麦类作物蓝粒性状遗传与调控机制研究进展

麦类作物是我国主要的粮食作物,大部分麦类作物籽粒的种皮、果皮或胚乳因花青素的积累表现出蓝、紫、黄或黑等不同颜色。蓝粒麦类作物含有许多优异的品质性状。本文从麦类作物籽粒颜色的分类、蓝色的籽粒品质、蓝粒性状的形成及遗传方式、基因定位和调控机制方面进行综述,并提出了展望,为进一步认识和利用蓝粒麦类作物提供参考,也为麦类作物蓝粒性状基因的精细定位和形成机制研究提供依据。     

近15年国家自然科学基金稻、麦类作物遗传育种领域项目申请情况分析

国家自然科学基金是国家支持基础研究的主要渠道之一。本文以15年(1998—2012年)来国家自然科学基金中稻、麦类作物遗传育种面上类项目申请数据为依据,对稻、麦类作物遗传育种学研究的现状与趋势从研究领域和研究层次2个维度进行了深入分析。分析数据显示,15年来稻、麦类各类型项目申请量呈上升趋势,其中稻类项目的申请总量高于麦类项目。从研究领域来看,稻类研究项目申请量最多的是发育生物学,占稻类申请量的37.4%;其次是抗性,占27.6%。麦类作物研究主要集中在抗性研究领域上,占麦类申请量的38.1%;其次是发育及品质,分别占23.7%和21.5%。从研究层次来看,随着水稻基因组测序的完成,稻类研究领先于小麦研究。稻类研究项目申请量最多的基因克隆与功能分析,占稻类申请量的41.6%;其次是分子标记与基因定位,占28.8%。麦类研究申请量最多的是分子标记与基因定位,占麦类申请量的36.5%;其次是基因克隆与功能分析,占28.2%。综合国内外研究现状,建议今后在继续加强对围绕高产、优质、高效、抗逆等研究持续资助的基础上,积极支持将基因组学、生物技术和生物信息学与传统作物学相结合的基础研究。     

上海生科院揭示昆虫真菌遗传进化及寄主适应机制

<正>中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王成树研究组近期成功揭示了寄主范围不同的昆虫病原真菌——绿僵菌的物种形成、进化路线及寄主专化性形成的遗传学基础。自然界能够感染杀虫的真菌种类达1000多种,在不同昆虫种群的调控中发挥着重要的作用。其中,绿僵菌及白僵菌的一些种类被发展成为环境友好的真菌杀虫剂,在农林业     

王逍冬研究组在系统获得抗性提高小麦广谱抗病研究方面获得进展

<正>笔者从河北农业大学植物保护学院获悉,12月10日,分子植物病理学权威期刊Molecular Plant-Microbe Interactions (影响因子4.02)在线发表了该院王逍冬副教授研究小组的学术论文,报道了利用麦类作物系统获得抗性提高小麦广谱抗病水平的研究。系统获得抗性(Systemic Acquired Resistance, SAR)是一种可诱导的植物抗病模式,具有对次生病原物的广谱抗性特征。在拟南芥中,受     

作物开花分子调控机制研究取得新进展

<正>近日,由中国农业科学院作物科学研究所毛龙研究员领衔的创新团队在麦类作物模式植物二穗短柄草开花调控的分子机制研究中取得新进展。该研究从成花素基因FT2的可变剪切角度揭示了一个新成花素基     

逆境胁迫下植物不饱和脂肪酸衍生物介导的防卫信号途径及转录因子研究进展

不饱和脂肪酸衍生物在植物胁迫应答中发挥着重要的生理功能,其介导途径中转录因子结合相应顺式作用元件,特异性调控防御相关基因表达,增强植物对环境胁迫的抗性。本综述概述了逆境胁迫下植物不饱和脂肪酸衍生物合成代谢途径和介导的防卫信号途径,总结了信号转导中相关转录因子的分类、结构及功能研究进展,旨在为植物不饱和脂肪酸衍生物介导途径调控网络在分子育种方面的利用提供参考,以期通过转录因子的遗传修饰改良植物抗逆性。     

重组人表皮生长因子基因遗传转化烟草研究

将携带内质网滞留信号肽SEKDEL编码序列的重组人表皮生长因子基因（hEGF）克隆到植物表达载体中构建植物表达载体pSH-hEGFS,通过冻融法将pSH-hEGFS转化到根癌农杆菌LBA4404中,以烟草无菌苗叶盘为外植体,通过农杆菌介导法进行遗传转化,经抗生素抗性筛选获得抗性植株,通过GUS组织化学染色分析、PCR检测以及RT-PCR分析,证明重组人表皮生长因子基因已整合到烟草基因组中并已表达,间接法ELISA检测结果表明转基因烟草中重组人表皮生长因子表达量最高达叶片总可溶蛋白的0.003%。     

水稻质膜H+-ATPase基因对拟南芥遗传转化及其抗盐性分析

RT-PCR扩增得水稻质膜H -ATPase全长cDNA(PM-H -ATPase),构建了植物表达载体获得质粒pBI121-PM-H -ATPase,农杆菌介导、真空渗入法转化PM-H -ATPase基因入拟南芥,得35株T1代卡那抗性植株.抗性植株PCR分析表明,抗性植株整合了目的基因.Northern杂交分析进一步表明T3代转基因拟南芥表达了目的基因.抗盐(NaHCO3和NaC1)性分析表明:转基因植株的耐盐能力明显高于野生型;盐碱胁迫下转基因植株开花优先于野生型植株.     

