竹类植物分蘖相关基因的生物信息学分析

从水稻中选取相关的候选基因,对毛竹和4种新测序的竹类植物以及水稻、谷子和二穗短柄草的分蘖数相关基因和氨基酸序列进行比较,对粗型和细型2种地下茎类型的竹类植物中分蘖基因的同源序列进行分析。结果表明:D10、DLT、Gn1a、HTD1、LAX1、MOC1、OsAAP3、OsCYP19-4、 OsEATB、 OsIAGLU、 OsPIN1、 OsPIN5b、 OsSPL14、 OsSUT2、 OsTB1、 RFL、THIS1等17个基因序列在不同地下茎类型的竹子中存在较明显的结构差异,在基因的进化树中,2种草本竹和禾草类植物关系较近,而与木本竹区分开,这或许为木本竹独特的地下茎系统提供一些分子依据;17个基因中调控分蘖增加或抑制分蘖生长的基因存在结构域的缺失,这种差异可能抑制毛竹(即细型地下茎竹类)的合轴生长,并使其进行地下茎延伸,从而形成真鞭,某些分蘖基因参与到各植物激素的信号通路中相互作用从而影响分蘖的产生。通过以上结果可推测,粗型地下茎与细型地下茎的形成可能与调控分蘖数目的基因,以及各类激素的作用相关。     

秧苗伤根对水稻分蘖的影响机理及外源调控

以同一杂交亲本组合中背景和生育期相近姊妹系DN20和DN22为供试材料,通过盆栽试验研究秧苗伤根对寒地水稻分蘖的影响机理及外部调控。结果表明,插秧时秧苗根系受伤显著抑制秧苗生长早期分蘖发生和形成、植株全氮和可溶性糖含量,根系受伤程度越大抑制效果越明显,插秧前喷施6-BA有利于促进伤根秧苗早期分蘖发生和形成,增施氮肥为促进早期分蘖发生和形成的最佳措施。插秧时秧苗根系受伤显著降低秧苗分蘖过程中OsMADS57基因转录表达量,显著提高OsTB1、OsD3和OsD14基因转录表达量,秧苗根系受伤程度越大基因转录表达量变化程度越高,增施氮肥有利于提高OsMADS57基因转录表达量,显著抑制秧苗分蘖过程中OsTB1、OsD3和OsD14基因转录表达量;插秧前喷施6-BA对OsMADS57、OsD3和OsD14基因转录表达量无显著影响,但显著降低OsTB1基因转录表达量。     

水稻分蘖与植株碳氮化合物含量和分蘖相关基因表达量关系分析

以分蘖特性不同的4个寒地粳稻品种和2个籼稻品种为供试材料,通过盆栽试验研究水稻分蘖发生与植株可溶性糖、全氮含量及分蘖相关基因转录表达量关系。结果表明,分蘖发生起始时间、速度及最高茎数等分蘖特性主要受遗传因素控制,穗数型品种分蘖早生快发;在分蘖过程中高分蘖品种植株可溶性糖含量和糖氮比均显著高于低分蘖品种,全氮含量与此相反;分蘖过程中高分蘖品种OsTB1、OsD3和OsD14基因转录表达量均显著低于低分蘖品种,OsMADS57基因转录表达量均显著高于低分蘖品种;分蘖发生数与分蘖不同时期植株全氮含量呈不显著负相关,与可溶性糖含量、糖氮比及OsMADS57基因转录表达量呈显著正相关,与OsTB1、OsD3、OsD14基因转录表达量呈显著负相关。     

细胞分裂素对水稻分蘖芽生长及分蘖相关基因表达的调控

【目的】研究细胞分裂素（CTK）和分蘖相关基因表达在调控水稻分蘖芽生长过程中的相互关系,探讨水稻分蘖芽生长的分子机理。【方法】以南粳44为材料,利用氮（N）和生长素（IAA）调控水稻分蘖芽萌发,分析OsTB1、OsD3、OsD10和OsD27的表达和CTK含量的变化。【结果】外源40 mg•L-1N增加了分蘖节和分蘖芽中CTK含量,抑制了分蘖芽中OsTB1、OsD3、OsD10和OsD27的表达,促进了分蘖芽的萌发生长,外源喷施IAA则逆转了氮的作用。分蘖芽中OsTB1的表达受CTK调控,而OsD3、OsD10和OsD27的表达可能不受CTK调控。【结论】外界因素对分蘖芽生长的调控至少存在2条途径,一条是通过调控节和芽中CTK含量,进而调控芽中OsTB1等基因表达;另一条通过调控OsD3、OsD10和OsD27的表达。     

