水稻灌浆期叶鞘蛋白质差异表达分析

为研究叶鞘在籽粒灌浆期间代谢的分子机理,应用差异蛋白质组学方法分析了大穗型水稻"金恢809"在籽粒灌浆不同时期,叶鞘的蛋白质组变化趋势,共检测到23个差异蛋白质点,其中11个得到鉴定,并按其表达丰度的变化分为6类。第1类,随着灌浆进程表达量逐渐降低,如α-亚基草酰乙酸脱羧酶;第2类,表达量先升后降,如二磷酸核酮糖羧化酶小链和ADP-核糖基化因子1;第3类,表达量先降后升再降低,如生长素响应因子、锌指-C3HC4型家族蛋白、液泡H+-ATP酶和二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶活化酶;第4类,表达量先升后降再升又降,如核酮糖α亚基结合蛋白;第5类,表达量先降后升,如金属硫蛋白Ⅱ相似蛋白-1A和牻牛儿基牻牛儿基二磷酸合酶;第6类,表达量逐渐升高,如蛋白激酶家族蛋白。这6类蛋白分别参与叶鞘光合作用、激素调节、物质转运、植株衰老的抗性反应以及细胞信号转导,共同调控叶鞘的源、库、流转化。

水稻灌浆期叶片蛋白质差异表达及其作用机理分析

采用双向电泳和质谱技术研究大穗型水稻"金恢809"灌浆期旗叶的蛋白质表达模式,共发现17个蛋白质发生差异表达,其中3个在灌浆前期至中期大量表达,9个在中后期大量表达,4个在后期大量表达,1个在灌浆前期和后期出现两次表达高峰。经MALDI-TOF/MS分析和数据库检索,鉴定出12个差异蛋白质,分别参与叶片的物质合成与降解,碳水化合物运输,植株抗氧化反应,激素代谢,以及细胞骨架的构建和组织成熟等生理反应。分析结果表明,核糖/半乳糖/甲基半乳糖苷运输ATP结合蛋白1在灌浆前中期参与物质向籽粒的运输;生长素响应蛋白IAA27通过调节ATPase活性影响叶片物质运输;N-乙酰谷氨酸半醛脱氢酶在灌浆末期参与叶片的多胺代谢,延缓叶片衰老;谷胱甘肽S-转移酶和Cu/Zn-超氧化物歧化酶在籽粒灌浆后期的植物解毒和防御活性氧伤害中起着重要作用。

基于生态效应的水稻籽粒蛋白质含量预测模型研究

在中国、日本、泰国不同生态环境下进行多品种籼型和粳型水稻(Oryza sativa)的区域种植试验,通过分析水稻籽粒蛋白质含量与纬度、海拔、抽穗后温度和太阳辐射等气候生态因子的相互关系,确立了影响水稻籽粒蛋白质积累的主要气候生态因子函数,并使用权重系数来进一步修订各气候生态因子对水稻籽粒蛋白质的作用,构建出基于生态效应(主要气候生态因子函数)的水稻籽粒蛋白质含量预测模型。利用不同年份、不同生态点、不同品种类型的试验资料对所建模型进行了检验,籼稻和粳稻籽粒蛋白质含量的预测误差RMSE平均分别为0.27%和0.24%;籼稻试验点和粳稻试验点的预测误差平均为0.25%和0.22%,表明模型总体上具有较好的预测性和实用性。

玉米PEPC基因和PPDK基因在籼稻明恢63中的整合及与光合作用相关的特性分析

丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)是C4植物光合作用途径中,二氧化碳固定的关键酶。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是在C4和景天酸(CAM)植物光合作用的初级碳同化中的一个关键酶,该酶介导不可逆的β羧化反应,将磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰乙酸和磷酸。本研究将编码玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因的质粒和编码玉米丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)基因的质粒通过基因枪轰击转化的方法同时导入籼稻明恢63中,PCR-Southern印迹杂交的结果表明,玉米丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)基因已经整合到明恢63中。在温室条件下,分析了转基因明恢63植株的剑叶全氮含量,结果表明,不同的转基因明恢63植株,其剑叶的全氮含量是不同的,大部分转基因明恢63植株剑叶的全氮含量高于非转基因明恢63对照的全氮含量,转基因明恢63植株ZHM3-50剑叶全氮含量为3.82%,比非转基因明恢63对照高0.45%。对转基因明恢63植株的产量构成因素的分析结果表明,在温室条件下,不同的转基因明恢63植株之间,产量构成因素差异比较大,比如植株干重、收获指数等。这些有助于育种家们选择不同的育种材料。

