高粱缺氮特异诱导基因SbMYB-like克隆及功能分析

高粱是全球重要的五大粮食作物之一,具有耐瘠薄、耐旱等特性。氮元素是保障作物稳产、高产的三大重要养分元素之一。氮信号途径相关基因研究在高粱中基本不清楚,挖掘缺氮诱导基因,有助于解析高粱氮素吸收、利用相关分子通路。本研究克隆了先前在高粱BTX623苗期缺氮、缺磷及缺钾表达谱中筛选出的1个地上部分特异受缺氮诱导的MYB-related转录因子家族成员SbMYB-like基因Sb03g030330,该基因编码蛋白预测定位于细胞核。高粱中组织表达qRT-PCR分析表明SbMYB-like基因在根、茎、花中表达较低,主要在叶片中表达。进化树分析表明该基因与玉米、二穗短柄草中同源基因亲缘关系相对较近。通过qRT-PCR在二穗短柄草中验证了该基因同源基因地上部分受缺氮诱导的特性。在高粱BTX623品种中分离并克隆了SbMYB-like基因,构建超表达载体,转化拟南芥获得了超表达株系。通过缺氮和缺磷处理,测定野生型和超表达纯系植株主根长度和开花时间,结果表明该基因在促进根系伸长和开花方面有重要的作用,但此促进作用并不依赖于外源氮素水平。本研究为高粱缺氮响应分子途径解析提供了基础数据。

栽培稻与高州普通野生稻耐铝性的比较研究

【目的】研究栽培稻品种耐铝性及高州普通野生稻耐铝性的特点,明确供试品种中的耐铝品种和铝敏感品种,以及野生稻中的耐铝材料,为定位来自高州普通野生稻的耐铝基因奠定材料基础。【方法】以Al3+浓度为25、50和100μmol·L-1的简单钙溶液处理1d后的苗期种子根或野生稻离蘖茎新生根相对根伸长量(relative root elongation,RRE)的大小评价材料的绝对耐铝性,以各材料的RRE与耐铝性对照品种日本晴的RRE之比作为相对根伸长比衡量材料的相对耐铝性。【结果】供试品种间、不同Al3+浓度、不同处理时间对水稻种子根相对根伸长量RRE的影响均存在显著差异(P<0.0001);综合来看,日本晴、L202、辽粳944和88B等为耐铝品种;以Al3+浓度为50μmol·L-1的简单钙溶液处理1d后的RRE为指标衡量不同基因型材料的耐铝性是可靠的。广东高州普通野生稻种子根在Al3+浓度为50μmol·L-1简单钙溶液处理1d后RRE值表明,材料之间的耐铝性存在极显著差异(P<0.0001)。有55个编号材料的RRE≥0.50,为耐铝性材料。与栽培稻耐铝对照品种日本晴相比较,以50μmol·L-1Al3+浓度的简单钙溶液处理1d后RRE值大于日本晴(RRE=0.6198)的供试野生稻有37个编号(GZW020的RRE最大,为1.8730)。对高州普通野生稻离蘖茎新生根以Al3+浓度为50μmol·L-1溶液处理1d后RRE的比较,发现RRE≥0.50的耐铝性材料有13个。相关性分析表明,相同编号的野生稻其种子根RRE和离蘖茎新生根的RRE之间具有极显著的相关性(R=0.76012,P=0.0041)。认为高州普通野生稻材料蕴藏有耐铝的基因,随后在以栽培稻铝敏感品种华粳籼74为受体、耐铝野生稻GZW087为供体的BC3F2世代19个株系的耐铝性检测中发现2个株系具有耐铝性,表明来自野生稻亲本的耐铝性传递到了回交后代。【结论】水稻品种间耐铝性存在显著差异,广东高州普通野生稻有丰富的耐铝特性,这为定位其耐铝基因及创新水稻耐铝资源奠定了重要的材料基础。

广东高州普通野生稻耐铝性及其QTL定位

利用简单钙溶液培养法对广东高州普通野生稻部分编号进行了耐铝性鉴定,对盆栽条件下低pH值和Al胁迫对植株重要农艺性状的影响进行了调查,并利用铝敏感品种华粳籼74为受体与高州普通野生稻耐铝性编号为供体所构建的高世代回交群体BC3F3对高州普通野生稻耐铝性QTL进行了初步定位分析。结果表明,在铝处理浓度为50μmol/L的0.5 mmol/L CaCl2(pH值=4.5)溶液培养24 h后,供试的8个野生稻材料种子根的相对根伸长量RRE均大于0.5;以其中4个编号的离蘖茎新生根在相同胁迫条件下培养,发现其仍然表现RRE>0.5。表明供试野生稻具有耐铝性。盆栽试验结果表明,Al胁迫对野生稻和栽培稻植株株高影响明显,处理材料的株高明显低于对照,结实率和千粒质量也受到Al胁迫的不利影响。利用以华粳籼74为受体与供试野生稻构建的BC3F3群体,运用基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM)进行QTL分析,共鉴定到4个耐铝毒QTL。其中qRRE-6-2与qRRE-7-2来自华粳籼74×GZW003的BC3F3群体,qRRE-4与qRRE-2-2则分别来自华粳籼74×GZW006及华粳籼74×GZW087的BC3F3群体。这4个QTL分别解释了表型遗传变异的18.33%,9.18%,19.02%,24.88%;除qRRE-6-2外,其余3个耐铝性增效基因来均自供体亲本高州普通野生稻。