水稻分蘖分子机制研究获进展

<正>中科院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋与中国水稻所研究员钱前等人合作,发现了一个新的水稻基因TAD1,并发现其与调控水稻分蘖的主控因子MOC1位于同一蛋白复合物中且直接互相作用,从而揭示了调控水稻分蘖的一个重要分子机理。相关成果近日发表于《自然-通讯》杂志。     

糯稻89-1越冬性遗传研究

【目的】分析特异水稻种质糯稻89-1越冬性及主要农艺性状的遗传变异。【方法】（1）利用不同海拔高度，观察糯稻89-1各节位腋芽和稻秆在冬季的成活率。（2）用糯稻89-1与红芒糯、明恢63、辐恢838、测64杂交建立F1、F1与亲本回交群体和F2群体，分析越冬性及主要农艺性状在不同生长季的遗传变异。【结果】（1）糯稻89-1能通过腋芽休眠，抗御不同海拔高度的低温越冬，下年萌发再生。稻秆成活率和腋芽萌发率分别达82.6%，29%，越冬再生季产量为6291.0 kg•ha-1，与正季相当。（2）通过遗传分析和χ2检验表明：糯稻89-1的越冬性由多基因控制，其遗传力在不同杂交组合中表现不尽一致。（3）千粒重和株高具有较高的遗传力，正季最大，越冬再生季最小，每穗粒数和结实率在再生季的遗传力最大。（4）糯89-1/明恢63杂交F2穗平均总粒数、千粒重、株高和穗长呈正态分布，结实率呈双峰分布。【结论】糯稻89-1是一份能通过腋芽休眠抗御低温越冬的可利用特异稻种遗传资源。     

不同季节生态型水稻植株干物质积累及产量的比较

为阐明不同季节生态型水稻对植株干物质积累和产量的影响,为水稻高产提供基础理论依据,研究早稻、中稻、晚稻和再生稻的分蘖动态、株高等农艺性状指标、干物质积累和分配、产量的差异。结果表明,不同季节种植水稻分蘖数表现为中稻>再生稻头季>早稻>晚稻,株高以中稻最高,再生稻再生季最低。不同季节种植水稻的产量以中稻和再生稻头季高于其他季节种植水稻,水稻的结实率、每穗粒数与水稻产量呈极显著或显著相关关系,各个生育时期干物质总积累量均表现为中稻>再生稻头季>晚稻,水稻茎鞘、叶片干物质积累从分蘖期到成熟期均呈现先增加后降低的趋势,穗干物质质量从抽穗期到成熟期明显增加。成熟期总的干物质积累量与水稻产量极显著相关。中稻和再生稻头季种植提高了水稻的农艺性状指标,合理协调了各器官干物质的积累、分配和产量构成因素,提高了水稻产量。     

不结球白菜分蘖调控基因BcMAX1的同源克隆及功能分析

[目的]本文旨在克隆不结球白菜BcMAX1基因及其启动子,对其进行表达模式分析,并对其在分蘖调控中的功能进行探索。[方法]对BcMAX1基因及其启动子进行克隆,并利用生物信息学方法对该基因和启动子序列、基因编码的蛋白序列以及不同物种间MAX1的进化关系进行分析。比较不结球白菜品种‘马耳头’(分蘖品种)和‘苏州青’(不分蘖品种)不同生长时期以及不同组织(根、茎、叶片和腋芽)中BcMAX1的相对表达量。利用BcMAX1过表达拟南芥转基因植株和不结球白菜沉默植株对BcMAX1基因的功能进行初步研究,并利用实时荧光定量PCR检测BcMAX1及独角金内酯响应基因BcMAX2和BcD14的表达水平。[结果]BcMAX1基因包含1个长度为1 593 bp的开放阅读框,编码531个氨基酸。MAX1在不同物种间具有很高的保守性。BcMAX1的启动子含有多个决定转录起始和效率的基序以及响应干旱和光照的基序。BcMAX1在不结球白菜‘马耳头’和‘苏州青’腋芽伸长形成分蘖的过程中发挥作用,主要表达部位为根、叶片和腋芽。BcMAX1过表达转基因拟南芥植株的侧枝减少,BcMAX1基因及独角金内酯响应基因BcMAX2和BcD14的表达量在过表达植株中均升高,在不结球白菜沉默植株中下降。[结论]不结球白菜BcMAX1基因在‘马耳头’和‘苏州青’中的表达存在时空特异性和组织特异性,它参与植物分蘖的负调控,同时正向调控独角金内酯响应基因BcMAX2和BcD14的表达。     

