功能水稻研究领域热点之一——高抗性淀粉水稻

抗性淀粉作为一种高膳食纤维的功能性食品成分,因其独特的功能特性和有利于健康的益处而受到重视,其生理作用包括对血糖、空腹血浆甘油三酯和胆固醇水平的控制以及促进吸收矿物质,是近年来功能食品和作物遗传领域的研究热点之一。水稻产量约占全球粮食作物的一半,高抗性淀粉水稻具有重大的研究意义和应用潜力。随着育种技术的不断进步,高抗性淀粉水稻的研究也取得了飞速突破。本文介绍了抗性淀粉的分类和制备方法,抗性淀粉有利于健康的益处及其在食品中的应用,以及国内外通过常规育种、诱变育种、基因工程技术等手段培育具有不同抗性淀粉含量水稻的研究进展,以期为高抗性淀粉水稻遗传育种研究提供参考。     

香蕉抗性淀粉研究进展

抗性淀粉（Resistant starch, RS）是指在 120 min 内不能被健康人体小肠消化和吸收、但在大肠中能够被发酵的淀粉及其淀粉降解物的总称，具有预防糖尿病、改善肠道微环境、降血糖、降血脂和减肥等多种保健作用，引起农业、食品和医药等领域学者的极大兴趣，已成为作物营养品质改良、健康食品研发的热点内容之一。依据其化学结构、来源和性质不同，RS 共分为 RS1、RS2、RS3、RS4 和 RS5 等 5 种类型。香蕉是世界贸易量最大水果和世界第四大粮食作物，为全球 20 亿人口碳水化合物来源。香蕉 RS 属于 RS2 类型，是唯一被美国食品和药物管理局确定为膳食纤维的 RS。青香蕉果实富含 RS （>40%），远高于水稻（＜ 3%）、小麦（＜ 3.5%）和高直链淀粉玉米（＜ 22.4%）等作物，是功能性食物的直接来源。自 1982 年英国生理学家 Englyst 首次发现并命名 RS 以来，香蕉在 RS 颗粒形态特征、加工处理条件与络合反应对 RS 颗粒形态特征变化影响、积累和降解特点与果实品质形成关系、制备方法及食品加工中的应用等方面均取得了较大进展。但与水稻等作物相比，在涉及香蕉 RS 合成核心基因挖掘、转录因子调控核心基因表达影响 RS 合成分子机制、功能鉴定及分子育种等方面的研究明显滞后。本文对 1982 年以来香蕉 RS 在细胞学、生理生化、食品加工、分子生物学等方面工作进展进行了回顾和展望。     

RS3型抗性淀粉的制备及在食品工业中的应用研究进展

随着人们对健康饮食的关注，抗性淀粉已成为食品工业研究的焦点。抗性淀粉是指在正常生理条件下无法被人体的胃和小肠吸收，而可以在大肠中被菌群发酵成短链脂肪酸间接被人体吸收的一种淀粉。抗性淀粉可分为5种类型，其中RS3型抗性淀粉具有饱腹感强、消化率低、血糖生成指数低等优势，在食品加工领域具有较高的应用价值。制备RS3型抗性淀粉的主要方法包括热处理法、酸法、酶法、微波法和超声波法等。本文综述了RS3型抗性淀粉的制备方法及在食品工业中的应用现状，为RS3抗性淀粉食品的研究和开发提供参考。     

高抗性淀粉含量粳稻新品种‘优糖稻3号’的选育

‘优糖稻3号’是由上海市农业科学院作物育种栽培研究所利用系谱法选育而成的富含抗性淀粉的功能水稻新品种,2020年6月经上海市农作物品种审定委员会审定通过,审定编号为沪审稻2020012。‘优糖稻3号’抗性淀粉含量高达13.2%,抗稻瘟病。抗性淀粉是在健康者小肠中不被吸收的淀粉及其降解产物的总称,具有控制血糖、预防肠道疾病、控制体重、促进维生素和矿物质吸收等重要的生理功能。该品种的成功选育为高抗性淀粉水稻市场的开发应用进一步奠定了基础。     

