OsGA20ox2基因过量表达对水稻性状的影响

为研究水稻赤霉素20-氧化酶2(OsGA20ox2)基因的过量表达对水稻株高和生长发育的影响,通过RT-PCR扩增OsGA20ox2基因并构建该基因的过量表达载体pS12Q,采用农杆菌介导法遗传转化水稻,获得了高秆转基因植株。获得T0代的85株中,对其叶片基因组DNA进行Hyg基因扩增,发现其中2株为转基因植株且表现为高秆。分析其T2代表型,高秆植株与对照相比,株高增加9.41%(P<0.05);穗颈长增加15.62%(P<0.05);倒1节间长度增加8.46%(P<0.05);穗长增加7.98%(P<0.05);穗粒数增加6.8%(P<0.05);分蘖数增加了12.5%(P<0.05);百粒重增加2.6%(P<0.05);开花提前10天。这些性状导致高秆植株的产量增加,生育周期缩短。RT-PCR结果显示OsGA20ox2基因在高秆植株茎中的表达高于对照,促进了水稻茎的延伸。结果表明OsGA20ox2基因的过量表达影响了水稻的株高和生长发育。

水稻赤霉素3β羟化酶基因(OsGA3ox1)同源基因的生物信息学分析

赤霉素3β-双氧化酶(GA3ox)是赤霉素(GA)生物合成过程中的关键酶,它通过催化活性GA的形成来影响植物生长发育。为了了解水稻GA3ox家族成员的基本情况,本研究利用生物信息学方法对其家族成员进行了预测、蛋白结构及其聚类分析。结果表明:第一,以OsGA3ox1 (LOC_Os05g08540)作为靶序列,利用BlastP在gramene数据库中共查询到了24个同源基因,同源性为80%～90%;第二,经NCBI在线分析发现,各同源基因的蛋白产物都含有2OG-FeII_Oxy和DIOX_N两个保守结构域,其结构域中都具有与Fe^(2+)结合的2个组氨酸残基(H)和1个天冬氨酸残基(D)以及能结合α-酮戊二酸的1个精氨酸残基(R)和1个丝氨酸残基(S),并且还观察到这些蛋白间具有相同或相似的α-螺旋和β-转角等二级结构,因此,推测它们同属于GA3ox家族;第三,进一步地,利用MEGA7.0构建了该家族的系统进化树,并将该家族分成ClassⅠ和ClassⅡ两个亚族,各亚族分别包括了16个和8个成员。本研究结果为深入研究水稻OsGA3ox基因的生物学功能提供参考依据。

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定点编辑水稻赤霉素2氧化酶基因OsGA2ox10

通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,以粳稻品种‘沈农265’为遗传背景对水稻赤霉素2氧化酶基因OsGA2ox10进行编辑,获得了该基因编码序列翻译提前终止纯合突变体ga2ox10-1、ga2ox10-2和ga2ox10-3。经RT-PCR检测突变体中OsGA2ox10基因表达量相比野生型极显著降低。表达模式分析显示该基因在根、茎、叶、叶鞘、幼穗中均有表达,其中在幼穗中表达量最高。亚细胞定位结果显示OsGA2ox10与GFP融合蛋白定位于细胞质中。本实验的开展为进一步明确GA2ox10基因功能和该基因在赤霉素代谢失活调控网络中的作用提供了依据。

异构医疗数据集成中的查询解析技术

来自于不同医院的医疗数据的异构性阻碍了信息的共享,采用基于OSGA-DAI的中间件法解决异构医疗数据集成是一种有效的方式。OGSA-DAI屏蔽了数据资源在存储管理上的异构。对于数据资源在语义上的异构,系统采用信息映射的方法,将数据库中物理表的数据映射到虚拟表中。重点探讨了查询解析算法的设计与实现,该算法用于将针对虚拟表的查询转换为针对物理表的查询,使用户不必了解物理数据资源即可查询获取数据。

水稻雄蕊发育晚期赤霉素生物合成特性分析

【目的】赤霉素(GA)广泛参与调控植物的种子萌发、节间伸长、纤维发育、叶片伸展、花器官发育等过程。通过分析水稻雄蕊发育晚期赤霉素的生物合成特性来探究赤霉素在水稻颖花开放过程的调控作用。【方法】以中花11为材料,利用Real-timePCR鉴定开花前2 d至颖花开放期间,雄蕊中赤霉素生物合成关键酶OsGA20ox和OsGA3ox家族基因的表达情况,并测定其GA1和GA4含量。【结果】(1)在水稻颖花开放前2 d到开花期间,随着开花的临近,雄蕊中OsGA2ox1、OsGA2ox2、OsGA2ox4和OsEUI的表达逐渐下降,在开花时降至最低,而OsGA2ox3和OsGA2ox6的表达大幅提高,增幅分别高达1.5和20.1倍。颖花开放时雄蕊中OsGA20ox2和OsGA3ox2的表达水平迅速上升,表达量较开花前2 d分别增加了2.1和2.8倍;而OsGA20ox1、OsGA20ox3、OsGA20ox4和OsGA3ox1的表达均随开花的临近逐渐下降,其中OsGA20ox3和OsGA3ox1的降幅最大,表达量分别仅为开花前2 d的16.7%和9.6%。(2)颖花开放时,雄蕊中GA4的含量大幅降低,仅为开花前1 d的16.1%,降幅高达84.9%;而GA1含量在此期间的表现却与GA4相反,雄蕊中GA1含量是开花前1 d的2.4倍。【结论】水稻颖花开放的花丝伸长可能由GA1负责调控。