分子标记增效座位在不同生长环境下预测籼型杂交稻籽粒外观性状的效应

以两套杂交水稻不完全双列组合(按NCⅡ设计)及其亲本为材料,在重庆和泸州两个环境条件下种植,利用SSR和AFLP技术分析32个亲本材料的1085个标记座位,并从这1085个标记座位中筛选出与F1粒形性状相关的阳性位点和增效位点,分别用此两类座位计算的遗传差异对F1谷粒、糙米和整精米的长、宽和厚共9个籽粒外形性状进行了预测。结果表明,增效位点的亲本遗传距离与相应F1粒形性状的相关系数在0.321￣0.892间,平均0.736,高于阳性位点的相关系数。对不同亲本组合(套间)的预测结果表明,增效位点的预测效果明显好于阳性位点,其预测值为0.138￣0.805,平均0.451,其中对谷宽、糙米宽和整精米宽预测值分别为0.704、0.707和0.654,达到了可预测水平。同一套组合在不同环境下(环境间)预测结果表明,增效位点的预测效果明显好于阳性位点,预测值平均达0.653,除谷厚、糙米厚和整精米厚外的6个粒形性状其预测值均在0.640以上,达到了可预测水平。部分性状在组合间和环境间达到可预测水平,这将为育种家们对这些性状进行早期选择具有一定指导意义。

不同环境条件下籼型杂交水稻粒形遗传效应的研究

采用包括基因型×环境互作效应的种子遗传模型,对不同环境条件下的双列杂交组合粒形性状(谷粒粒形、糙米粒形和整精米粒形)的长、宽、厚及长宽比等性状进行研究.结果表明,籼型杂交水稻粒形除谷粒厚和糙米厚外的粒形性状主要受遗传主效应控制,其中以种子直接加性效应起决定作用,其次是母体基因效应;谷粒厚和糙米厚两性状主要受基因型×环境互作效应的影响,以母体加性×环境互作效应为主.除谷粒厚和糙米厚外的所有粒形性状以普通遗传率为主,谷粒厚和糙米厚以互作遗传率为主;整精米粒形性状受环境的影响相对于谷粒和糙米要小.遗传效应预测值结果表明,缙香1A、缙香2A、缙2A、N45和缙恢34等对改良粒性状有较好的效果,其中以缙香1A对谷粒、糙米和整精米粒形性状改良效果较好,且受环境的影响较小.

籼稻品质分析的近红外光谱模型建立及其应用研究

为了满足籼稻品质快速分析的需求,本研究利用籼稻精米粉近红外光谱建立了直链淀粉含量、蛋白质含量、碱消值、垩白度的回归预测模型.结果表明,本研究提供的预测模型具有良好的测定效果,用偏最小二乘法(PLS)获得的籼稻精米粉直链淀粉含量、蛋白质含量、碱消值、垩白度的回归模型和交叉验证显示最优校正决定系数(R^2)和交叉检验均方误差(RMSECV)分别为0.9561、1.55,0.9510、0.258,0.9076、0.283,0.9014、4.14.说明所建的近红外光谱预测模型具有实用价值.

增效位点在稻米碾磨品质分子预测中的效应及其与遗传效应的关系

利用重庆和泸州两个环境下种植的两套杂交水稻不完全双列组合(按NCII设计),结合SSR和AFLP标记,按照单向分组的方差分析法筛选与F_2碾磨品质表现相关的阳性位点和增效位点,分别就此两类位点建立相应的预测模型,同时采用包括基因型×环境互作效应的种子遗传模型对这两套材料进行遗传效应分析,旨在分析水稻碾磨品质的分子预测效果及其与遗传效应之间的关系.结果表明:(1)增效预测模型较阳性预测模型稳定性好,精确度高.糙米率、精米率和整精米率的增效预测模型可决系数分别为0.6467、0.6516和0.7265,而阳性预测模型则为0.4053、0.4981和0.6897;增效预测模型的剩余平方和分别为0.8104、0.8011和4.4508,而阳性预测模型则为0.9826、0.9673和6.2676;增效预测模型的预测变异系数为6.79%、7.27%和5.02%,而阳性预测模型则为9.12%、8.13%和6.09%.(2)增效预测模型预测效果因材料和性状的不同存在差异,套内预测好于套间预测,固定不育系预测好于固定恢复系预测;预测效果以整精米率最好,精米率次之,糙米率稍差;(3)不同性状和材料的预测效果受环境互作的影响不同,糙米率受环境互作影响大于精米率大于整精米率.因此,可根据不育系和恢复系材料特性,在一定环境条件下建立碾磨品质性状的预测模型,或者选择遗传主效应表现良好,同时环境互作效应表现较为稳定的亲本建立预测模型,可能将会获得较为理想的预测效果.