利用分子检测和基因编辑快速创制籼粳杂种亲和材料

[目的]利用分子检测和基因编辑技术,快速精准创制籼粳人工亲和系材料,打破籼粳杂种不育,为实现远缘杂种优势利用提供新范例。[方法]本研究以优质籼稻‘黄华占’(HHZ)和优质粳稻‘中嘉8号’(ZJ8)为测试底盘,利用分子检测技术,检测HHZ和ZJ8中影响籼粳杂种不育的主效座位基因型,结合基因编辑技术,对影响HHZ与ZJ8杂种F1育性的主效座位进行基因敲除,从而快速精准创建具有高结实率的HHZ与ZJ8籼粳杂种F1。[结果]HHZ与ZJ8杂种F1表现出强大的杂种优势,但其小穗育性为半不育。根据籼粳稻亚种间杂种不育已有认知,通过分子检测,发现该杂交组合存在一个已克隆的杂种不育主效座位S5。为此,本研究利用基因编辑技术,分别敲除S5座位籼稻的杀手基因ORF5+和粳稻的帮凶基因ORF4+,与野生型相比,这些编辑材料的重要农艺性状无明显变化。但这些编辑材料分别与野生型ZJ8和HHZ杂交获得的杂种F1的小穗育性能够完全恢复到全可育。[结论]利用分子检测和基因编辑能实现籼粳杂交育种的理性设计,快速培育出籼粳亲和型材料,最大程度地保留籼粳稻遗传多样性,为突破籼粳杂种不育和实现籼粳杂种优势的充分利用提供了一种新模式。

光果姜大小孢子发生与雌雄配子体发育的研究

光果姜[Zingiber montanum(J.Koenig)Link ex A.Dietr]为姜科姜属多年生草本植物,具有殷红的锥形花序,极具观赏价值,其花序轴较短且柔软易断,可通过杂交手段进行品种改良。此外,姜科植物的系统进化关系一直存在争议,目前关于光果姜生殖生物学研究相对缺乏。为了促进杂交育种工作的顺利进行以及为姜科植物系统进化提供新的证据,该研究以石蜡切片法为主要研究方法,进一步结合整体压片法和半薄切片法,观察了姜科姜属植物光果姜的大小孢子和雌雄配子体的发育过程,旨在深入了解光果姜的生殖生物学解剖学特征,为姜科植物保育工作提供理论依据。结果表明:①光果姜花药包含2室,花药壁的形成方式属于基本型,具有变形绒毡层;②小孢子母细胞减数分裂类型为连续型,四分体包含左右对称型,直线型和T型,成熟花粉粒为2-细胞型;③胚珠的类型为倒生胚珠,具有双珠被和厚珠心,雌配子体发育类型为蓼型;④揭示了雌雄配子体发育的对应关系,二者成熟时间同步,但雄蕊进入减数分裂时期比雌蕊早。首次发现光果姜花药壁中的绒毡层类型为变形绒毡层,这与前人报道的其他姜科植物的特征不同。研究结果可为姜科植物繁育工作及其系统分类提供有力的科学依据。

南药广陈皮(茶枝柑)种植技术规范

广陈皮茶枝柑Citrus reticulata cv.Chachiensis为我国重要的道地药材,主产于广东省江门市新会区,开展规范化种植可为该药材的可持续发展提供技术支撑。文中根据2006~2023年新会区不同生态区域种植茶枝柑的技术措施,结合广东省南药(广陈皮)产业技术体系创新团队2019~2023年的实地调查,从种植品种、产地环境、种苗生产、大田种植、病虫害防治、果实采摘等方面进行总结,制定其规范化种植技术标准。

一个水稻黄绿叶突变基因的定位和遗传研究

从粳稻品种日本晴经^(60)Co-γ诱变的M1材料中发现一个黄绿叶突变体,其叶片从萌发到三叶前期表现白化,三叶后期开始转为黄绿叶,直到衰老。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制,将该黄绿叶突变体暂定名为ygl8951。与野生型相比,ygl8951的叶绿素含量与类胡萝卜素含量显著降低。电子显微镜观察表明ygl8951内叶绿体数量明显减少,叶绿体内没有基粒类囊体,只有类似间质类囊体结构。基因表达定量分析表明,突变体中光系统I和光系统II基因表达水平明显下调,核糖体结构基因和质体编码的RNA聚合酶亚基基因表达明显上调。利用ygl8951与籼稻品种黄华占杂交获得的F_2分离群体,将该基因定位于水稻第6染色体上的In/Del标记607489与607611之间,物理距离191 kb的范围内,通过分析确认该基因为一个新的调控叶色的基因。

一个水稻白化致死突变基因的精细定位和遗传研究

从粳稻品种日本晴经60 Co诱变的M1代材料中发现了一个白化致死突变体,该突变体从萌芽后一直表现白化,3叶期后逐渐衰亡。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制,将该白化突变体暂定名为al14。与野生型相比,al14突变体的叶绿素含量与类胡萝卜素含量显著降低。电子显微镜观察表明al14突变体不能形成完整的叶绿体,只有原片层体结构。对叶绿体编码基因的表达分析发现,突变体中光系统Ⅰ和光系统Ⅱ基因表达明显下调,核糖体结构基因和质体编码的RNA聚合酶亚基基因表达明显上调,但是PsbN(photosystemⅡprotein N)却上调表达水平最高,达到118.23倍。利用al14突变体与黄华占杂交获得的F2代分离群体进行基因定位,将该基因定位于水稻第6染色体上约40kb的范围。目前,该范围内没有叶色相关基因的报道,可能为一新的调控叶绿体发育的基因。

籼粳稻基因组295个InDel标记的开发

插入/缺失(InDel)分子标记具有使用简单,结果清晰可靠的优点。本研究通过比对粳稻品种日本晴和籼稻品种93-11的基因组序列,在全基因组范围内设计了634对InDel候选标记,通过PCR检测比较2种粳稻(日本晴和台中65)和2种籼稻(93-11和黄华占)的多态性,发现295对标记在2种籼稻间及2种粳稻间均带型一致,而在籼、粳亚种间有多态性,因此这套295对标记可以在涉及籼粳亚种的基因定位和分子育种中应用。

蛋白修饰调控植物育性与生殖发育的研究进展

植物育性与生殖发育不仅与植物繁衍后代息息相关,也是作物杂种优势利用技术的遗传基础。探究作物生殖发育的分子调控机制是植物发育研究的重要科学内容,也是农作物杂交育种的重要需求。蛋白质修饰是重要的翻译后调控方式,广泛参与植物生长发育的各个过程。近年来,植物育性调控和生殖发育的分子网络调控研究取得了重要进展,但尚未系统总结蛋白质修饰在该发育过程中的功能和作用。为此,本文总结了磷酸化、泛素化、SUMO化和糖基化等多种蛋白修饰类型在植物育性调控和生殖发育阶段的调控作用,以期为后续的研究提供参考和思路。