植物天然免疫性研究进展及其对作物抗病育种的可能影响

植物定植在充满各种病原菌的环境中却能健康生长,显示其拥有一套免疫系统以应对病原物的侵染。最近,人们发现植物免疫系统至少包括2个层次:第一层为病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即植物通过细胞表面模式识别受体(PRRs)对病原菌的PAMPs进行分子识别,从而启动植物的防卫反应;第二层为病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即有些毒性强的病原菌通过产生效应子(effectors)来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,而植物又进化出新的分子受体(例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质)以侦察病原菌效应子并启动第二道防卫反应。数亿年来,病原菌的侵染和植物的防卫交替进行,促进了病原菌和植物基因组的共进化。最新的研究还发现,黄单胞杆菌TAL effectors和寄主植物DNA的相互识别中,利用了精准的分子密码。TAL effector类蛋白识别植物靶基因的启动子序列,识别模式是2个氨基酸识别一个核苷酸。通过这种识别,TAL effector操控植物靶基因的表达,引起寄主植物的感病或抗病反应。上述抗病分子机制研究的突破,将对植物抗病育种产生重要影响。

作物抗病基因工程研究进展

控制植物病害的关键,取决于对植物与病原菌相互作用的分子机理的了解。将抗病基因、信号传导/调控基因、抗菌蛋白基因等导入拟改良的作物、选育抗病新品系,是当前作物抗病基因工程研究的主要策略。本文介绍利用植物抗病反应中系列重要基因进行作物抗病基因工程的研究进展,讨论了目前作物抗病基因工程中存在的问题及其解决的方法。

利用 RFLP、SSR、AFLP和 RAPD标记分析玉米自交系遗传多样性的比较研究

利用 ＲＦＬＰ、ＳＳＲ．ＡＦＬＰ和ＲＡＰＤ ４种分子标记方法研究了 １５个玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．）自交系的遗传多样性，同时对４种标记系统进行比较。在供试材料中筛选到具多态性的ＲＦＬＰ探针酶组合５６个，６６对ＳＳＲ引物，２０个ＲＡＰＤ引物和９个ＡＦＬＰ引物组合，分别检测到多态性带１６７、２０１、８７和１０８条。ＳＳＲ标记位点的平均多态性信息量（ＰＩＣ）最大（０．５４），ＡＦＬＰ标记位点最小（０．３６），但ＡＦＬＰ标记具有最高的多态性检测效率（Ａｉ，３２．２）。４种分子标记所得遗传相似系数相关性显著，比较相关系数表明 ＲＡＰＤ可靠性较低。依据 ４种分子标记结果将 １５个供试自交系划分为塘四平头、旅大红骨、兰卡斯特、瑞德和ＰＮ共５个类群，与系谱分析基本一致。认为ＳＳＲ和ＲＦＬＰ两种分子标记方法适合进行玉米种质遗传多样性的研究。

水稻抗白叶枯病基因Xa23群体的MAS育种研究

将野生稻中发现的抗白叶枯病基因Xa23转入3个优良恢复系中,为培育新的抗白叶枯病品种奠定基础.采用分子标记辅助育种(MAS)和人工剪叶接种方法快速选育抗白叶枯病新品系.选取前期所得的材料进行P6菌接种鉴定,利用Xa23基因连锁的EST标记C189对接种所得的272份接种鉴定表现有抗性的材料进行标记检测,共得到含有Xa23基因的材料254份,研究发现所得到的材料已经基本稳定,可选取最优品系参加新品种的区试.

小麦成熟胚组织培养及遗传转化研究进展

小麦成熟胚转化体系的建立对促进小麦基因工程研究和功能基因组研究具有重要意义。小麦成熟胚具有取材方便、不受季节限制等优点,已成功应用于小麦组织培养及遗传转化研究,可望取代幼胚成为小麦遗传转化的方便受体。本文就目前小麦成熟胚组织培养及遗传转化研究进行了综述,目的是为进一步建立和完善小麦成熟胚再生体系和转化体系提供参考。目前国内外采用较多的小麦成熟胚培养方式主要有完整成熟胚培养、胚乳支撑成熟胚培养、成熟胚刮碎培养和成熟胚切割培养等。对培养基中激素种类、浓度配比的优化也进行了较多研究,并取得了一定结果。利用基因枪轰击法和农杆菌介导法转化小麦成熟胚均成功获得了转基因植株,证明小麦成熟胚及其愈伤组织作为受体进行遗传转化研究具有可行性。