铝胁迫下植物有机酸通道蛋白基因表达调控的机理研究进展

铝是酸性土壤中植物生长和作物产量的主要限制因素,由有机酸通道蛋白基因介导的有机酸分泌被认为是植物抗铝的一种重要机制。近年来,国内外研究者们在不同植物中克隆获得了多种有机酸通道蛋白基因。本研究结合查阅的国内外研究成果,从有机酸通道蛋白基因的克隆及其表达调控的角度进行了综述,并对今后的研究热点问题进行了展望。     

过量表达拟南芥NPR1基因提高小麦纹枯病的抗性

拟南芥NPR1基因是植物重要的抗病调控因子,转基因过表达该基因可以赋予植物广谱抗性.为明确该基因在小麦抗纹枯病基因工程中的应用潜力,本研究构建了由玉米ubiquitin启动子驱动的拟南芥NPR1表达载体,采用基因枪介导法导入到小麦品种扬麦12号中,获得20株转基因植株.对14个外源基因纯合株系的半定量RT-PCR和测序分析结果显示,外源拟南芥NPR1基因已经导入转基因小麦并有不同水平的表达,部分转基因株系拟南芥NPR1基因发生重排；纹枯病抗性鉴定结果表明,转基因株系中拟南芥NPR1基因的正确表达可以减轻纹枯病菌引起的病症发展,提高转基因小麦的纹枯病抗性.     

植物遗传转化农杆菌浸花法研究进展

为了为玉米农杆菌介导浸染花序遗传转化方法找到理论依据,论述了浸染花序的遗传转化方法在拟南芥中的研究进展,说明农杆菌浸染的目的受体是胚珠,证实转化时间发生在授粉前。近年在黑麦和小麦的浸染花序遗传转化上的研究结果证实,农杆菌介导的浸染花序的遗传转化方法在禾本科麦类作物是可行的。遗传转化方法是进行基因功能分析和改良作物性状的必要手段,经愈伤组织培养阶段的禾谷类转化方法存在许多的限制因素,农杆菌介导的浸染花序遗传转化方法避免了愈伤组织培养过程,而且可节省大量的时间,为作物的遗传改良提供有效的快速获得转基因植株的方法。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa31(t)候选基因的克隆及遗传转化

为了构建水稻白叶枯病抗性基因Xa31(t)候选基因的植物表达载体并对其进行遗传转化,以水稻白叶枯病抗性品种‘扎昌龙’(ZCL)的基因组DNA为模板,通过长片段PCR扩增得到水稻白叶枯病抗性基因Xa31(t)候选基因Xa31(t)-1和Xa31(t)-2的序列,采用酶切、连接的方法先将目的基因克隆至T载体,筛选正确的质粒后,再克隆至pCMABIA1300表达载体。以农杆菌介导法将构建好的重组质粒转入‘日本晴’和‘台北309’的愈伤后诱导成苗,获得了大量转基因植株,这些工作为克隆白叶枯病抗性基因并研究其功能奠定了基础。     

薤白EPSP合成酶基因转化烟草提高其草甘膦抗性

葱属植物薤白具有较强的草甘膦抗性.将薤白中与草甘膦抗性相关的EPSP合成酶基因(EPSPsA)cDNA重组到植物表达载体pWM101中,构建薤白植物表达EPSPsA重组载体,采用根癌农杆菌介导法将其转入烟草品种WS38,获得转薤白EPSPsA基因烟草.PCR分析表明,目的基因已经整合进烟草基因组中.对转基因烟草愈伤组织及幼苗进行的草甘膦抗性检测表明,转基因烟草对草甘膦的耐受性明显提高.     