不同生态条件水稻头季和再生季分蘖的相关性分析

为探明水稻头季和再生季分蘖的相关性,为强再生力水稻新品种的选育和再生力相关遗传分析及生理机制研究提供可用的基因资源,以国际水稻所引进的247份栽培稻早中熟核心种质材料为群体,于2017年分别在湖北省荆州市、海南省陵水黎族自治县和广东省英德市3个生态点下种植,分别调查头季稻和再生稻最大分蘖数及有效分蘖数,分析3个生态点下各材料头季稻与再生稻分蘖表型的相关性、材料的分蘖力和再生特性。结果表明,头季稻和再生稻最大分蘖数及有效分蘖数在湖北、海南和广东生态点下均有显著正相关关系;各生态点下籼稻和粳稻的分蘖力存在显著性差异,分蘖力表现为湖北海南广东;湖北和海南生态点下籼稻和粳稻的再生率均值大于130%,同一生态点籼稻和粳稻间再生率无明显差异;广东生态点籼稻和粳稻的再生率均值显著大于湖北和海南生态点。籼稻和粳稻在某一个生态点下有极高或极低再生率的材料,在另外两个生态点下不具有重现性。     

再生稻头季机割高度对再生季形态发育和产量的影响

为探索再生稻机械化生产中头季机割高度对再生分蘗生育的影响,设置头季机割高度试验,结果表明:(1)再生分蘗由头季稻桩上的茎生腋芽萌发而来。头季采用低桩机割(割桩高度12cm),割去倒2、3节腋芽,再生季成穗分蘗为倒4、5节腋芽萌发的分蘗及其子蘗,成穗数较多,穗子较大,晚育晚熟;(2)头季采用高桩机割(割桩高度35cm),出现2类株行,其中一类有70%株行,稻桩保留全部茎生腋芽,但以倒2、3节腋芽萌发的分蘗为主,子蘗少,成穗数较少,穗子较小,早育早熟;另一类有30%株行,稻桩遭收割机链轨碾轧,于距地表高15cm左右较细弱的部位折损,倒2、3节腋芽失活,再生季成穗分蘗为倒4、5节腋芽萌发的分蘗及其子蘗,与低桩机割株行类似,穗子较大,晚育晚熟,但两类株行成熟期相距15d,收获顾此失彼;(3)再生稻头季地上部有6个节间,其中着生倒4、5节腋芽所属的2个基部节间粗短坚硬,距地表高(5±2)cm;着生倒2、3节腋芽所属的中部节间细长脆弱,弯曲力矩大,遭收割机链轨碾轧或大风雨袭击时最易折损。头季低桩机割的适宜割桩高度是基部2个节间高度加5~8cm保护段,即距地表高12~15cm,过低将伤及倒4、5节腋芽,过高则出现两类株行,熟期参差。     

适宜重庆地区直播中稻蓄留再生稻品种筛选及其丰产性分析

【目的】筛选出适宜重庆地区直播中稻蓄留再生稻的优质杂交水稻品种,并探索其产量形成特征,为重庆地区直播中稻蓄留再生稻生产技术的推广提供理论依据。【方法】以15个适宜长江上游地区的中熟和中迟熟优质水稻品种为试验材料,中稻机械化湿润直播蓄留再生稻,通过生育期、再生力、抗折力和产量及其构成因素等指标对参试水稻品种进行综合评价。【结果】参试水稻品种间的生育期、再生力、抗折力和产量及其构成因素差异显著（P< 0.05,下同）,在直播中稻蓄留再生稻条件下,全生育期为201～217 d,再生力为0.75～1.36,抗折力为0.89～1.57 kg,中稻产量为6.29～9.90 t/ha,再生稻产量为2.84～4.71 t/ha,两季产量为9.81～12.80 t/ha。以产量为分类变量进行聚类分析,可将参试的15个水稻品种分为中稻高产再生稻高产、中稻高产再生稻中产、中稻中产再生稻中产、中稻低产再生稻高产和中稻低产再生稻中产等5个类型。筛选出中稻高产再生稻高产和中稻高产再生稻中产水稻品种川优5213、川优8213、西优32、川康优637、旌22优占、B优2928和川绿优青粘等7个适宜直播中稻蓄留再生稻水稻品种。不同类型水稻品种产量与各指标的相关分析结果表明,中稻产量与全生育期呈显著正相关,与再生稻生育期呈极显著正相关（P< 0.01,下同）,与中稻结实率呈极显著正相关,与中稻千粒重呈显著正相关;再生稻产量与再生稻每穗粒数和再生稻有效穗数呈显著正相关,与再生力呈极显著正相关;两季产量与中稻产量和中稻结实率呈极显著正相关。【结论】川优5213等7个水稻品种适宜直播中稻蓄留再生稻,可作为适宜重庆地区直播中稻蓄留再生稻品种及在种质资源改良中加以利用。     