赤霉素GA4是水稻矮化特征的重要调节因子

【目的】以水稻幼胚组培过程中获得的一株半矮化水稻突变体为研究对象,解析水稻半矮化突变体株高变矮及分蘖增多等表型异常的原因,为克服水稻过度矮化发育障碍因子及培育抗倒伏高产水稻品种提供科学理论依据。【方法】首先统计分析半矮化水稻突变体与野生型的表型差异,利用体式显微镜和光学显微镜观察突变体花的结构及其细胞特征;通过转录组测序及qRT-PCR分析差异基因的表达特征,并通过外源喷施赤霉素GA3处理检测突变体对外源赤霉素的敏感性;最后利用高效液相色谱和质谱联仪检测突变体内赤霉素的含量与富集特征。【结果】表型观测与统计结果表明,突变体水稻株高比野生型减少56.59%,有效分蘖数高出47.44%,差异均达到极显著水平。突变体的表皮毛消失且花发育迟缓,雄蕊变小。尽管突变体分蘖数较高但结实率明显降低,仅为野生型的12.62%,且种子长度和宽度均减小,差异极显著。通过显微镜观察茎的纵切切片,发现突变体细胞长度减少23%,差异极显著。外源喷施赤霉素后突变体的株高、有效分蘖、结实率、种子大小、表皮毛和茎秆细胞长度均有不同程度的恢复,说明植物体内赤霉素合成不足可能是引起水稻矮化的主要原因。转录组测序结果显示突变体中OsGA13ox显著上调,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。由于OsGA13ox控制GA12转化为GA53,而GA12和GA53分别转化为GA4和GA1,GA4的活性高于GA1,因此,突变体中GA4减少可能是导致半矮化的主要原因。赤霉素检测结果表明突变体中GA4含量减少94.9%,与预测结果一致。此外,D14作为SL(独脚金内酯)的特异性受体,参与调控植物SL信号转导,抑制枝条分枝或者分蘖。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,突变体中D14显著下调,而经过GA3处理的野生型和突变体中D14均显著上调。D14上调可能导致有效分蘖数减少,而其下调可能致使有效分蘖数增加。统计结果表明突变体中有效分蘖显著增多,而经过GA处理之后,野生型和突变体有效分蘖数均显著低于未经GA3处理前,表明D14在水稻中的表达可能受到GA的调控从而影响水稻分蘖。【结论】OsGA13ox异常表达导致活性更高的GA4在水稻中的富集减少,形成水稻半矮化突变体;赤霉素可能通过影响D14的表达间接调控水稻的分蘖。

CRISPR/Cas 9基因编辑技术降低贵州禾株高研究

为获得株高降低的贵州禾水稻新种质,以贵州禾高秆糯稻材料黎平杂边禾为研究材料,根据CRISPR/Cas 9靶位点设计原则设计水稻OsGA20ox2基因的特异性靶点sgRNA序列,构建水稻OsGA20ox2基因的CRISPR/Cas 9定点突变载体,利用农杆菌介导的愈伤转化法遗传转化黎平杂边禾,通过潮霉素筛选,以及PCR分子检测,获得16株转基因植株。对筛选获得的转基因植株基因进行测序,获得7株OsGA20ox2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。研究表明,T 1代突变体植株株高比黎平杂边禾降低了29.6%。

基于OGSI的网格计算研究综述

介绍了OGSI规范,包括GWDSL、服务数据、网格服务句柄、网格服务引用、服务生命周期管理、通告和服务群等重要概念或特性,并结合一个例子说明这些概念和特性。还尝试把网格服务和WebService及分布式对象系统作比较,分析了由这些差别所带来的在开发网格服务方面的需要注意的地方。

水稻中的“伥鬼”:不同表观遗传状态的同一转基因之间的相互作用

位于同源染色体的一对等位基因通过减数分裂与受精独立地遗传给子代,在F1及随后的世代中等位基因独立地表达,这一过程中DNA序列是其表达调控与功能的决定因素。但是基因组印记、X染色体失活、副突变等生命现象并不符合孟德尔遗传定律。在本研究中,利用强启动子35S驱动赤霉素代谢酶编码基因OsGA2ox1,并遗传转化水稻,获得的OsGA2ox1ectopicexpression(GAE)转基因水稻表现出植株矮化、叶色深绿、开花延迟等赤霉素严重缺失的典型表型。在转基因植株的后代中出现了表型恢复、与野生型相同的植株。基因型鉴定发现它们含有35S::OsGA2ox1,但是OsGA2ox1的转录降低到与野生型相当的水平,因此将其命名为OsGA2ox1 silencing(GAS)。进一步研究发现,与矮化的GAE植株相比,GAS的35S启动子上DNA甲基化水平明显升高,表明基因沉默很可能发生在转录水平上。利用这些转基因沉默的GAS与OsGA2ox1超表达的GAE水稻进行正反杂交,所得到的F1代植株都未呈现出赤霉素缺失表型,并且它们35S启动子上的DNA甲基化水平与GAS一样高。在随后的F2、F3代群体中也未出现过矮化的植株。这表明在F1代植株中,GAS沉默的35S::OsGA2ox1与GAE超表达的35S::OsGA2ox1之间发生了相互作用,改变了超表达的35S::OsGA2ox1表观遗传学状态,而且改变后的35S::OsGA2ox1的表观遗传学状态可以稳定地遗传给后代。本研究的发现将为转基因聚合育种提供重要的理论指导。