菊花DgLsL基因RNAi表达载体的构建及遗传转化

培育少侧枝的标准切花菊品种具有重要的实际意义。本研究利用RNAi的方法抑制菊花侧枝发育相关基因DgLsL基因的表达,以期得到侧枝生长受抑制的转基因植株。从切花菊‘神马’基因组DNA中克隆侧枝发育相关基因DgLsL基因,经过测序分析,将一个413bp长的保守片段连接到植物表达载体pBI121和pFGC5941,构建植物RNAi载体pBI121-R2,并运用农杆菌介导法将其导入切花菊‘神马’。结果:PCR得到的DgLsL基因片段测序后与GenBank上的DgLsL基因比对,DNA序列一致性为99.4%;构建的RNAi表达载体经过PCR和酶切证实外源基因的正确插入;转化后得到了18株抗性植株,PCR结果显示,12株抗性植株为阳性。本试验通过将DgLsL基因干扰片段导入切花菊,获得了转基因植株,以此为基础可进一步选育少侧枝的切花菊品种。     

耐碱GsCHX19基因的克隆及对苜蓿的遗传转化

基于实验室前期野生大豆G07256碱胁迫转录组数据,结合生物信息学方法筛选得到响应碱胁迫的cation/H+逆向转运蛋白基因Gs CHX19,克隆了Gs CHX19基因全长CDS编码序列并将其构建到p CAMBIA330035Su植物超量表达载体中。以肇东紫花苜蓿为受体材料,通过农杆菌介导法将重组的植物表达载体转化其子叶节,用含0.5mg/L草铵膦的筛选培养基进行筛选,获得20株抗性植株。采用PCR方法检测抗性植株中bar基因的表达,获得16株PCR阳性植株。对获得的PCR阳性植株进行RT-PCR及real-time PCR检测,鉴定共获得11株RT-PCR阳性植株,且证明Gs CHX19基因在各转基因植株中均有不同程度的表达。结果表明,Gs CHX19基因成功转化苜蓿,并且得到表达,该转基因植株将为耐盐碱转基因苜蓿新品种的培育提供重要的试验材料。     

BvGLP1过表达增强了转基因小麦对根腐病的抗性

类萌发素蛋白(germin-like protein, GLP)是一类含有cupins结构域的糖蛋白, 在植物基础抗性等方面起着重要作用。本研究人工合成了甜菜GLP基因BvGLP1, 并利用基因重组技术构建了受韧皮部特异表达启动子RSS1P驱动的BvGLP1基因单子叶植物表达载体pA20-RSS1P::BvGLP1。通过基因枪介导法将其转入小麦品种扬麦18中, 对转基因扬麦18的T₀至T₃代植株中BvGLP1进行了PCR、半定量RT-PCR和荧光定量QPCR检测, 并对转基因小麦进行根腐病和纹枯病抗性鉴定。结果表明, BvGLP1已转入转基因小麦扬麦18, 并能在转基因小麦中遗传、转录表达; 5个转BvGLP1基因小麦株系的根腐病抗性比受体品种扬麦18有显著提高, 说明BvGLP1过表达增强了转基因小麦对根腐病的抗性。     

速递

<正>水稻SPL5基因在抗病应答中可起负调控作用Rice杂志最新研究表明,水稻SPL5(spotted leaf 5)突变体能自发产生类似超敏反应(hypersensitive response,HR)的细胞坏死斑(lesion),并显著增强对病原菌的抗性,说明SPL5基因在细胞死亡和抗病应答中起负调控的作用,但是SPL5介导的调控途径及其分子机制尚不清楚。该实验结果给SPL5基因调控机制提出了一个可能的模型:SPL5基因负调控转录因子Os WRKY14的表达,通过Os WRKY14介导水稻     

烟草转录因子NtDREB4特性分析及功能鉴定

DREB转录因子参与调控多种抗逆相关基因表达,在抗逆应答反应中发挥着重要作用。本研究以烟草为研究对象,通过PCR方法从烟草根系中克隆NtDREB4基因,构建表达载体并农杆菌介导法转化烟草。转基因烟草中NtDREB4表达显著升高,表明成功构建了NtDREB4表达载体并转化了烟草;转基因烟草在抗旱性显著增强,同时和抗旱相关的脯氨酸含量和叶绿素含量显著增加,而丙二醛含量显著减少,表明NtDREB4参与到植物抗旱的过程中,过表达Nt DREB4可以提高植物抵抗干旱胁迫的能力,为利用基因工程的方法改良作物的抗逆性提供了优良的候选基因。     

GsZFP1基因植物表达载体构建及对苜蓿的遗传转化

从野生大豆中获得的具有耐旱、耐冷特性的锌指转录因子GsZFP1基因,构建到以CaMV35S为启动子、E12为增强子的植物表达载体pCEOM中,以bar基因为筛选标记基因,通过农杆菌介导法将构建的植物表达载体转化苜蓿品种农菁1号的子叶节,用含0.5mg/L草丁磷的筛选培养基进行筛选,获得了70株抗性植株,用PCR检测得到20株bar基因阳性植株,将获得的转基因植株进行GsZFP1基因的RT-PCR鉴定,获得3株RT-PCR阳性植株。结果表明,GsZFP1基因在苜蓿中得到表达。     

植物根系的化学信号及其遗传改良

综述了植物根系在不同条件下产生的化学信号及其特点。植物根系的化学信号与地上部植株的生长、作物产量、品质和抗性有着密切关系。根系产生的化学信号受环境条件和植物本身的基因型的双重影响。因此,研究根系化学信号的规律可以为作物遗传改良提供新的思路和途径。