应用甘蔗蔗蔸形态特征评价甘蔗宿根性研究

【目的】分析蔗蔸形态特征与甘蔗生物量、宿根性间的内在联系,为强宿根性甘蔗种质资源的鉴定评价和种质创新提供理论参考。【方法】测定29个供试甘蔗品种（系）的生物量、地上部农艺性状、蔗蔸中根系和地下芽形态特征等24个性状,采用SPSS 22.0对蔗蔸形态特征进行遗传变异、相关性、通径和因子分析及系统聚类。【结果】供试甘蔗品种...     

钵苗机插水稻群体动态特征及高产形成机制的探讨

【目的】旨在阐明钵苗机插水稻产量构成特征和群体动态特征以及高产形成机制。【方法】2010年选用24个不同单穗重粳稻品种统一高产栽培,以成熟期平均单穗重聚类分析划分3种穗型,并每种穗型筛选2个具有代表性品种。2011-2012年采用大穗型品种甬优8号和甬优2640,中穗型品种武运粳24号和宁粳3号,小穗型品种淮稻5号和淮稻10号为试验材料,在江苏省兴化市钓鱼镇进行大田试验,以毯苗机插水稻为对照,系统研究钵苗机插水稻产量及其产量构成、群体茎蘖动态、叶面积指数动态和干物质积累动态特征,并从秧苗素质、栽后物质积累、阶段光合物质生产、光合势、群体生长率、净同化率、株型特征、茎鞘物质输出与转运、根系活力等方面深入探讨钵苗机插水稻高产形成机制。【结果】钵苗机插水稻产量显著或极显著高于对照,大穗型品种增产8.71%-11.11%,中穗型品种增产6.85%-7.89%,小穗型品种增产5.30%-6.34%。钵苗机插水稻产量的提高主要原因是在足够穗数的基础上,显著或极显著增加每穗粒数,进而提高群体颖花量,同时保持稳定的结实率和千粒重。与对照相比,钵苗机插水稻群体茎蘖数栽后增长快,高峰苗适宜,拔节后群体茎蘖数消减缓慢,最终有效穗数足,成穗率高;群体叶面积指数和干物质积累量,有效分蘖临界叶龄期钵苗机插水稻显著高于对照,拔节期两者相当,孕穗后钵苗机插水稻显著或极显著高于对照,成熟期叶面积指数钵苗机插水稻较对照高出5.17%-11.00%,干物质积累量钵苗机插水稻较对照高出5.36%-9.20%。钵苗机插水稻高产形成机制为带土带蘖栽插,秧苗素质高,群体起点质量优,活棵早,分蘖快,低位分蘖多,栽后地上和地下部物质积累多,为争足穗、促壮秆和攻大穗奠定生物学基础;抽穗期株型紧凑,叶系配置优,叶面积大,比叶重高,基部茎秆粗壮,粒叶比高,形成高光效高质量群体;生育后期根系活力强,叶面积衰减慢,光合势大,群体生长率和净同化率高,干物质积累多,灌浆充实量大,茎鞘物质输出与转运合理。【结论】钵苗机插水稻群体起点质量高,栽后分蘖早生发快,群体生长优势明显,特别是生育中后期光合生产能力强,物质积累多。钵苗机插水稻产量构成特征表现为“穗数足、穗型大、粒数多”。     

