生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性

【目的】水稻粒形为多基因控制的复杂数量性状,同时影响稻谷产量和稻米外观及碾磨品质,挖掘粒形相关基因并解析其遗传机制,对于水稻高产和优质品种选育具有重要意义。【方法】以前期利用大粒籼稻品种特大籼(TDX)为供体亲本、小粒粳稻品种日本晴(Nipponbare,NPB)为轮回亲本获得的一个大粒近等基因系,在水稻第2染色体上初定位粒形调控基因GS2.2(grain size 2.2)的基础上,对GS2.2基因进行了精细定位和候选功能基因的克隆鉴定。【结果】利用BC₄F₂群体中2887份极小粒单株及该群体中70份基因型杂合的大粒单株自交获得的BC₄F₃群体,将GS2.2基因精细定位在2M-7-1与2M-9之间的160.6 kb的区间内。该区间编码18个基因开放阅读框(ORF1-18)。测序发现ORF18基因在大粒近等基因系与小粒日本晴等位基因间存在5个SNP差异,ORF18编码生长素调控因子蛋白OsGRF4。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术对大粒近等基因系中ORF18进行敲除,发现ORF18敲除株系粒长变短,证实ORF18是GS2.2的功能基因。进一步对ORF18大粒近等基因系和基因编辑敲除株系进行稻瘟菌室内离体和病圃接种鉴定,发现ORF18大粒近等基因系稻瘟病抗性增强,而基因编辑敲除株系稻瘟病抗性减弱,表明ORF18正调控水稻稻瘟病抗性。【结论】本研究发现的生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性,为协调水稻高产和抗性育种提供了重要的基因资源。     

两品种芜菁中芥子油苷含量的比较分析

采用HPLC方法测定“红圆”芜菁(HY)和“白玉”芜菁(BY)肉质根和叶片中芥子油苷(GS)成分和含量.结果表明:不同品种芜菁以及同一品种不同部位中芥子油苷(简称GS)含量差别较大.在“红圆”芜菁肉质根中检测出11种GS,在其叶片中检测出9种GS;“红圆”根中主要为苯乙基GS和2-羟基-3-丁烯基GS,分别占总硫苷的37.2％和20.9％,根中总GS含量是叶中的2.1倍.在“白玉”芜菁肉质根中检测出9种GS,主要GS种类为3-丁烯基GS和苯乙基GS,分别占总GS的65.6％和23.4％；在“白玉”芜菁叶片中含8种GS,不合有苯乙基GS,“白玉”叶中GS总量是根中含量的1.2倍.     

利用CRISPR/Cas9技术编辑粒长基因GS3改善粳稻花时

【目的】花时不遇是影响杂交水稻制种产量的直接因素之一,已有研究表明水稻粒型差异对花时有影响。本研究采用GS3功能缺失突变来研究粳稻花时差异,以期为粒型影响花时提供佐证。【方法】利用CRISPR/Cas9技术来定向编辑控制粒长基因GS3,获得13对粒型差异的近等基因系粳稻,小区种植,采用目测法来调查花时。【结果】获得转基因T0植株并对其T1植株测序分析,发现长白25、吉粳102、浙粳88、武运粳27和J42均发生单碱基插入移码突变,垦鉴稻6号、空育131、浙粳22、扬粳4227、南粳9108、J5933、J6167和J5938均发生部分碱基缺失突变。对T1植株粒型考查表明,gs3突变体的粒长均显著长于野生型。对稳定的后代花时统计分析发现,粒型变长的突变体均比野生型花时有所提前,且吉粳102、空育131、浙粳88、武运粳27、扬粳4227这5个材料的gs3突变体花时均显著早于野生型,其余材料开花也提早,但不显著。【结论】长粒型粳稻GS3突变体的花时早于短粒粳稻野生型,这一研究可为粳稻粒型育种提供参考,加速长粒粳稻亲本选育,有望推动杂交粳稻发展。     

