水稻中结瘤素基因的同源基因研究

 以核酸数据库中检索到的75个豆科植物结瘤素基因作为探针，应用生物信息学方法对水稻基因组进行扫描分析。在水稻基因组中发现有31个与结瘤素基因具有同源性的基因，与相应的结瘤素基因比对,它们的氨基酸序列一致性至少在35%以上。这表明在水稻基因组中广泛存在豆科植物结瘤素基因的同源基因。豆科植物结瘤素基因 enod40、蔗糖合成酶基因和Rab基因与水稻中对应的同源基因比较分析表明，它们属于直向同源基因，可能来自于共同的祖先基因，在长期进化过程中豆科植物结瘤素基因受根瘤器官形成的需求而发生变异。然而，另有44个豆科结瘤素基因在水稻基因组中未显示有同源性基因的存在，这些结瘤素基因在豆科植物与根瘤菌建立共生过程中起着重要的作用。推测可能是由于水稻中缺少了这些豆科结瘤素基因，导致水稻不能结瘤固氮。     

水稻抗病基因同源序列与抗瘟性的关系

利用11对抗病基因同源序列(RGA)引物扩增43个水稻品种的DNA片段和接种33个稻瘟菌株测定它们的抗病性。结果表明,抗病性聚类结果与DNA扩增条带聚类结果基本一致,两者相关系数达0.6117(α=0.01),即利用RGA分析品种的抗病性具有很好的代表性,但相关性在引物间不同,从0.1701到0.5305。结合多态性分析,5对引物S1/AS3、S1 INV/ S2 INV、XLRR For/XLRR Rev、Pto Kin 1 IN/Pto Kin 2 IN、NLRR For/NLRR Rev可用于水稻品种的抗稻瘟病性分析,它们扩增的DNA条带数据与抗瘟性间达极显著相关。此外,除高感品种丽江新团黑谷和CO39两个品种未被聚类到不同的亚种外,RGA扩增的DNA条带还能区分水稻的籼粳亚种类型。     

水稻同源多倍体的研究策略

在同源多倍体水稻的研究中存在3大局限性,即思想观念的局限性、材料数量(或材料类型)的局限性和技术思路的局限性。在对同源三倍体水稻和同源四倍体水稻的研究中发现了值得注意的4种奇特现象,即同源三倍体水稻的结籽现象及其倍性的遗传稳定性、在异倍性水稻间的杂交后代中早世代性状稳定遗传的现象、在隔离条件下同源四倍体的胚自发现象和离子束注入后同源四倍体水稻单株的高结实现象。为了挖掘同源多倍体水稻的潜在利用价值,在今后的研究中有如下4条途径值得探索,即探索直接利用同源四倍体水稻的可能性、探索利用同源四倍体水稻杂种优势的可能性、探索以同源多倍体水稻为桥梁完成异源遗传物质转移和丰富水稻基因库的可能性及探索同源多倍体水稻特征特性的遗传规律。     

同源四倍体水稻光合特性初步研究

利用2份同源四倍体水稻和相应的二倍体水稻为试验材料,在大田试验和盆栽试验条件下对其光合生理特性进行了研究。结果表明,同源四倍体水稻生育后期(乳熟期)的光合速率高于相应的二倍体水稻;在土壤干旱条件下,与相应的二倍体水稻相比,同源四倍体水稻的光合速率表现出一定的优势,其剑叶的叶绿素含量、Fv/Fm和ФPSⅡ保持较高的水平。     

同源四倍体水稻雌雄配子体多态性的研究

同源四倍体水稻（２ｎ＝４ｘ＝４８）由于其细胞内染色体数的倍增而导致其生殖性状发生了明显的变化。在其雄配子体中存在着比较少的正常花粉粒（１３．３５％￣１７．４９％）和比较多的败育花粉粒（８２．５１％￣８６．６５％）。在败育花粉粒中包括典败,园败和染败花粉粒。在同源四倍体水稻ＡＰＩＶ的成熟胚囊内存在着正常蓼型胚囊（４３．０％）,退化型胚囊（３６．０％）和变异型胚囊（２１．０％）,在变异型胚囊中包括双卵     

水稻抗病基因同源序列的克隆及测序分析

 根据已知的NBS LRR类及丝/苏氨酸蛋白激酶类抗病基因结构中氨基酸的保守区域，设计了两组简并引物用于扩增广谱抗稻瘟病品种云系2号中的抗病基因同源序列。结果一共获得11类的NBS-LRR类抗病基因同源片段及16类的丝/苏氨酸蛋白激酶类抗病基因同源片段。所有11类的抗病基因同源系列均含有NBS-LRR类抗病基因的保守序列，如P-loop、Kinase 2、Kinase 3a以及跨膜区域等。所有16类的蛋白激酶的序列均含有丝/苏氨酸蛋白激酶所共有的催化区Ⅵ（共有氨基酸序列：DLKPEN）、Ⅷ（共有氨基酸序列：GT/SXXYXAPE）以及蛋白激酶的其他催化区。两条NBS-LRR类的抗病基因同源片段YR1、YR12分别与抗病基因I2 C-2及Xa1氨基酸同源性很高(>50%)。7条丝/苏氨酸蛋白激酶类的抗病基因同源片段与已克隆的[WTBX][STBX]Xa21、Pto、Lr10[WTBZ][STBZ]等抗病基因的氨基酸序列超过60%的相同以及76%~78%的氨基酸类似。     