中国食用豆抗性育种研究进展

食用豆是人类重要的传统食物资源,是中国种植业结构调整、出口创汇和山区农民脱贫致富的重要作物。病虫害是影响食用豆产量和品质的重要因素,抗性品种的选育和利用是控制食用豆病虫害的经济、安全和有效措施。目前,中国已对万余份食用豆种质进行了抗性鉴定与评价,筛选出一批抗性资源,对部分材料进行了抗性遗传和抗性基因定位研究,并育成了一些抗性品种。然而,相对大宗作物而言,中国食用豆抗性育种研究基础薄弱,进展缓慢,导致生产上缺乏高产、多抗、优质的食用豆品种。文中从食用豆抗性种质资源的筛选与评价、抗性遗传及抗性基因的发掘与分子定位、抗性品种的选育等方面对食用豆抗性育种研究进行了综述,并对今后的相关研究进行了展望,以期对促进中国食用豆抗性育种研究有所裨益。     

植物内质网小分子量热激蛋白的生物学功能

介绍了植物ERs HSP的结构特点、分子伴侣活性及逆境抗性等生物学功能,并展望了该领域今后的研究方向,为深入研究植物的逆境胁迫机制以及分子水平的作物育种提供了新思路。     

食物中抗性淀粉的研究进展

抗性淀粉是一种新型的膳食纤维资源,具有良好的加工特性和保健功能。概述抗性淀粉的分类情况,分析其理化性质、生理学特性及功能,介绍并对比抗性淀粉的几种制备方法,综述抗性淀粉作为食品添加剂在食品工业中的应用,展望抗性淀粉的研究前景。     

小麦抗病相关基因聚合育种的研究进展

育种是通过创造遗传变异、改良遗传特性以培育优良植物新品种的技术,将基因聚合分子育种与常规育种技术相结合已成为今后作物育种家研究的新方向。基因聚合分子育种主要包括2个方面,即遗传转化基因聚合分子育种和分子标记筛选基因聚合分子育种。近年来,随着现代分子育种技术的不断发展、小麦抗病基因的不断发掘,小麦抗病分子育种工作取得了重大进展。就小麦白粉病、锈病、赤霉病的抗性基因聚合育种的研究情况进行了综述,并对目前小麦抗病育种的前景进行了展望。     

玉米分子育种研究进展

玉米我国最重要的禾谷类作物之一。尽管传统育种技术在作物遗传改良方面取得了显著成就,但已不能满足当前玉米生产对优良品种的需求。随着生物技术的发展,分子育种已经成为玉米育种的重要研究方向。本文扼要总结了分子育种学形成的背景;分子育种的主要研究内容;转基因玉米的主要种类;分子标记的主要类型。综述了国内外玉米产量、农艺、品质、生物和非生物抗性等性状QTL定位的有关结果,及其在育种中的应用;简介了关联分析和功能分子标记的概念,基于比较基因组学和生物信息开发分子标记的策略。     

小麦营养和健康品质研究进展

作物营养和健康品质改良正在成为世界主要作物的重要研究方向和育种目标。文中围绕铁和锌、抗性淀粉和阿拉伯木聚糖、酚酸和植物固醇,从微量营养元素、功能性膳食纤维、膳食纤维、植物生物活性物质4个方面对小麦籽粒的营养品质研究进行评述,兼顾面筋过敏和赤霉菌毒素对人体健康的影响,概括与育种工作密切相关的分析测定方法、种质资源筛选、基因定位与育种研究进展。提出国内营养和健康品质研究的重点领域,建议加强四方面的工作,(1)优先进行与人体健康密切相关的铁、锌及其生物有效性影响因子植酸含量和植酸酶活性等微量营养元素、阿拉伯木聚糖和抗性淀粉等膳食纤维、酚酸和植物固醇等植物生物活性物质含量的分析,开展大规模营养元素普查工作,筛选营养价值高的育种亲本和材料;(2)加强抗赤霉病相关研究,并将其结果尽快用于育种;(3)通过关联和连锁分析开展基因定位和克隆,发掘基因功能标记或紧密连锁的分子标记,通过与常规育种紧密结合,推动生物技术育种实用化,加快品种选育进程,提高品质育种效率;(4)通过加强国际合作与国内协作,建立小麦品质研究协作网,推广普及现有实用技术并研究新型营养品质快速检测技术。     