Differential abundance of proteins in response to Beet necrotic yellow vein virus during compatible and incompatible interactions in sugar beet containing Rz1 or Rz2

Rhizomania, caused by Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV), is an important disease affecting sugar beet. Control is achieved through planting of resistant varieties; however, following the introduction of Rz1, new pathotypes that overcome resistance have appeared. To understand how BNYVV overcomes resistance, we examined quantitative protein differences during compatible and incompatible interactions when sugar beet is infected with either a traditional A-type strain or with an Rz1 resistance breaking strain. Proteomic data suggest distinct biochemical pathways are induced during compatible and incompatible sugar beet interactions with BNYVV. Pathways including the detoxification of reactive oxygen species, UB/proteasome, and photosynthesis should be studied in more depth to characterize roles in symptom development.     

Glu A1和 Glu D1位点高分子量谷蛋白亚基共同缺失对弱筋小麦品质的影响

为了研究高分子量谷蛋白亚基(HMWGS)缺失对小麦品质的影响,以 GluA1和 GluD1位点HMWGS共同缺失材料2GS041410作供体亲本,以弱筋小麦品种扬麦13和扬麦18作轮回亲本进行回交,构建不同遗传背景的BC¹F³和BC²F³群体,测定受体、供体亲本的品质,以及回交群体BC¹F³和BC²F³中 GluA1和 GluD1位点HMWGS共同缺失纯合单株及两位点均正常表达纯合单株的品质。结果表明,供体2GS041410具有较低的SDS沉降值、较短的面团形成时间和稳定时间;在BC¹F³和BC²F³中, GluA1和 GluD1位点HMWGS共同缺失对蛋白含量影响不显著,但可显著或极显著降低SDS沉降值和水溶剂保持力(SRC)。 GluA1和 GluD1位点HMWGS双缺失在弱筋小麦品质育种中具有一定的应用价值。     

不同基因型大豆GS1基因的克隆与分析

克隆了6个不同基因型大豆的GS1基因,序列比对分析结果表明,不同基因型大豆的GS1基因序列相似性较高.不同基因型大豆GS1基因序列间仍存在显著的差异,主要集中在非编码区.GS1基因分子进化树显示东农42、半野生大豆基因序列进化距离较近.不同基因型大豆GS1蛋白质序列具有很高的相似性,并且都具有两个保守的结构域、催化结构...     

Identification of a major quantitative trait locus and its candidate underlying genetic variation for rice stigma exsertion rate

Stigma exsertion in male sterile lines of hybrid rice is important for seed yield.In the present study, ZS616 [Oryza sativa subsp.Xian(indica)], a male sterile line with a stigma exsertion rate(SER) as high as 94.5%, was crossed to DS552, a japonica line with almost no exserted stigmas.F3 plants with extremely low and high SER were sequenced to identify SER-associated quantitative trait loci(QTL).A major QTL for SER, qSER-3.1, was identified along with other QTL on chromosome 3 in a 3.9 Mb region.A total of 307 nonsynonymous single-nucleotide polymorphisms(SNPs) and 27 frame-shift insertion/deletions(InDels)differentiating ZS616 and DS552 were identified in the region containing qSER-3.1.Most SNPs(294) and InDels(25) were excluded after further analysis because they were shared by ZS616 and low(<2.0%) SER accessions in the Huazhong Agricultural University(HAU) core rice collection.Association analysis using the full HAU collection identified a 17-bp InDel in OS03 G0689400 as the most likely causal genetic variant underlying qSER-3.1.ZS616-type accessions(n = 54, with the 17-bp insertion) in the HAU collection had minimum(16.5%)and mean(39.6%) SERs significantly greater than those(n = 424) without the insertion(with minimum and mean SERs of 0.2% and 20.6%, respectively).Thus, this study identified a major QTL for stigma exsertion and revealed the mutation in a candidate gene for the QTL.     