黑鲷催乳素基因PRL1和PRL2在急性盐胁迫环境下的表达分析

【目的】明确催乳素基因（PRL1和PRL2）在黑鲷不同组织及不同盐度胁迫下的表达模式,为黑鲷养殖过程中最适盐度范围的确定提供参考依据。【方法】通过RT-PCR扩增黑鲷PRL1和PRL2基因,以ExPASy、NetNGlyc及SWISS-MODEL等在线软件进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR检测PRL1和PRL2基因在黑鲷不同组织及不同盐度胁迫下的表达情况。【结果】黑鲷PRL1基因开放阅读框（ORF）全长639bp,共编码212个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为23.32kD,理论等电点（pI）为6.70;黑鲷PRL2基因ORF全长750bp,共编码249个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为28.31kD,pI为8.37。黑鲷PRL1和PRL2蛋白均由1个为信号肽结构域和1个为Hormone 1结构域组成;黑鲷PRL1蛋白二级结构中α-螺旋占69.34%、无规则卷曲占30.66%,包含1个糖基化位点及37个磷酸化位点;黑鲷PRL2蛋白二级结构中α-螺旋占67.07%、无规则卷曲占32.93%,包含1个糖基化位点及21个磷酸化位点。黑鲷PRL1和PRL2基因在12个待检测组织中均有表达,且均以脑组织中的相对表达量最高,显著高于其他组织中的相对表达量（P<0.05,下同）;在盐度5‰处理组中,黑鲷PRL1基因在胁迫4h开始显著上调,黑鲷PRL2基因在胁迫8h开始极显著上调（P<0.01）,二者均在胁迫24h时达峰值,随后开始缓慢下降,至胁迫72h时其相对表达量仍显著高于对照组;在盐度25‰和35‰处理组中,黑鲷PRL1和PRL2基因在胁迫72h时其相对表达量均显著低于对照组。【结论】低盐胁迫能促进黑鲷PRL1和PRL2基因的表达,高盐胁迫则抑制黑鲷PRL1和PRL2基因的表达,即黑鲷PRL1和PRL2基因在其适应淡水环境的过程中发挥重要调节作用。     

Genetic Analysis on Overwintering Character of Glutinous Rice 89-1

This article discusses the overwintering ability and genetic variation of the main agronomic traits in a new germplasm resource, glutinous rice 89-1. Survival rates of overwintering axillary buds and stems were observed in different altitudes. The F1, backcross F1 and F2 populations were constructed from sexual crossing between glutinous rice 89-1 and Hongmangnuo, Fuhui 838, Minghui 63, Ce 64. The overwintering ability and genetic variation of the main agronomic traits were analyzed in different seasons. Results showed that glutinous rice 89-1 could overwinter by axillary buds in low temperatures at different altitudes. Axillary buds would ratoon in the following year. The survival rates of rice stem and axillary buds were 82.6 and 29%, respectively. The grain yields were 6 291.0 kg ha^-1 in the overwintering ratooning season, and corresponded in the main season. Genetic analysis and chi-square test showed that the overwintering ability of glutinous rice 89-1 was likely controlled by polygene, and heritabilities showed diversity in different hybrid combinations. The highest heritabilities of 1 000-grain weight and plant height were in the main crop season, whereas the lowest were in the overwintering season, and the heritabilities of grain numbers per panicle and the seed setting rate reached the highest in the ratooning season. The spikelets per panicle, the seed setting rate, the 1 000-grain weight, the plant height, and the spikelet length had nearly normal distribution in F2 populations of glutinous rice 89-1/Minghui 63, but the seed setting rate had bimodal distribution. Overwintering glutinous rice 89-1 was a useful new genetic germplasm resource.     

烟草中NAC类转录因子基因的克隆及分析

 【目的】克隆烟草NAC类转录因子基因,分析其序列特征和表达特性,为深入研究NAC类转录因子对烟草打顶后根系的生长发育与烟碱生物合成之间的关系奠定基础。【方法】采用电子克隆结合RT-PCR获得烟草NtNAC-R1全长cDNA序列,并进行生物信息学分析,用pRESTB原核表达系统进行该基因的原核表达。分别采用RT-PCR和Northern杂交对烟草打顶前、后根尖组织中NtNAC-R1的表达模式进行分析。【结果】烟草NtNAC-R1开放性阅读框架长度为936 bp,编码311个氨基酸,具有NAC转录因子家族典型的保守结构域。系统进化分析表明,该基因与矮牵牛NAC亲缘关系较近,属茄科植物特异NAC家族,在原核细胞中具有表达活性。该基因在烟草根中的表达水平最高,在烟草打顶后2—4 h表达水平下降,随后上升。【结论】从烟草根尖组织中克隆了一个NAC转录因子基因NtNAC-R1,该基因在根系中具有高水平表达,在烟草打顶后2—4 h表达水平显著降低,具有响应烟草打顶所导致的信号传递作用。     

宿根甘蔗黄化苗根系活力及其营养特性研究

【目的】研究宿根甘蔗黄化幼苗根系活力及其营养特性,探明宿根甘蔗幼苗黄化与根系吸收矿质元素能力的关系。【方法】在宿根蔗幼苗黄化发生严重的蔗区采集宿根黄化苗、相邻地块宿根正常苗和新植蔗苗的根系样品,测定根系活力及根系N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等营养元素含量。【结果】黄化苗根系活力极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系;黄化苗根系N含量略高于宿根正常苗根系,但低于新植蔗苗根系;黄化苗根系P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等元素含量均极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系,新植蔗苗根系矿质元素含量最高。【结论】宿根蔗黄化苗根系活力微弱,矿质元素含量不足,营养贫乏,不能从土壤吸收矿质元素。