小麦1BL/1RS易位系的生化和分子标记鉴定

本文利用A-PAGE方法对87份供试的小麦材料进行了黑麦碱(secalin)检测,并进一步利用低分子量麦谷蛋白Glu-B3的STS-PCR标记以及与抗条锈病基因Yr9紧密连锁的Xgwm582标记对上述材料进行了1BL/1RS易位检测。结果表明,在87份材料中鉴定出了一种新的改良1BL/1RS易位系,该类易位系的特征是:含有来自1RS的抗条锈病基因Yr9、不含黑麦碱、具有Glu-B3基因、比一般1BL/1RS易位系具有明显偏高的SDS-沉降值。本研究中选用的生化标记和分子标记可以有效检测出育种材料中的1BL/1RS、非1BL/1RS以及改良1BL/1RS易位系。     

小麦细胞质雄性不育系的分子细胞遗传学检测

利用 C-分带和 APAGE技术 ,对不同核型的具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系进行了分子细胞遗传学标记检测。 APAGE分析发现 ,新不育系 5 - 1A和 7- 2 1A与 1BL/ 1RS易位型不育系77(2 )、82 2 2、偃师 9号、83(37) 6 5、80 (6 )同样均含有 1RS醇溶蛋白标记位点 Gld1B3。同时根尖染色体 C-分带显示5 - 1A和 7- 2 1A也含有 1RS端带。证明了 Gld1B3位点和 1RS端带可作为 1BL/ 1RS易位型不育系分子细胞遗传学标记。     

Development and characterization of a novel common wheat–Mexico Rye T1DL·1RS translocation line with stripe rust and powdery mildew resistance

Rye (Secale cereale L., 2n=2x=14, RR) is a significant genetic resource for improving common wheat because of its resistance to multiple diseases and abiotic-stress tolerant traits. The 1RS chromosome from the German cultivated rye variety Petkus is critical in wheat breeding. However, its weakened disease resistance highlights the need to identify new resources. In the present study, a novel derived line called D27 was developed from common wheat and Mexico Rye. Cytological observations characterized the karyotype of D27 as 2n=42=21 II. Genomic in situ hybridization indicated that a pair of whole-arm translocated Mexico Rye chromosomes were inherited typically in the mitotic and meiosis stages of D27. Experiments using fluorescence in situ hybridization (FISH) and gliadin electrophoresis showed that D27 lacked wheat 1DS chromosomes. They were replaced by 1RS chromosomes of Mexico Rye, supported by wheat simple-sequence repeat markers, rye sequence characterized amplified region markers, and wheat 40K SNP array analysis. The wheat 1DS chromosomes could not be detected by molecular markers and wheat SNP array, but the presence of rye 1RS chromosomes was confirmed. Agronomic trait assessments indicated that D27 had a higher tiller number and enhanced stripe rust and powdery mildew resistance. In addition, dough properties analysis showed that replacing 1DS led to higher viscosity and lower dough elasticity in D27, which was beneficial for cake making. In conclusion, the novel cytogenetically stable common wheat–Mexico Rye T1DL·1RS translocation line D27 offers excellent potential as outstanding germplasm in wheat breeding programs focusing on disease resistance and yield improvement. Additionally, it can be valuable for researching the rye 1RS chromosome’s genetic diversity.     

