水稻超亲变异系和品种间OsRSR1基因序列比较及其性状变异机制分析

为了比较分析OsRSR1表达特点及序列和功能变异与性状遗传变异关系,选用籽粒直链淀粉含量很高的籼稻品种和极低的糯稻品种及遗传背景相似,但籽粒直链淀粉含量存在显著差异的粳稻亲本和杂交子代超亲变异系等为供试材料,进行转录因子基因OsRSR1的克隆、表达量测定及生物信息学分析。结果表明,灌浆初始阶段和后期阶段OsRSR1表达量大,灌浆中期表达量小,呈V字形变化,籽粒OsRSR1表达量高的品种其籽粒直链淀粉含量低,反之表达量低的品种籽粒直链淀粉含量高,二者间呈负相关关系,而且品种间有性杂交子代OsRSR1表达量会出现超亲变异;籽粒直链淀粉含量不同的水稻品种间OsRSR1全长DNA碱基序列及mRNA碱基序列和氨基酸序列并不完全一致,存在着多态性,与亲本相比有性杂交后代DNA碱基序列无论是在外显子区还是内含子区都可发生变化,而且DNA转录mRNA过程中也发生个别碱基的变化,形成与DNA碱基序列不配的mRNA碱基序列,最终形成同义或非同义的三联体密码,是性状产生遗传变异和基因多态性的重要途径; OsRSR1由8个外显子和7个内含子组成,基因序列的碱基变化均未改变基因的完整结构,籽粒直链淀粉含量差异显著的6个供试材料间的个别氨基酸差异并未导致OsRSR1蛋白的基本元件和功能变化,该蛋白结构域保守性很强。为深入研究基因转录水平的分子调控和遗传变异机制提供理论依据。     

根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质的影响

选用寒地穗重型超级稻品种松粳9号、穗数型高产品种龙稻11号与优质品种龙稻18号为试验材料,盆栽条件下通过灌浆成熟期喷施硫酸镁和齐穗期增施氮肥处理及对照处理,系统比较根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质性状、叶片碳氮代谢相关酶活性和基因转录表达量及根系活力变化等的影响。结果表明,灌浆成熟期喷施硫酸镁显著降低稻米蛋白质含量,提高稻米蒸煮食味品质,而齐穗期增施氮肥处理使稻米蛋白质含量提高而降低蒸煮食味品质,硫酸镁处理通过降低稻米蛋白质含量提高稻米黏性和食味品质;灌浆成熟期喷施硫酸镁或齐穗期增施氮肥均显著提高灌浆成熟期叶片全氮含量和叶绿素含量以及灌浆各时期叶片Rubisco亚基基因转录表达量,增强水稻根系活力,促进根系氮素吸收,调控灌浆不同时期叶片和籽粒GS活性,但喷施硫酸镁效果显著优于增施氮肥;叶片全氮含量与GS活性间呈极显著负相关,与叶绿素含量、伤流液含氮化合物总量及Rubisco各亚基基因mRNA表达量呈极显著正相关。减氮同时在灌浆成熟期根外喷施硫酸镁是提高水稻产量和蒸煮食味品质的有效途径,研究为阐明根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质形成的影响和提高优质绿色水稻栽培技术水平提供理论依据。     

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。     

水稻苗期低温应答转录组分析

温度对水稻生长发育及产量建成很重要,为了进一步明确低温应答对水稻苗期生长发育的调节机制,以粳稻品种中花-11为试验材料,在17℃低温处理的条件下,利用新一代高通量测序手段-转录组测序(RNA-Seq)开展水稻苗期低温应答转录组分析。通过转录组分析,分别获得干净的高通量序列为46 384 074条和52 483 052条,鉴定并筛选出2 044个差异表达基因,其中,1 252个基因表达上调,792个基因表达下调; GO注释分析将全部的差异基因分为分子功能、生物学过程和细胞组分三大类,各自占比为63. 29%,8. 81%,27. 90%。利用KEGG数据库具体分析低温调节的2个通路光合作用通路和苯丙氨酸代谢通路中差异表达基因的数量及位置,并进一步预测了新基因的功能及与光合作用和苯丙氨酸代谢相关基因的互作蛋白基因。结果表明,低温胁迫对水稻的影响主要体现在生物学过程中,在光合作用、次生代谢的生物合成和苯丙氨酸代谢均有明显作用。另外,差异表达的WRKY转录因子为耐冷机制进一步研究提供方向与依据。     

蘖穗氮肥比例对水稻叶片衰老相关化合物含量、酶活性和基因表达量的影响

文章选用两种不同类型水稻品种研究蘖穗氮肥追施比例对水稻灌浆成熟期叶片衰老相关化合物、酶活性及基因表达量影响。结果表明,灌浆过程中叶片全氮含量和叶绿素a、b含量及叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、Rubisco家族基因表达量等逐渐下降,丙二醛(MDA)含量逐渐升高;减少分蘖肥施氮量和增加穗肥施氮量可显著提高灌浆各时期叶片全氮和叶绿素a、b含量及叶片SOD和POD活性、Rubisco家族基因表达量,显著抑制叶片丙二醛(MDA)含量升高和叶片氮浓度衰减速度及叶绿素和酶活性降解速度与幅度,减缓Rubisco家族基因表达量下降幅度,延长基因上调表达时间;叶片全氮含量与MDA含量间呈极显著负相关,与叶绿素a、b含量、SOD和POD活性及Rubisco家族基因转录表达量均呈极显著正相关。研究结果为水稻优质高产减肥栽培技术提供理论依据。