苗期水稻叶片发育进程的差异蛋白质组学分析

【目的】从蛋白质组学角度对杂交水稻汕优63苗期的叶片蛋白质组变化进行研究,以揭示水稻苗期叶片蛋白质组的表达差异。【方法】蛋白质点经双向电泳得到分离,并采用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较。【结果】经图谱分析共得到差异蛋白质点41个,其中三叶期后新增蛋白质点17个,包括9个仅在三叶期出现特异的特异蛋白质点,13个蛋白质点表达丰度先逐渐增强随后减弱或在消失,其它11个蛋白质点中,自二叶期开始表达丰度呈现下降的蛋白质点有3个,保持上升的有6个,不规律出现的有2个;其中的15个蛋白质点经质谱分析得到鉴定。【结论】蛋白质是细胞功能执行者,受细胞功能或细胞环境变化的影响,因此,上述蛋白质发生变化的原因可能与水稻苗期分蘖发生有关系。     

Differential Proteomic Analysis of Leaf Development at Rice （Oryza sativa） Seedling Stage

To identify the function of differential expression proteins in different leaves of rice seedlings extracted from 2- to 5-leaf stages, the leaf proteins at the seedling stage of hybrid rice Shanyou 63 were studied by using the approach of plant proteomics, and those proteins were separated with two-dimensional electrophoresis （2-DE） and then analyzed with an imagemaster 2D Elite 5.0. The results showed that the 41 protein spots were detected differential expression, of which 17 new protein spots appeared after the 3-leaf stage, including 9 special protein spots, which were only detected at the 3-leaf stage. Thirteen protein spots increased first and then decreased in expression abundance gradually and finally even disappeared. For the other 11 protein spots, 3 protein spots decreased, but 6 protein spots were opposite in expression abundance, however, 2 protein spots expressed in an irregular pattern after the 2-leaf stage. Of the 41 differential leaf proteins, 15 protein spots were identified by ESI-Q MS/MS and categorized into 4 groups of functions. The results indicated that proteins were the carriers of the functions in cells, but were significantly influenced by the changes in cell function or intercellular environment; hence, the reason that caused the proteomic changes as mentioned earlier might be related to the occurrence of tillers at the rice seedling stage after the 3-leaf stage.     

Genetic Analysis of Cold Tolerance at Seedling Stage and Heat Tolerance atAnthesis in Rice (Oryza sativa L.)

A set of 240 introgression lines derived from the advanced backcross population of a cross between a japonica cultivar,Xiushui 09, and an indica breeding line, IR2061, was developed to dissect QTLs affecting cold tolerance (CT) at seedlingstage and heat tolerance (HT) at anthesis. Survival rate of seedlings (SRS) and spikelet fertility (SF), the index traits of CTand HT, showed significant differences between the two parents under stresses. A total of four QTLs (qSRS1, qSRS7,qSRS11a and qSRS11b) for CT were identified on chromosomes 1, 7, 11, and the Xiushui 09 alleles increased SRS at all lociexcept qSRS7. Four QTLs for SF were identified on chromosomes 4, 5, 6, and 11. These QTLs could be classified into twomajor types based on their behaviors under normal and stress conditions. The first was QTL expressed only under normalcondition; and the second QTL was apparently stress induced and only expressed under stress. Among them, two QTLs(qSF4 and qSF6) which reduced the trait difference between heat stress and normal conditions must have contributed toHT because of their obvious contribution to trait stability, and the IR2061 allele at the qSF6 and the Xiushui 09 allele at the qSF4improved HT, respectively. No similar QTL was found between CT at seedling stage and HT at anthesis. Therefore, it ispossible to breed a new variety with CT and HT by pyramiding the favorable CT- and HT-improved alleles at above locifrom Xiushui 09 and IR2061, respectively, through marker-assisted selection (MAS).     

杂交水稻汕优63长穗期根系发育特性的差异蛋白质组学分析

分析杂交水稻汕优63长穗期4个叶龄时期根系蛋白质组表达差异,研究水稻长穗期根系生长发育特性分子机制.4个时期根系蛋白质经双向电泳分离,共得到差异表达蛋白质点19个,经质谱分析,有16个得到鉴定.其中7个与根系细胞分裂、分化密切相关,3个与根系能量代谢传导相关,3个与根系蛋白质合成相关,3个与根系抗性相关.可见,随长穗进...     