利用分子标记将2Ai-2染色体转移到小麦ph1b遗传背景的研究

小麦ph1b突变体可诱导部分同源染色体配对和交换,产生遗传上较为稳定、补偿性较好的重组体。将外源染色体引入ph1b的小麦遗传背景是产生目标染色体重组体的基础,但ph1b植株没有明显而稳定的表型性状,难以从表型上进行选择。本研究利用CSph1b缺失区中的分子标记Mads及外源染色体特异的分子标记P4和P68,对小麦-中间偃麦草2Ai-2(2B)异代换系N420与CSph1b的杂种F2群体及其衍生的F5株系进行ph1b-2Ai-2染色体综合体的选择,高效地获得了目标基因型。

高产棉花打顶调控的群体适宜性研究

以北疆高产棉花为研究对象,对3种密度条件下不同打顶时间调控的高产棉花光合势、最大叶面积指数(LAImax)、冠层透光率、纤维品质和产量等进行了研究。在密度梯度上,随密度增加棉花产量增加。在225?03和300?03株穐a-1高密度条件下,与同密度下1次打顶(7月5日)相比,2次打顶增产8.4%和13.4%,3次打顶增产6.4%和7.1%。在150?03株穐a-1密度情况下,7月5日1次打顶处理产量最高,2次、3次打顶处理产量分别下降8.2%和6.2%。低密度情况下,棉田苗蕾期LAI较小、漏光损失大,光合势低,是实现高产、超高产的主要限制因子,分期打顶使群体适宜性降低,导致减产。高密度条件下棉花苗蕾期LAI增加,提高了棉花群体光合势;分期打顶使LAI在冠层中的分布向上向下“分异”,保证了较适宜的LAImax及其在冠层中的合理分布。当密度增加至300?03株穐a-1时,纤维比强度显著下降。生产上宜将最高密度(实际收获密度)设定在225?03株穐a-1左右,既能增强棉花群体的适应性,提高产量,且对品质影响不明显。

水稻抗白叶枯病基因Xa23的EST标记及其在分子育种上的利用

用水稻抗白叶枯病基因Xa23的近等基因系CBB23与其感病轮回亲本JG30杂交,构建了包含2562个单株的F2作图群体。抗性鉴定表明,F2植株抗感分离比严格符合3∶1。根据日本水稻基因组计划RGP的数据,筛选并合成12个EST标记的引物,进行亲本间多态性检测,找到2个在CBB23与JG30间有多态性的EST标记,C189和CP02662。用该标记对F2群体中的571个感病单株进行分子检测和连锁分析,结果表明这两个EST标记位于Xa23基因的两侧,C189靠着丝粒一侧,与Xa23的遗传距离为0.8cM;CP02662靠端粒一侧,与Xa23的遗传距离为1.3cM。将C189成功用于水稻分子育种实践,标记辅助选择的正确率接近100%,已培育出3个将Xa23基因与高产、优质、抗褐飞虱等性状聚合的水稻恢复系。

利用SSR标记分析玉米群体遗传变异的取样方法

针对4种多株叶片混合DNA取样方法,利用SSR标记分析了Pob69和Pob70群体的遗传变异,探讨建立玉米群体遗传多样性分析的技术体系。从2个群体中分别提取50个单株叶片DNA和5、10、15、20个单株叶片混合样本DNA,用均匀分布在玉米染色体上的17对SSR引物对不同处理的混合DNA样本进行扩增,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳,比较了采用不同取样方法的叶片DNA扩增的等位基因数目、多态性信息量和遗传多样性指数,表明用10株叶片混合提取的DNA样本可以代替相同数目(10个)的单株DNA的混合样本。该技术策略可以进一步减少工作量,提高效率,已用于研究大量玉米群体的遗传关系。

