表型组学在水稻研究中的应用

水稻作为重要粮食作物,其重要农艺性状的功能基因组研究是植物生物学研究的热点。植物基因型、表型和环境三者构成了遗传学研究的铁三角。随着高通量测序技术的快速发展,基因型的研究更加简单快速。然而表型研究严重滞后于基因型研究。目前传统的表型信息的获取存在所需劳动量巨大、成本高,所获取表型数据受人工主观因素影响大等诸多难题。高通量表型组学可无损、高通量、精准获取表型信息,对解决以上难题具有关键作用。本文对表型组学在水稻中的研究应用情况进行整理,为今后水稻基因组学和表型组学等多学科相结合的现代研究手段提供理论支撑。     

不同水稻品种发芽期耐盐性评价

为了鉴定、筛选适合黄河三角洲地区盐碱地种植的水稻品种,以东营地区收集的11个粳稻品种为材料,进行了不同盐(NaCl)浓度(0、5、10、12、15 g/L)胁迫种子发芽期的耐盐性鉴定和评价。结果表明,盐胁迫抑制种子发芽,并且随着盐浓度的提高抑制作用越显著;种子发芽率、发芽势及根长、芽长均受到盐胁迫抑制,尤其是当盐浓度超过15 g/L时,抑制作用极显著。以相对盐害率作为耐盐评价指标,筛选出发芽期耐盐性较强的水稻品种3个:临稻19、盐丰47和盐粳456(3级),耐盐性中等的两个:津稻263和淮稻5号(5级)。     

不同水稻品种幼苗期耐盐性评价

水稻是盐碱地改良利用的重要作物。水稻幼苗期对盐胁迫敏感,筛选幼苗期高耐盐水稻品种是利用水稻进行盐碱地改良的关键。通过分析收集的15个粳稻品种在盐胁迫下的形态和生理特性,综合评价不同水稻品种幼苗期的耐盐性。形态分析结果表明: 150mmol/L NaCl处理下,所有试验材料的生长均受到抑制,出现植株变矮、根长变短和叶片枯萎等表型,其中盐胁迫对宁粳44、南粳46和盐丰47（对照）生长抑制相对最弱,死叶率最低;200mmol/L NaCl处理下,宁粳44、南粳46和盐丰47的存活率最高。耐盐指数结果表明,盐丰47的综合性状最好,其次是南粳46和宁粳44。生理特性结果表明: 150mmol/L NaCl处理下所有试验材料的超氧化物歧化酶（SOD）活性及丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量均有所增加,其中南粳46的SOD活性较其他参试材料高;南粳46、盐丰47和宁粳44的丙二醛含量增加幅度较小,脯氨酸及可溶性糖含量增加幅度大于其他参试材料。推测南粳46、盐丰47和宁粳44具有较强的过氧化物清除能力和渗透调节能力,这可能是其幼苗期具有较强盐胁迫耐性的生理机制。综上所述,筛选到的幼苗期耐盐性较强的水稻品种为南粳46和宁粳44。     

一个水稻串联锌指蛋白OsDOS基因的表达模式分析

通过比较水稻野生型(WT)和光敏色素B突变体(phyB)的基因表达图谱,筛选出一个受phyB调控、编码植物特有串联锌指(TZF)蛋白的基因OsDOS,并分析了该基因编码蛋白及其启动区的生物信息学特征,以及该基因的表达模式。结果显示,OsDOS基因在phyB突变体中的表达水平明显高于野生型,推测phyB感受的光信号抑制OsDOS基因的表达。OsDOS基因在叶片中表达最高,其次是萌发的胚。另外,通过检测NaCl和PEG处理后WT水稻中OsDOS基因的表达情况,发现盐和干旱胁迫可能抑制该基因的表达;在ABA处理后OsDOS基因的表达模式与上述非生物胁迫处理的结果相似,因此推测NaCl和PEG非生物胁迫可能通过ABA途径而影响OsDOS基因的表达。本研究结果为深入分析OsDOS基因在水稻生长发育中的作用奠定了基础。     

新城疫基因工程疫苗的研究与应用进展

新城疫是当今世界上最严重的家禽传染病之一，特别是对养鸡业可造成重大经济损失，被世界动物卫生组织（OIE）列为必须报告的传染病。新城疫的主要防控手段仍是免疫接种，虽然传统的灭活疫苗和弱毒疫苗在疫病的控制中发挥了巨大作用，但存在着毒力返强、散毒和免疫期短等问题，不利于疫病的控制和消灭。论文论述了国内外应用现代分子生物技术对新城疫亚单位疫苗、重组活载体疫苗、DNA疫苗、新城疫病毒载体疫苗的研究和应用情况，展示了基因工程疫苗良好的应用前景。     