水稻苗期聚乙二醇胁迫与田间抗旱性的遗传分析

运用重组自交系对水稻苗期聚乙二醇（PEG）胁迫处理、复水第1天、复水第10天和水、旱田条件下抗旱系数进行比较发现：这4个性状遗传力较低，受环境条件影响较大QTL定位，共检测到59个QTL位点，其中有29个为加性效应位点，30个为上位性效应位点，加性效应贡献率较上位性效应大，以加性效应为主。苗期PEG胁迫、复水第1天、复水第10天和抗旱系数在基因表达调控方面是不同的，分别受不同基因位点控制。     

水稻生育后期蛋白质组差异表达的图谱分析

从蛋白质组学角度对水稻生育后期的叶片蛋白质组变化进行了研究,利用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较,以揭示水稻叶片蛋白质组的表达差异。结果表明,经图谱分析共得到差异蛋白质点47个,其中孕穗期及抽穗期新增蛋白质点6个,21个随生育进程表达丰度增加,6个蛋白质点表达丰度逐渐减弱,其它14个蛋白质点呈无规则变化,多表现为在某个生育时期具有峰值;蛋白质是细胞功能执行者,受细胞功能或细胞环境变化的影响,因此,上述蛋白质发生变化的原因可能与水稻后期的发育转变有关系。     

水稻叶片形态因子的遗传力分析

为探索水稻叶片形态因子在F1代的遗传规律,以4个光温敏核不育系和10个常规水稻品种(品系)为亲本,采用NCⅡ设计,杂交获得40个杂种F1,于乳熟期测定了剑叶的7个叶片形态因子,分析了F1剑叶叶片形态因子的基因型方差来源及其对性状的贡献率。结果表明:7个叶片形态因子的广义遗传力大小依次为:宽度>面积>比叶重>长度>叶面曲率>着生角>披垂角。其中叶片长度、宽度、面积、比叶重和叶面曲率的广义遗传力大于0.5,在F1代呈现较高遗传力;叶宽和比叶重的基因作用主要表现为加性效应;叶长、叶面积和叶面曲率的基因作用则主要表现为显性效应;着生角加性效应显性效应相当;披垂角的广义遗传力最低(0.277),环境效应则最高(0.723),表明F1叶片披垂角主要受栽培条件等环境因子的影响。根据叶片形态因子在F1代的遗传规律和超级杂交稻的高产株型要求,提出了杂交稻育种中有关叶片形态因子的双亲选择策略。     

两个粳稻材料芽期和苗期耐盐性的QTL定位

[目的]研究新疆粳稻品种芽期和苗期耐盐性QTL,为水稻耐盐种质资源及分子标记辅助选择育种提供理论和实践依据.[方法]利用来自新疆主栽水稻品种秋田小町(弱耐盐)和02 - 11品系(耐盐)杂交,构建F2代群体,共272个株系.通过SSR标记以芽期和苗期主要农艺性状等盐害率为指标,采用完备区间作图法,对新疆主栽粳稻耐盐性进行QTL定位.[结果]共检测到20个与耐盐性相关的QTL,分布于第1、2、4、6、8、10和11染色体上,LOD值变异范围为2.57 ～ 8.39,单个QTL对表型变异的贡献率变异范围为2.97;～15.59;,NY - 12、NY - 13和NY - 19基因作用方式表现为超显性,NY - 17基因作用方式表现为部分显性,为主效QTL.[结论]检测到的与水稻盐胁迫有关的QTL/基因为进一步精细定位和克隆水稻耐盐基因及水稻育种奠定良好基础.     

水稻地方品种月亮谷与LTH叶片蛋白质的双向电泳分析

 为了研究水稻地方抗病品种月亮谷与感病品种丽江新团黑谷（LTH）在未接种稻瘟菌前蛋白质间的差异,利用双向电泳技术对月亮谷与LTH叶片的蛋白质组分进行研究。试验选用pH 4～7,17cm的IPG胶条,利用双向电泳技术分离上述两个水稻品种的稻苗叶片的蛋白质,分析其蛋白质点表达量的差异,同时选取差异显著的蛋白质点进行质谱分析。利用Gene ontology软件对这些蛋白质进行了功能分类。月亮谷与LTH叶片蛋白的双向电泳图谱得到34个差异蛋白点,对其中20个蛋白点进行质谱测定,鉴定到13个差异蛋白,包括1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基,3-磷酸甘油醛脱氢酶,ATP合酶,UDP-葡萄糖焦磷酸化酶,铁氧蛋白-NADP-还原酶,叶绿素a/b结合蛋白等。因此认为月亮谷与LTH叶片中主要是参与生长代谢和防御相关的蛋白质存在差异。这些蛋白在水稻与稻瘟病菌互作中的表达模式和对抗病性的贡献值得下一步深入研究。     

