水稻显性早熟基因Ef-cd的分离鉴定和早熟效应分析

Ef-cd基因是位于水稻第3染色体短臂上的一个显性早熟基因。本研究以早籼核不育系6442S-7为Ef-cd基因的供体亲本,通过连续回交与自交以及分子标记辅助选择,分离了Ef-cd基因,分别构建了以迟熟籼稻品系明恢63、蜀恢881和蜀恢527为受体亲本(遗传背景)的近等基因系,并在此基础上探明Ef-cd基因在纯合及杂合状态下一般可使水稻提早抽穗11～14d。Ef-cd基因对促进水稻早熟与高产的有机结合,快速、高效培育出早熟超高产新品种具有重要意义。

镉胁迫下籼稻和粳稻对镉的吸收、转移和分配研究

采用盆栽试验研究了镉胁迫下,籼稻(CG132R)和粳稻(粳925)在不同生育期对重金属镉的吸收和积累及其镉的分布和转移规律。结果表明,镉由水稻根部向地上部转移能力表现为分蘖期>成熟期。镉胁迫下,CG132R和粳925各器官镉含量都随外源镉含量升高而上升,低镉条件下水稻各器官更容易富集镉。镉在CG132R和粳925植株内分配表现为根>茎>叶>糙米>谷壳,根是水稻吸收和积累镉的主要器官。CG132R糙米镉含量与积累量都高于粳925,其中CG132R籽粒镉积累量为粳925的5倍左右。在对镉的吸收、积累、转移和分配方面,CG132R与粳925存在显著差异。CG132R吸收和积累镉的量较粳925多,且镉转移能力也强于粳925。CG132R糙米镉含量高于粳925是由于CG132R对土壤中镉吸收能力更强,且镉向糙米转移能力也更强。

浙麦冬HMA基因家族鉴定及镉胁迫响应分析

土壤镉污染是当前全球面临的重要环境问题之一。浙麦冬(Ophiopogon japonicus)作为一种多功能植物,不仅在传统医学中广泛应用,其在环境修复领域中的应用潜力也逐渐受到关注。本文旨在探讨浙麦冬在不同浓度镉胁迫下的镉富集规律,鉴定和分析浙麦冬重金属ATP酶(heavy metal ATPase,HMA)家族成员。研究发现浙麦冬富集系数高达2.75,在土壤镉污染修复中显示出良好的镉富集潜力。基于前期转录组数据鉴定出9个浙麦冬P1B型重金属ATP酶(P1B-ATPases)家族成员,其中OjHMA1–OjHMA6属于锌/钴/镉/铅ATP酶(Zn/Co/Cd/Pb-ATPases),OjHMA7–OjHMA9则属于铜/银ATP酶(Cu/Ag-ATPases)。在镉胁迫下,OjHMA1、OjHMA2、OjHMA3和OjHMA7等基因表达显著上调,表明其在镉离子的吸收和转运过程中发挥核心作用。拓扑结构分析揭示了HMA蛋白具有该家族典型的跨膜(transmembrane,TM)片段以及调节离子吸收与释放的A、P和N功能域,跨膜片段上存在着金属离子结合位点(M4、M5、M6)。根据跨膜域数目及金属结合位点上氨基酸的不同,可将植物的HMA家族蛋白分为3个亚组:P1B-1 ATPases、P1B-2 ATPases和P1B-4 ATPases。P1B-1 ATPases亚组包含的TM4(CPC)、TM5(YN[X]4P)和TM6(M[XX]SS)基序,P1B-2 ATPases亚组的TM4(CPC)、TM5(K)以及TM6(DKTGT)基序,P1B-4 ATPases亚组的TM4中的SPC和TM6中的HE[X]GT基序,都是其蛋白发挥功能的关键。在此基础上,利用分子对接对金属离子结合位点进行了详细解析,揭示了CPC/SPC、DKTGT和HE[X]GT等关键保守序列在金属离子配位和稳定中的重要作用。本研究结果不仅提供了通过基因工程提高浙麦冬对镉吸附和耐受性的分子靶点,也为培育具有高镉吸附能力的新品种提供了理论基础。