光敏色素B正调控水稻叶绿素合成和叶绿体的发育

水稻光敏色素基因家族包括3个成员,PHYA、PHYB和PHYC,它们在调控水稻去黄化、花期和育性等光形态建成中具有重要作用。我们比较了白光和红光条件下野生型、phyA、phyB和phyAphyB突变体中叶绿素含量。结果表明,phyB感受红光正调控水稻叶绿素合成,phyA的作用仅仅在phyB功能缺陷时才能表现出来。叶绿素合成相关基因表达模式分析结果表明,水稻光敏色素介导的光信号主要通过调控原叶绿素酸酯氧化还原酶基因(protochlorophyll oxidoreduc-tase A,PORA)的表达而影响叶绿素的合成。同时,还分析了phyB介导的红光信号对叶绿体发育的影响,结果表明,phyB介导的红光信号在调控叶绿体数目、基粒数目及叶绿体膜发育中具有重要作用。     

植物阶段性抗性的表现形式及分子机制

为了更好地适应多变的环境,植物自身形成了许多复杂的防御机制。其中,阶段性抗性是受植物发育调控产生抗性的一种防御机制,它可能是特异性的,也可能是广谱性的。不论是何种形式,抗性一旦被获得,它就能在植物发育的整个过程中保持,因此这种抗性机制在农业生产中具有重要的应用前景。植物病原菌诱导的植物防御反应可人为地划分为三个连续步骤:识别-信号转导-防御相关基因的表达,植物发育对阶段性抗性的影响可能发生在这三个步骤的任何一个。在本文中,我们总结了植物阶段性抗性的表现形式、分子机制以及最新进展。     

水稻早衰突变体esl-H5的表型鉴定与基因定位

在甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻淮稻5号的突变体库中,筛选到一个稳定遗传的叶片黄化早衰突变体esl-H5(early senescence leaf H5)。该突变体幼苗期表型正常,播种后50 d开始出现下部叶片黄化早衰表型。与野生型相比,esl-H5突变体抽穗期延迟,株高、穗长、穗粒数、有效分蘖数、千粒重等均显著降低,叶绿素含量显著减少。遗传分析表明该突变受一对隐性基因调控。分子标记定位结果显示,该突变基因定位于1号染色体。通过MutMap分析发现编码胼胝质合成酶基因Os01g0533000的最后一个外显子内有一个碱基G变成了A,这导致翻译提前终止。进化树分析结果显示, ESL-H5与拟南芥AtGSL7 (Glucan Synthase-Like 7)同源性最高。糖含量测定表明esl-H5突变体中可溶性糖和淀粉含量增高,推测ESL-H5功能缺失后影响了光合产物的转运,导致叶片中糖含量显著增高,进而引起叶片衰老。qRT-PCR结果显示, esl-H5突变体中抗病相关基因PR1a、PR1b、PR2、PR4、PR5和PR10表达量均高于野生型,这与突变体的白叶枯病抗性明显提高一致。上述研究...     

脯氨酸代谢途径在调控水稻phyB突变体干旱胁迫耐性中的作用

本研究分析了水稻野生型和phyB突变体中脯氨酸代谢途径关键基因的表达水平。结果显示,干旱处理能够诱导脯氨酸生物合成相关基因OsP5CS1和OsOAT的表达,抑制脯氨酸生物降解基因OsP5CDH的表达。且phyB突变体中OsP5CS1基因的表达水平明显高于野生型,据此推测phyB负调控OsP5CS1基因的表达。为了分析OsP5CS1基因的高水平表达是否与phyB突变体较强的干旱胁迫耐性有关,本研究进一步培育了转OsP5CS1基因烟草。离体叶片失水速率结果表明,转基因烟草的失水速率小于野生型;盐胁迫条件下,转基因烟草的分化率明显高于野生型。综上所述,phyB对脯氨酸代谢途径的调控是phyB突变体具有较强干旱胁迫耐性的重要因素之一。     

光敏色素在水稻生长发育中的作用

 光敏色素是植物体内的重要光受体,主要感受红光和远红光,调节着植物生命循环中许多重要发育过程。水稻光敏色素基因家族包括3个成员,即PHYA、PHYB 和PHYC。 对水稻光敏色素突变体的研究表明,3个水稻光敏色素基因在水稻光形态建成中既有独特作用又有交叉作用。根据已有报道和作者在该领域的研究工作,总结了光敏色素在水稻幼苗去黄化、根的向地性和延伸、株型、花期和育性等发育过程中的作用,并提出了水稻光敏色素研究领域急需解决的问题。