水稻RIL群体高密度遗传图谱的构建及苗期耐热性QTL定位

【目的】 随着全球气候变暖,高温严重威胁粮食安全,发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径,也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】 构建苗期耐热性鉴定评价方法,以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序;依据171个家系的基因型数据,利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型,预测染色体上的重组断点,构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱,结合耐热表型数据,运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法,进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】 构建了一张包含3 321个Bin标记高密度遗传图谱,各染色体Bin标记数为159—400个,标记间平均物理距离为106 kb;利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型,高温胁迫下,幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性,且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性,籼型基因频率越高,耐热性越好,RIL群体表型性状呈现双峰连续分布,苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控;共检测到12个苗期耐热性相关的QTL,其中,调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个,幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象,形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8,三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用,其中,qHTS7为新发现主效QTL,对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】 构建了一张包含3 321个Bin标记的高密度分子遗传图谱,解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因,鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇,发掘了一个新主效QTL簇qHTS7,基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因,筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。     

籼稻苗期除草剂抗药性的鉴定技术研究

通过籼稻苗期对除草剂丁草胺和杀草丹的抗药性鉴定,制订了除草剂抗药性鉴定技术和鉴定标准,以100ppm丁草胺或500ppm杀草丹处理二叶期稻苗,7天后可鉴别出各品种抗药性差异。鉴定出对丁草胺或杀草丹抗药性强的龙江稻,乌节谷和B8等籼稻品种。     

两系杂交稻PA64S/E32生育后期的光抑制和光合产物分配

以两系杂交稻PA64S/E32和汕优63为材料,在自然条件下测定叶绿素荧光参数和同化产物分配等关键指标。在中午(高光高温)和叶衰老过程中,PA64S/E32的叶绿素、蛋白质含量、PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、量子产量(φPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)的降低较少;非光化学猝灭系数(qN)增加较少。表明在自然条件下,两系杂交稻PA64S/E32吸收的光能能较多的转化为化学能,通过热耗散的能量较少,表现耐光抑制。通过用同位素14C对光合同化产物运转分配进行研究,发现两系杂交稻PA64S/E32光合同化产物向穗部的运转速率和分配比率均较高,表明其具有较好的源库协调性。上述有关光合和同化产物的分配特点可能是两系超级稻高产的生理基础。     

水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定及候选基因分析

【目的】对水稻黄绿叶突变体ygl13 (yellow-green leaf 13 )进行表型鉴定和候选基因检测,以便了解水稻叶色形成和调控的分子机制。【方法】经甲基磺酸乙酯（EMS）诱变籼稻恢复系缙恢10号（Jinhui 10）,从中筛选出1份遗传稳定的黄绿叶突变体命名为ygl13,对突变体的表型进行系统观察,调查其成熟期的主要农艺性状,分别测定野生型和突变体苗期和孕穗期的叶片光合色素含量,同时利用透射电镜观察野生型和突变体ygl13的叶肉细胞及叶绿体结构。将表型正常的不育系西农1A与突变体ygl13杂交,根据F₁和F₂群体的性状表现与分离情况,分析该突变性状的遗传行为,并以F₂作为基因定位群体,对突变体ygl13进行候选基因遴选和突变位点测序验证。【结果】突变体ygl13的植株叶片在整个生育期均呈现黄绿色,与野生型缙恢10号相比,突变体ygl13苗期和孕穗期叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著降低。透射电镜观察结果显示,与野生型相比,突变体ygl13叶绿体结构异常,基质片层减少退化,类囊体片层减少,不规则的散乱分布。农艺性状调查结果表明,突变体ygl13穗总粒数增加了26.06%,株高和结实率分别降低了12.33%和18.82%,但穗长、有效穗、穗实粒数和千粒重无显著差异。F₂群体正常叶色的植株数与黄绿叶植株数分离比经χ²测验符合3﹕1分离比例（χ²=2.35＜χ²_0.05=3.84）,表明ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制。YGL13被定位于第8染色体短臂InDel标记ID43和ID69之间,遗传距离分别为4.0和0.5 cM,区间物理距离约为318 kb,共有52个基因。经测序比对分析发现,ygl13突变体在OsSIG1编码区的第1 005个碱基G突变为碱基A（位于第三外显子）,造成编码色氨酸（Trp或W）的密码子突变为终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,则该基因编码520个氨基酸的蛋白质突变为334个氨基酸的截短蛋白。qRT-PCR结果表明,突变体ygl13部分光合色素代谢途径和光系统相关基因表达紊乱。【结论】水稻突变体ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制,该基因与已报道的水稻质体σ因子OsSIG1为等位基因。     

盐胁迫对水稻幼根乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶基因表达的影响

以水稻(Oryza sativa)南粳44号为材料,研究不同浓度NaCl胁迫对水稻幼根中乙醇脱氢酶(ADH3)和乙醛脱氢酶(ALDH)基因表达的影响.结果表明,NaCl浓度和胁迫时间都对ADH3和ALDH的表达有影响.与对照相比,100 mmol/L NaCl胁迫后ADH3和ALDH的相对表达量下降或没有显著变化;而300、400 mmol/L NaCl胁迫12、192 h时ADH3和ALDH的相对表达量极显著高于对照,胁迫48 h时这两个基因的相对表达量则显著或极显著低于对照.     