磷素水平对不同大豆品种叶片及子粒谷氨酰胺合成酶活性的影响

盆栽试验选用东农42（高蛋白品种）、合丰25（中间型品种）、东农46（高油品种）3个基因型大豆品种,在每千克土壤施N和K2O各为0.033g基础上,设P0、P5、P10、P15 4个P处理（即每kg土壤分别施P2O5 0、0.033、0.067、0.100g）,研究了不同磷素水平对大豆生育期功能叶片及子粒谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影响。结果表明,东农42和合丰25均为P10处理功能叶片和子粒GS活性最高;东农46为P10处理功能叶片GS活性最高,P5处理子粒GS活性最高。同一处理不同品种间东农42功能叶片和子粒GS活性最高,东农46最低,合丰25处于二者之间;3个品种不同处理功能叶片GS活性最高值均出现在结荚期,东农42子粒GS活性处于高值时间较长,东农46最短,合丰25处于二者之间。施磷对3个大豆品种叶片及子粒GS活性有影响,适宜的施磷量有利于提高其活性。     

两种二苯醚类除草剂对花生苗期生长发育及氮素代谢的影响

在温室条件下,研究三氟羧草醚和乙羧氟草醚对苗期花生生长发育以及氮素代谢的影响.结果表明两种除草荆均明显抑制苗期花生的生长发育,同时抑制苗期花生的氮素代谢过程中关键酶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性,导致苗期花生植株的全氮含量显著降低.其中三氟羧草醚对花生生长发育的抑制作用较强,在高剂量下,对花生植株鲜重抑制率、干重抑制率分别为32.85%和30.00%;与对照花生的结瘤率(80.00%)相比,三氟羧草醚处理的花生结瘤率为28.60%;叶片叶绿素含量在处理后各时期均低于空白对照.三氟羧草醚和乙羧氟草醚对花生氮素代谢的关键酶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均有不同程度的抑制作用,影响了花生氮素的正常代谢.花生植株全氮含量分别为1.452%和1.553%,显著低于对照植株全氮含量.     

基于分量替换高分辨率遥感图像融合方法的对比研究

基于分量替换的高分辨率遥感图像融合是一种十分重要的融合方法,但对该方法的融合原理的深入分析在国内还鲜有报道。为此对分量替换融合方法进行原理探究和实验对比分析。首先从线性代数的角度来阐述分量替换融合算法的实质,并对两种典型的构造可替换波段的分量替换方法（基于光谱响应函数模拟低分辨率全色波段的Gram-Schmidt融合法（GS1）和基于多元一次线性回归拟合低分辨率全色波段的Gram-Schmidt（GS2）融合法进行原理说明;其次,选取QuickBird全色与多光谱图像数据,进行三种有代表性的基于分量替换的融合方法（PCA,GS1,GS2）的对比分析。通过对比融合前后典型地物的光谱特性变化来评价融合影像的光谱保真性也是该研究的一大特色。结果表明:3种融合方法都具有很高的光谱保真性,GS2融合方法具有最优的光谱保真性,PCA和GS1融合算法次之,尤其是GS1融合处理后的图像存在部分光谱失真的现象,GS2算法的光谱保真性明显优于GS1。从基于分量替换融合方法的实质可以诠释出造成GS1融合图像光谱失真的根本原因,GS1融合算法使用的只是实验室理想环境下所获取的名义上的光谱响应特征。传感器的实际成像过程受到诸多因素的影响,如传感器在轨工作环境、大气、观测角度不同等的影响。GS1算法单纯通过不同波段光谱响应函数的线性组合来模拟低分辨率全色波段并不十分准确,GS2直接利用MS和Pan波段像元灰度值进行线性回归,克服了上述不确定性问题。通过以上对比研究发现,如何利用多光谱数据准确地模拟低分辨率全色波段,直接影响到融合后影像的光谱保真性,是目前高分辨率遥感图像融合的关键技术。