水稻抽穗期基因OsDof6功能的初步研究

【目的】以前期通过穗发育芯片筛选到一个水稻Dof家族转录因子OsDof6为研究对象,进一步探究OsDof6的表达模式与生物学功能。【方法】对OsDof6的基因、蛋白及启动子序列进行生物信息学分析,利用CRISPR/Cas9技术对该基因进行定点编辑,通过实时定量PCR和亚细胞定位技术分析该基因的表达模式。【结果】对该基因的启动子序列分析表明,该基因启动子中存在大量与光响应、激素响应及胁迫响应相关的顺式调控元件。利用CRISPR/Cas9技术获得了2种不同突变类型的功能缺失突变体9522^Dof6-3和9522^Dof6-4。对突变体T₁株系进行表型观察发现,相较于对照,两种突变体在营养生长阶段分蘖数明显降低,转入生殖生长阶段后,两种突变体的抽穗时间推迟约3 d。实时定量PCR结果显示OsDof6在水稻根、茎、叶和穗中均有不同程度的表达,在穗发育后期相对表达量明显提高;通过亚细胞定位分析发现OsDof6定位于细胞核。【结论】初步判断OsDof6基因会影响水稻分蘖数与抽穗期。     

水稻OsZ314基因克隆及转录激活验证

穗是水稻(Oryza sativa L.)重要的生殖器官,其生长发育直接影响水稻的产量和品质。前期研究中,我们对水稻生殖生长时期穗发育各阶段的转录组、蛋白组数据进行联合分析,筛选到一个MYB基因家族的转录因子OsZ314基因。生物学信息分析表明,该基因位于1号染色体上,拥有典型的R2R3-MYB型转录因子结构域,且在水稻幼穗时期表达量最高;亚细胞定位结果显示,OsZ314基因定位于细胞核中;转录激活试验表明,OsZ314基因具有转录激活功能。本研究为深入探索OsZ314基因在水稻穗发育时期的分子生物学功能奠定了良好的基础。     

OsYABBY4基因调控水稻株高的功能研究

株高是影响水稻产量、光合速率、抗倒性的重要农艺性状,赤霉素对株高形成具有重要调控作用。YABBY家族基因作为植物特有的转录因子,参与GA信号途径,调控水稻株高。通过CRISPR/Cas9技术定向突变了OsYABBY4基因,成功创制了3种不同突变类型的osyabby4突变体。表型分析发现,osyabby4突变体结实率下降,倒1和倒2节间的伸长受到抑制,导致株高显著降低。α-淀粉酶诱导及赤霉素相关基因差异表达实验表明,OsYABBY4通过参与GA信号转导调控水稻的株高。本研究为水稻理想株型育种提供了新材料,同时进一步完善了水稻株高分子调控网络。     

洞庭湖地区直播晚稻品种(组合)筛选

在益阳市大通湖区对引进的32个水稻新品种(组合)进行晚稻直播栽培试验,考察了不同品种(组合)在相同播期条件下生育期、农艺性状、产量及产量构成因素、稻米品质等指标的差异,按照优质高产原则,初步筛选出6个适宜在洞庭湖区直播的晚稻品种(组合),分别为Q3A/TC100、五丰A/WZ11、0928S-1-15/GC79、0928S1-15/GC27、陵两优286和8早52A/98238-1C35。     

棉花纤维强度主效QTLs分子标记辅助选择及聚合效应研究

利用2个纤维品质优异材料0-153和新陆早24与2个大面积推广品种鲁棉研28和冀棉516为亲本,配制了(冀棉516×0-153)×(冀棉516×新陆早24)(Pop1)、(鲁棉研28×0-153)×(鲁棉研28×新陆早24)(Pop2)组合的双交F1群体,对3个纤维强度主效QTLs连锁的4个SSR标记进行辅助选择,并对不同QTLs的聚合效应进行了研究。结果表明,4个标记的选择都表现出显著的遗传效应,在2个群体中纯合显性基因/显性基因单株平均纤维比强度在31.21~32.62 cN·tex-1,杂合基因型单株平均纤维比强度在30.77~32.50 cN·tex-1,单个标记的选择效应在0.80~1.51 cN·tex-1;QTL-1×QTL-3和QTL-2×QTL-3组合在2个群体中同时聚合该2个QTLs时单株平均纤维比强度达到33.40~34.08 cN·tex-1,与2个QTLs均无单株相比选择效应在2.73~3.56cN·tex-1,与只含有其中1个QTL单株相比选择效应在1.12~3.02 cN·tex-1。此外,聚合效应分析表明,QTL-1与QTL-2可能是同一个QTL,QTL-2与QTL-3之间存在明显的上位效应。本研究进一步明确了开展纤维强度的分子标记辅助聚合育种是可行的。     

水稻籽粒镉低积累资源挖掘及其新材料创制

稻米镉超标已经成为引起社会广泛关注的食品安全问题,生产上迫切需要选育适宜在镉污染地区种植的低镉积累水稻新品种。通过对国内外275份水稻资源进行筛选,挖掘到在重度镉污染田籽粒镉低积累材料珞红3A和珞红4A。全基因组高通量测序结果表明,在珞红4A的第7号染色体上有一段长度为408481 bp的片段(Org)缺失,且在该缺失处插入了一段长度为2980 bp的序列(Tons)。共分离试验发现,Tons与水稻籽粒镉低积累存在紧密关联。本研究建立了Tons分子标记检测体系,进一步利用该体系在珞红4A与IR28杂交的F2群体中获得了低镉新材料Tonys,并提出了一套选育籽粒镉低积累水稻新品种的方法。