东乡野生稻苗期耐冷性的QTL定位

【目的】研究东乡野生稻苗期耐冷性的QTL和连锁标记,为水稻耐冷种质资源的利用及分子标记辅助选择育种提供理论和实践依据。【方法】以东乡野生稻作为非轮回亲本,南京11号为轮回亲本,构建144株BC2F1分离群体。通过SSR标记以根电导率作为耐冷性指标,以复合区间定位法对东乡野生稻苗期耐冷性进行QTL定位。【结果】检测到2个QTL qRC10-1和qRC10-2均位于第10染色体,对表型的贡献率分别为34.13%和37.02%,是两个主效的QTL。在与2个QTL的连锁标记RM171周围发展分子标记进一步定位,检测到3个QTL位于标记RM171附近。【结论】东乡野生稻第10染色体上的2个QTLqRC10-1,qRC10-2与苗期耐冷性有关,并位于SSR标记RM304-RM1108区间,可用于水稻耐冷性分子标记辅助选择育种。     

水稻单侧卷叶突变体url2(t)的鉴定与遗传分析

水稻叶片适度卷曲有利于保持叶片直立,改善群体内部光照条件,提高光能利用效率,从而提高产量和品质.卷叶突变体是水稻超高产育种重要的种质资源.在甲基磺酸乙酯诱变水稻骨干恢复系缙恢10号构建的突变体库中发现了一个单侧卷叶突变体,暂命名为url2(t).该突变体表现叶片单侧向近轴面卷曲,另一侧则基本保持平展.突变体不同时期的叶绿素质量分数均高于其野生型缙恢10号,尤其拔节期和抽穗期,url2(t)突变体显著高于野生型缙恢10号.url2(t)突变体叶片在孕穗期和抽穗期卷曲度适中,功能叶的叶基角均小于缙恢10号,即叶片表现直立.这样的形态结构使水稻叶片直立有利于合理密植、提高光能利用率、高光效群体的建成及光合产物的积累.遗传分析表明该突变性状受一对隐性基因控制.     

水稻叶厚性状的研究进展

叶厚是重要的叶形因子和株型改良的选择指标,在水稻理想株型和高产育种研究中备受关注。目前,以比叶重(SLW)或比叶面积(SLA)为评价指标已对水稻叶厚进行了大量研究。为此,综述了叶厚在株型构成、光能利用和产量形成中的作用以及叶厚性状的遗传分析和QTL定位研究进展,以期为进一步的基因定位和克隆提供参考。同时,分析了目前叶厚测量方法和评价指标所存在的问题,并对样本非破坏性测定技术在叶厚研究中的应用进行了探讨。     

不同基因型水稻苗期叶片NRA及其受NH4+的影响

对14个基因型水稻幼苗的叶片原始硝酸还原酶活性(NRA)、经NO3^-诱导后的NRA以及添加NH4^ 后的NRA等进行测定。结果表明：在未经诱导的情况下，早稻叶片NRA高于水稻，水稻呈现杂交稻高于常规稻、籼稻高于粳稻的趋势。经NO3^-诱导后，所有供试基因型水稻叶片NRA均大幅度提高，提高幅度为早稻高于水稻、杂交稻高于常规稻、籼稻高于粳稻。NH4^ 的存在对绝大部分基因型水稻叶片NRA有抑制作用，其中以对粳稻的抑制作用最大，对杂交籼稻和早稻的抑制作用较小。     

2个水稻黄叶突变体的遗传初步分析

从粳稻品种中花11的转基因植株后代中,获得了2份黄叶突变体（Y-347和Y-427）,经PCR等分析,表明这2个黄叶突变均与Ds转座子插入无关。通过突变体与正常中花11杂交和回交试验,证明这2个黄叶突变体均为单基因隐性突变。根据2个突变体间的杂交结果,初步表明,这2个突变体是由2个位点发生突变产生的。     

利用重组自交系群体检测水稻芽期耐冷性QTL

在5℃低温条件下,对来源于籼粳交组合“热研2号/密阳23”RILs群体的111个家系进行了芽期耐冷性鉴定。结果表明,芽期耐冷性在RILs群体中成连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。将成苗率作为数量性状进行QTL的区间作图分析,共检测到与芽期耐冷性有关的QTL2个,分别位于第7和第8染色体上,对表型变异的贡献率分别为10.60%和15.79%,且这两个QTL增强芽期耐冷性的等位基因均来自粳型亲本热研2号。