐盐的生理机制与遗传育种研究进展

水稻作为世界上重要的粮食作物之一,面临着土壤盐碱化加剧、可用耕地面积减少等问题.盐胁迫已经成为影响水稻生长发育及高产、稳产的非生物胁迫主要因素之一,因此,培育具有耐盐胁迫能力的水稻品种在水稻育种方面具有现实意义.近年来,数量遗传及分子标记技术不断发展,通过遗传、生化及分子生物学等手段,水稻耐盐胁迫的相关基因或数量性状位点(quantitative trait loci,QTLs)被不断发掘.在前人的研究基础上,综述了水稻耐盐胁迫的调控机制及相关遗传育种的研究进展,并结合现有研究状况剖析了水稻耐盐胁迫育种中面临的问题,以期为提高水稻耐盐性和耐盐胁迫水稻品种的培育提供重要的理论依据.

水稻抗倒伏研究进展

倒伏是水稻高产、稳产的一个重要限制因素。本文从水稻的植株形态,茎秆的组织结构以及茎秆的生化特征等方面综述了水稻抗倒伏研究进展,并提出了水稻倒伏的相关防治策略。

稻曲病菌UvHog1基因的克隆及表达分析

稻曲病由稻曲病菌引起,是水稻穗部的重要病害。利用同源克隆和RACE技术,根据丝状真菌相对保守的氨基酸序列设计简并引物,从稻曲病菌中分离了丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)编码基因的全长cDNA序列,命名为UvHog1。UvHog1含有MAPK保守的蛋白激酶激活域(TGY),序列与稻瘟病菌MgOsm1(AAF09475.1)、球孢白僵菌BbHog1(AAS77871.1)、烟曲霉AfOsm1(XP752664.1)和隐球酵母CrHog1(AAM26267.1)等MAPK高度同源,相似性分别为95%、93%、88%和81%。系统聚类结果表明,UvHog1与酵母Hog1MAPK同源。在盐胁迫条件下,UvHog1的相对表达量明显降低,表明UvHog1参与了对盐胁迫的信号响应。

微量元素铁、锰、铜对水稻生长的影响及缺素防治

微量金属元素尽管在水稻体内含量较少,但水稻对微量金属元素吸收过剩或不足都会影响其正常生长,水稻对这些微量元素的吸收主要受自身基因型和周围环境的影响。本文综述了水稻在铁、锰、铜等元素缺乏下的症状、生理变化和应对方法,以及铁、锰、铜等元素与其他不同离子间的相互作用。

水稻萌发期耐Cu^(2+)胁迫的QTL定位

以典型籼粳交(春江06/台中本地1号)双单倍体(DH)群体为材料,经100μmol/L CuSO4溶液对其双亲及DH群体进行处理,考察了DH群体及其双亲的耐铜性,并利用业已构建的分子连锁图谱进行了数量性状基因座(QTL)区间分析.共检测到23个QTLs,其中与铜胁迫有关的QTL有7个,分别位于水稻第1,2,3和7染色体上;贡献率最大的QTL为qTGR-2,变异解释率为14.60%,其增效等位基因来自台中本地1号;芽质量的QTL qTSW-1增效等位基因来自春江06;余下的几个耐铜胁迫的QTL增效基因均来自台中本地1号.同时,在3号染色体上检测到了一个QTL,可显示发芽率受铜胁迫抑制的程度.

水稻耐淹性的QTL定位与候选基因分析

为研究水稻苗期对淹水胁迫的耐受性,以籼稻品种台中本地1号(TN1)和粳稻品种春江06(CJ06)为亲本构建的DH群体为实验材料,将淹水条件下的成苗率作为考察指标,利用该群体前期构建的分子连锁图谱对淹水数据进行数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)检测分析.利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术对淹水处理前后相关基因的表达量进行分析,并对表达量存在显著差异的基因进行测序分析.结果表明:挖掘到6个与淹水胁迫相关的QTL,分别位于水稻第1,2,6,8和9号染色体上;位于8号染色体QTL区间内的基因LOC_Os08g42750的表达在两亲本间存在显著差异,该基因在两亲本的编码区域存在4处差异.检测到的QTL位点对QTL精细定位和克隆耐淹相关基因具有重要参考价值,并为研究水稻耐淹分子机制及水稻直播育种提供了新的观点和见解.