植物组织培养再生相关基因鉴定、克隆和应用研究进展

离体植物组织体细胞胚胎发生是一个复杂的无性繁殖过程,依次经历外源植物激素信号应答、已分化细胞的脱分化、静止细胞的再分裂以及特定组织、器官原基或分生组织的形成等,是多个基因在外界因素刺激下协调、有序表达和互作的结果,不但受培养基中植物激素和营养成分的影响,也与外植体的生理状态关系密切。本文综述了外源激素和内源激素在植物组织培养中的作用,以及外源激素对内源激素的调节功能;重点介绍了5类与植物体细胞胚胎发生有关的候选基因,包括体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶、阿拉伯葡聚糖酶、亚硝酸还原酶、生长素结合蛋白和抗氧化酶。再生相关基因的利用不但有助于提高植物组织培养植株再生率和遗传转化率,而且有助于获得安全型转基因植物,在基因工程育种中具有潜在应用前景。不同植物和同种植物不同外植体组织培养中调控体细胞胚胎发生的主效基因可能不同,关键再生相关基因的克隆和功能鉴定是今后需要加强的方向。

玉米叶片DNA快速提取方法改进研究

分子生物学研究需要大量的DNA样品,DNA的快速提取是提高研究效率的关键。研究比较多种植物DNA的提取方法,对部分实验步骤做了修改,建立了适于玉米叶片DNA微量快速提取的新方法。该方法不仅操作步骤简单、速度快、省时间,而且可以确保提取的玉米基因组DNA有足够的浓度和纯度。利用此方法,在一般实验室条件下每人每天可以提取150～200个DNA样品,一个DNA样品可供50～60次PCR反应使用,DNA质量可以确保一般的PCR扩增,适用于玉米遗传多样性、分子标记辅助选择、引物筛选和分子标记定位等多种研究目的。

小麦转基因技术研究及其应用

近年来植物转基因技术研究迅速发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因品种已大面积推广应用,取得巨大的经济和社会效益。小麦是世界上主要的粮食作物,自1992年第一株转基因小麦诞生以来,小麦转基因技术发展较快,为开展小麦分子育种奠定了基础。目前,小麦遗传转化主要采用基因枪法和农杆菌介导法,分别占68.8%和15.9%。研究涉及抗病、抗虫、抗逆、品质改良、提高产量等方面,其中研究较多的为抗病(39.7%)和品质改良(25.6%),部分转基因小麦品系已进行环境释放及生产性试验。本文综述了小麦转基因技术的发展和应用现状,讨论了小麦转基因研究存在的主要问题和今后的发展方向。

植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展

干旱、高盐、高温和低温等非生物胁迫及各种病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量.蛋白激酶主要通过激活不同的磷酸化途径介导外界环境信号的感知和传递,调控下游抗逆基因的转录表达,启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除危害.该文对近年来国内外有关与非生物胁迫和生物胁迫信号传导相关的受体蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶、蔗糖不发酵相关蛋白激酶和其它胁迫相关的植物蛋白激酶的研究进展进行综述,探索蛋白激酶介导的不同磷酸化途径应对逆境胁迫的信号传递网络,为进一步了解植物逆境分子应答机制提供依据.

植物基因启动子的克隆及其功能研究进展

启动子在植物基因表达调控过程中起着重要作用。对于植物基因启动子的克隆及其功能研究有助于了解信号传递途径和基因表达调控模式,为植物转基因工程研究提供理论依据。本文综述了植物基因启动子的基本结构、类型、克隆方法及功能研究进展,着重介绍了广泛应用于转基因工程的诱导型启动子及启动子功能分析,展望了今后植物启动子的研究方向。

稻曲病菌遗传多样性与群体结构的初步分析

利用随机扩增多态性 DNA ( random amplified polymorphic DNA,RAPD)初步分析了稻曲病菌 ( Ustilaginoideavirens)的群体遗传结构。从 1 60个随机引物中筛选 32个扩增带型清晰、重复性好的引物 ,对不同年份采自辽宁、云南、湖北和浙江等水稻种植区的 5 6个菌株进行扩增。 32个引物扩增出 2 2 3条带 ,绝大多数引物对不同年度采自不同稻区的菌株扩增的 DNA谱型相同 ,大多数菌株间相似性系数达 0 .80以上。根据扩增 DNA片段的多态性 ,从空间分布来看 ,来源于北方、长江流域和南方的菌株难以划分出明显的地理宗谱 ;不同年度的菌株 DNA多态性也无明显的差异。上述结果初步表明稻曲病菌遗传稳定 ,寄主选择作用 (寄主的基因型及其时空分布 )对稻曲病菌变异的影响较小。但是尚需采用其它的分子技术测试更多的菌系 。