植物种传病害检测技术的研究进展

介绍植物种传病害的定义、分类及其检测技术的进展,着重介绍用于检测真菌性种传病害的洗涤镜检、保湿培养、致病性测定和PCR等方法以及用于检测植物病毒性病害的常见方法,如症状观察（包括鉴别寄主反应）、血清学反应、分子生物学方法等。最后,对种传病害的检测方法作了总结和展望。     

太阳岛湿地景观生态安全综合评价

基于地理信息系统技术及景观生态学原理,在利用综合指数法初步构建的景观生态安全综合评价模型基础上,利用RS和GIS技术对遥感影像及其他带有空间属性的数据进行了处理、分析,并根据太阳岛湿地景观生态安全评价结果将太阳岛湿地生态安全状况划分为3个层次:生态安全程度相对较高的区域,主要为水域、天然草地、部分林地等自然景观;生态安全程度中等区域,主要为部分草地、片林和风景旅游区等半自然景观;生态安全程度相对较低区域,主要为部分未利用地、城镇居民点和耕地等半自然景观和人工景观。根据评价结果,对太阳岛相应区域提出了具体的保护和恢复措施。     

1BL/1RS小麦的分子和细胞学鉴定及黏类CMS育性恢复区域分布的分析

【目的】揭示黏类小麦细胞质雄性不育系育性恢复基因的区域分布及恢复材料的1BL/1RS情况,为黏类细胞质雄性不育系优良恢复源筛选提供理论依据,以推动黏类小麦雄性不育"三系"强优势组合的选配能不断得到新的材料保障。【方法】以8个黏类不育系和国内外一批小麦品种(系)为试材,结合分子和细胞学技术,进行1BL/1RS易位系鉴定,并利用中国国内法对其育性恢复程度进行分类。【结果】在参试的256份材料中,初步鉴定约20%的小麦品种(系)属于1BL/1RS易位系;育性表现半不育、高可育和全可育的品种(系)分别有86.15%、91.67%和100%为非1BL/1RS易位系,表现全不育和高不育的品种(系)中均有40%左右属于1BL/1RS易位系;恢复能力在50%以上的品种(系)在中国春麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和华南冬麦区的比例依次为60%、65.85%、68.42%和71.43%。【结论】黏类不育系优良恢复源大都为非1BL/1RS易位系,主要集中在中国春麦区和南方冬麦区。     

基于模型和遥感的水稻长势监测研究进展

水稻生长模型是集气候、土壤、品种和栽培措施等因素为一体的对水稻的物候发育、光合生产、器官建成、同化物积累与分配以及产量与品质形成等生理过程及其与环境和技术因子关系综合量化的动态数学模型,具有机理性和预测性。遥感影像的信息波段及其组合可以反射作物生长的空间信息,可实现对水稻进行长势监测和估产,具有及时性和广域性。将二者结合用于长势监测不但具有理论研究意义,而且还具有重要的应用价值。在简要概述水稻生长模型和长势遥感监测研究进展的基础上,总结了水稻生长模型和长势遥感监测相结合下水稻长势监测应用的研究进展,并提出一些今后研究设想。     

芸薹属作物重要农艺性状分子标记研究进展

综述了近年来芸薹属作物一些重要农作物农艺性状的分子标记进展情况,如抗病基因的分子标记、芸薹属生殖相关和芥子油苷有关的基因标记以及其它农艺性状的分子标记。     

葡萄白藜芦醇合酶基因cDNA克隆及原核表达

从贝达葡萄中提取总RNA,采用RT-PCR方法,克隆到了白藜芦醇合酶(resveratrol synthase,RS)基因的全长cDNA。将其与圆叶葡萄(Vitis rotundifolia)、华东葡萄(Vitis pseudoreticulata)、河南毛葡萄(Vitis ficifolia)、河岸葡萄(Vitis vulpine)、酿酒葡萄(Vitis virufera)、羊蹄甲(Bauhinia)、花生(Arachis hvpogaea)、虎杖(Polygonum cuspiaatum)、大黄(Rheum officinale)进行氨基酸同源性比对,结果表明:分离的RS基因与其他葡萄的RS基因编码的氨基酸同源性达到97%以上,与其他属的RS基因编码的氨基酸同源性达到64%以上。生物信息学分析表明,该蛋白分子量为43kD,等电点pI=6.2,包含392个氨基酸残基。将RS的全长cDNA插入到表达载体pET28a中构建重组表达质粒pET28a-RS,转化大肠杆菌BL21,SDS-PAGE电泳检测结果表明,以30℃、0.5mmol.L-1IPTG诱导4h时该基因表达效果最好,诱导产物为1个约43kD的蛋白,为...