水稻表观遗传的研究进展

从DNA甲基化、组蛋白修饰的形成条件及其作用机制等方面,对表观遗传学的一些常见的发生机制进行了简要综述,并对表观遗传在水稻中研究的前景作了展望.

转基因抗虫水稻的生态风险和治理对策

本文综述了转基因抗虫水稻外源抗虫基因的种类和作用机制,探讨了种植转基因抗虫水稻潜在的生态风险,主要包括基因漂移和杂草化、对靶标害虫抗性的影响、对非靶标生物的影响以及对土壤微生态系统的影响,并提出一些相关的治理对策。

水稻抗干旱胁迫的研究进展

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,为解决世界性粮食短缺问题作出了巨大贡献.然而,水稻在生长阶段的耗水量远大于其他农作物,在目前农业可用水资源普遍匮乏的背景下,干旱已经成为影响水稻生长发育及高产、稳产的首要非生物胁迫因素之一,因此,培育具有较强抗干旱胁迫能力的水稻品种具有重大的科研价值与社会效益.近年来,数量遗传学与分子标记技术发展到了新的高度,水稻抗干旱胁迫的基因或者数量性状位点(quantitative trait loci,QTLs)被不断挖掘.在前人研究的基础上,对水稻抗干旱胁迫响应机制、抗旱性鉴定指标,以及相关遗传研究进展等进行综述,并结合研究现状分析了目前水稻抗干旱胁迫育种中存在的一些问题,以期为提高水稻抗旱性和抗干旱胁迫品种的培育提供理论依据.

水稻基因组DNA简易制备方法

介绍了一种用于PCR的水稻基因组DNA的快速制备方法。该方法只需将少量(1～50mg)样品、适量提取液(500μL)和一粒钢珠放入2mL离心管,在细胞破碎仪中粉碎2min,经离心后可直接取少量(约5μL)上清液作为PCR的模板DNA,也可进一步根据需要实现高质量DNA的提取。该方法具有成本低、操作快速简便等优点,一个人可以在10min内完成96份样品DNA的简易制备,特别适合高通量的分子检测。

水稻茎秆相关性状遗传分析

本研究以典型的籼粳交（春江06/台中本地1号）F1经花药培养产生的双单倍体（DH）群体为材料,考察了该群体及其双亲的株高、穗颈长、倒三节节间长及节粗。结果表明,株高与穗颈长和各节间长,以及各节间长之间均呈显著的正相关,而各节间长与节间粗不存在显著的相关性;所考察的性状在DH群体中均表现为连续的分布,且有一定数量的超亲个体,呈多基因控制的数量性状特征;QTL分析共检测到30个与株高、穗颈长、倒1、倒2、倒3节节间长和节间粗相关的QTL,它们分布于水稻第1、2、3、4、6、8、9、10和12染色体上,贡献率介于6.3%~29.8%之间;QTL座位的聚合进一步表明,通过不同QTL座位的聚合能调节节间的粗细及株高,以选育茎秆粗壮的耐倒伏材料。

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。

水稻窄叶突变体nal10的鉴定与基因精细定位

利用EMS诱变粳稻品种武运粳7号获得一个新窄叶突变体nal10,该突变体在苗期表现出极窄叶和弱小的特征,在生殖期表现出矮化、窄叶、畸颖和不育的表型。组织解剖学分析表明,nal10的叶片窄化可能是由于叶片大脉和小脉数量减少造成的。遗传分析表明,该窄叶表型受一对隐性核基因控制。利用nal10与台中本地一号(TN1)构建的F2群体,通过混合分离法,在第1染色体上找到3个紧密连锁的SSR标记(RM1287、RM562和RM5638)。进一步利用新发展的分子标记,最终将该基因定位在STS标记PK83和PK78之间的55.2kb范围内,该区间共有8个开放阅读框。RT-PCR分析表明,NAL10的突变能够造成生长素生物合成、信号转导和运输基因转录水平的下降,因此NAL10是一个与生长素相关的窄叶新基因。这些结果为进一步克隆该基因、丰富水稻叶发育的遗传调控网络打下了基础。