植物热激蛋白70的分子作用机理及其利用研究进展

热激蛋白70(HSP70,heat shock protein 70)广泛参与胁迫环境的响应,在诱发人体肿瘤细胞凋亡,增强肿瘤的免疫原性中起着重要作用。然而,植物HSP70的生理功能研究起步较晚,最近的研究发现植物HSP70在细胞内主要参与新生肽的折叠与成熟、损伤蛋白的降解和蛋白运输;植物HSP70在非生物胁迫环境的应答、抗病性及植物发育中起着重要作用。本文从分子生物学角度,系统综述了植物HSP70分子作用机理研究的进展,以及在提高植物抗逆性方面的作用,以期为基因工程方法改良作物抗性提供参考。

小麦穗发芽的研究进展

小麦成熟期穗发芽是一种世界性的灾害,国内外育种家和生物化学家对此都很重视,1975～2001年先后举行了9次国际谷物收获前穗发芽研讨会,促进了该领域研究的深入开展。本文综述了小麦穗发芽发生的原因,详细介绍了影响穗发芽的α-淀粉酶、α-淀粉酶抑制蛋白以及小麦抗穗发芽育种等方面的研究进展。

转Xa23基因水稻的白叶枯病抗性及其遗传分析

在分离克隆抗白叶枯病基因Xa23研究中获得大量转基因水稻材料。为了系统研究转Xa23基因水稻的抗病稳定性和遗传模式,本文通过逐株进行抗白叶枯病接种鉴定、PCR和Southern blot分子检测,对一批转Xa23基因水稻植株进行了T0代到T2代的跟踪分析。结果表明,Xa23基因的整合和表达,使感病受体品种牡丹江8号获得抗病性。由于Xa23基因插入受体基因组的位点不同,同是单拷贝插入的转基因T0代抗病植株,其抗病程度有明显差异。T0代植株的抗病程度,可以准确、稳定地遗传到T1代和T2代。单拷贝转基因植株分离群体的抗感植株分离比接近3∶1,表明转Xa23基因遵循孟德尔单基因遗传模式。已获得2个纯合的单拷贝转基因抗病株系,它们的抗病程度稍有差别,将用于外源基因插入位置效应分析和杂交稻抗病育种。

广西地方玉米种质和加拿大群体的遗传多样性分析

【目的】分析45份广西地方玉米品种和15份加拿大改良群体的遗传多样性,为更好地利用地方品种拓宽广西玉米种质的遗传基础提供理论依据。【方法】采用混合取样法(每个群体中随机提取4个混合样本,每个样本包括10个单株)和SSR分子标记技术进行研究。【结果】70对SSR引物在60个群体的240份样本中扩增出245条等位基因,每对引物检测出的等位基因数目为2～6条,平均每个位点3.5条。加拿大的15份群体和广西的45份地方品种分别聚为二大类群。加拿大的15份群体又可以分为硬粒型和马齿型两个亚群。在45份广西地方种质中,同样可以分为硬粒型和马齿型两个亚群;糯玉米没有单独聚类,而是分散在硬粒型类群当中。【结论】广西亚热带种质比温带的加拿大种质具有更大的遗传变异,研究这些材料的遗传多样性可更好地扩增广西玉米种质的遗传基础,对玉米育种中发现潜在突破性种质可能会起到一定的作用。

植物热激蛋白90的分子作用机理及其利用研究进展

热激蛋白90(HSP90,heat shock protein 90)广泛介导了胁迫信号的传递,在控制人体细胞正常生长和促进肿瘤细胞发育中起着重要作用。目前,HSP90已成为细胞免疫、信号转导以及抗肿瘤研究的前沿课题。但植物HSP90的生理功能研究起步较晚,最近的研究发现HSP90在植物发育、胁迫环境的应答以及抗病性中起着重要作用。本文从分子生物学角度,系统综述了植物HSP90分子作用机理研究的最新进展,以及在改良植物抗性上的应用,以期为通过基因工程方法改良作物抗性提供参考。