水稻叶鞘相关性状的遗传分析

本研究以典型籼粳交(春江06/台中本地l号)的Fl代花药加倍的DH群体为材料,系统考察了DH群体及其双亲在抽穗期的叶鞘长、叶鞘重、叶鞘厚等性状上的分布情况。结果表明,叶鞘长度的遗传力较高,受环境的影响相对较小,叶鞘长与叶鞘厚及叶鞘干重间大多呈极显著的正相关。QTL分析共检测到31个与叶鞘有关的QTL,分布于水稻第1、第4、第6、第8、第10和第11染色体上,其LOD值介于2.58～4.81,贡献率在7.5%～35.3%之间。其中,位于第4染色体上RM548-RM6997区间是个主效QTL座位,同时调控水稻叶鞘长、干重及叶鞘厚。进一步比较了叶鞘相关性状和业已检测到的部分产量相关性状QTL表明,叶鞘的光合功能或物质运输可能与水稻的产量形成密切相关。

水稻纤维素合酶催化亚基的编码基因BC88的表达分析

禾本科植物的脆秆突变体是进行次生细胞壁研究的理想材料。对水稻bc88突变体的前期研究表明,BC88编码一个纤维素合酶催化亚基OsCesA9。通过水稻遗传转化BC88启动子融合GUS的载体,检测到BC88在根、茎、叶、鞘、花中均有表达,并且在茎和根中表达量较高,这可能是由于BC88突变后影响了根系的正常发育及功能,进而影响地上部的生长,最终导致bc88半矮表型。将BC88与GFP的融合表达载体转入水稻和烟草表皮细胞中,共聚焦显微观察显示,OsCesA9定位在质膜上。质膜是纤维素合成的主要场所,这充分说明了OsCesA9是水稻次生细胞壁中纤维素合成必不可少的纤维素合酶催化亚基之一。本研究为BC88执行其生物学功能提供了新依据,对进一步认识该基因在调节次生细胞壁合成等方面的作用具有重要的意义。

水稻耐金属离子胁迫的QTL分析

【目的】本研究旨在筛选与水稻苗期耐不同金属离子连锁的分子遗传标记,为探讨水稻耐不同金属离子胁迫的遗传研究提供参考。【方法】以典型籼粳交(春江06/台中本地1号)双单倍体(DH)群体为材料,系统考查该群体及其双亲耐4种金属离子(Fe^(2+)、Cd^(2+)、Al^(3+)、Na^+)胁迫的情况,利用业已构建并完善的该群体加密的分子连锁图谱,对耐这4种金属离子胁迫的QTL进行检测分析。另外,利用实时定量PCR技术检测处理前后相关基因的表达变化情况。【结果】发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,分别位于水稻第1、2、4、6、9、10和11染色体上,其中Fe^(2+)处理后检测到的QTL贡献率最大,达到24.47%(阈值为7.78),位于第1染色体上RM1297-RM1061,同时对该区间与耐胁迫相关基因的表达分析发现这些基因在处理前和处理后表达水平存在不同程度的差异;Cd^(2+)处理后检测到1个QTL,位于第1染色体上;Al^(3+)处理后检测到QTL共5个,分别位于第2、4、6、10、11染色体上;Na^+处理后检测到QTL有1个,位于第9染色体上。【结论】根据不同金属离子胁迫处理后DH群体的表型差异进行QTL分析,发现耐各种金属离子胁迫的QTL共8个,并初步定位于各染色体的遗传标记区间,这为精细定位并克隆相应QTL,进而探明水稻耐金属离子胁迫QTL的分子调控机制奠定了基础。

激光共聚焦显微镜的样品前处理技术研究

激光共聚焦显微镜是近代生物医学图像应用中最重要的仪器之一,在定量共聚焦图像分析、定量荧光测量、三维重组分析生物结构等方面具有重要的作用。该研究主要介绍了实验室中最常用的激光共聚焦显微镜的几种样品前处理技术,即FM4-64染色法、BFA处理、双分子荧光互补技术(BiFC)等,同时介绍这些方法的原理、使用范围以及在相关领域中的应用情况等,以期更好地将激光共聚焦显微镜技术应用于科研实践中。

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。