水稻不育系系谱抗稻瘟病基因同源序列的克隆与序列分析

根据已知NBS-LRR类抗病基因结构中氨基酸的保守区域设计简并引物,对水稻不育系系谱NBS-LRR类抗病基因同源序列进行克隆、测序和聚类。同源序列克隆与分析表明,7个水稻不育系系谱亲本中共获得14个阳性克隆,其中11个含有NBS-LRR类抗病基因所特有的保守氨基酸结构域KinaseⅠ、KinaseⅡ、KinaseⅢ及跨膜区域。这些片段间同源性最高达98.3%,最低仅为29.7%;11个氨基酸片段与抗病基因Xal（AB002266）的同源性较高,42%-45%的氨基酸序列相同,59%-64%的氨基酸序列相似,且与水稻其他NBS-LRR类抗性蛋白相似性很高。通过聚类分析,可以将其分为3类,分别记为G1、G2、G3,并发现抗源谷农13所含有的G3类基因,通过天谷、福伊传给后代谷丰、全丰。     

同源四倍体水稻花粉的发育特征

利用激光扫描共聚焦显微技术观察了同源四倍体水稻紫粳 4x花粉的发育过程及其败育时期和方式。在成熟花粉中正常花粉只占45.5％,还有54.5％的花粉在发育过程中发生败育。在小孢子母细胞减数分裂过程中出现了一些异常现象,如染色体不能正常配对、形成异常二分体及二分体分裂不同步等现象。绝大部分花粉败育发生在单核小孢子期和二胞花粉晚期。在败育花粉中典败花粉粒占21.4％,圆败花粉粒占5.0％,染败花粉粒占28.1％。导致紫粳 4x花粉败育的原因可能是由于其染色体数目加倍,在减数分裂过程中有些染色体不能正常配对,从而进行异常分裂造成的。     

同源四倍体水稻成熟胚囊的结构及异常现象

应用整体染色透明激光扫描共聚焦显微术（WCLSM）,对包括籼稻、粳稻及爪哇稻在内的13份同源四倍体水稻的成熟胚囊结构进行了观察。同源四倍体水稻多数子房（平均6290%）胚囊结构正常,与二倍体的正常蓼型的相似,一些子房（平均3710%）胚囊结构出现异常,异常包括雌性生殖单位退化、极核异常、胚囊退化、卵器退化、异常小胚囊和“双套结构”胚囊等6类。这些异常胚囊都可能影响受精,从而导致结实率降低。不同类型的同源四倍体水稻间异常结构胚囊的频率差异极显著。籼稻与粳稻比较,总的趋势是粳稻异常胚囊的频率高于籼稻,其中粳稻平均为2566%,籼稻平均为1934%。同一品种内异常类型的频率也存在明显的差异,显示异常结构胚囊的形成可能与品种的基因型有密切关系。     

同源四倍体水稻与狼尾草杂交结实的胚胎学证据

在以6份同源四倍体水稻为杂交母本与狼尾草进行属间杂交中发现,其结实率达到0.84%～2.06%,而在以二倍体水稻为母本的属间杂交中却没有获得结实种子.利用激光扫描共聚焦显微技术对属间杂交结籽的特殊生殖现象进行了观察研究,试图寻找其杂交结实的胚胎学证据.结果表明,狼尾草的花粉粒不能在二倍体水稻的柱头上萌发,说明二倍体水稻与狼尾草的生殖隔离很严格,两者很难杂交.然而,狼尾草的花粉粒在同源四倍体水稻的柱头上能萌发,花粉管能在花柱中伸长并能将雄配子送入胚囊内与雌配子融合成受精卵.同源四倍体水稻与狼尾草的受精作用比较特殊,包括精细胞与卵细胞的单受精作用、精细胞与次生极核的单受精作用和正常的双受精作用,总受精率和总成胚率分别为6.36%～11.68%和4.11%～9.44%.试验结果为解释同源四倍体水稻与狼尾草杂交结籽的特殊生殖现象提供了有力的胚胎学证据.     

水稻分子发育研究的若干进展

水稻是基因组最小的禾谷类作物,也是植物发育生物学和分子生物学研究较理想的模式植物。水稻分子发育的研究正成为植物发育生物学研究热点课题,从水稻花和花器官的发育、胚胎发生和营养器官——茎发育等三个方面简要介绍了近期研究的有关进展。     

Research Progress and Breeding Prospects of Grain Size Associated Genes in Rice

The breeding objectives of rice include high yield and good quality. Grain size is the three-dimensional structure of seeds, which is one of the key traits determining grain yield and quality in rice. To date, more than 60 genes associated with grain size have been cloned, but the application of grain size genes in rice breeding has not been summarized. This review covers the current advances which can deepen our understanding, such as the key genes for grain size, genetic mechanism behind this trait, breeding application of cloned genes, functional markers for molecular breeding and prospects for future study, which will provide information of molecular breeding for rice breeders.     

水稻粒型基因克隆研究进展及育种应用展望

水稻的育种目标包括高产和优质等。粒型是指籽粒的三维结构,是决定水稻产量的重要因素之一,也是影响稻米品质的重要性状。目前已经克隆了超过60个与水稻粒型相关的基因,但应用于育种的粒型基因尚无完整统计。本文综述了已克隆的水稻粒型基因特别是数量性状基因座的研究进展,归纳总结了可应用于水稻高产及优质分子育种的重要粒型基因的功能标记,介绍了粒型基因的育种应用现状,并对前景作了展望,以期为水稻育种家提供可直接利用的分子育种信息。     

水稻镉吸收及其在各器官间转运积累的研究进展

随着土壤和大气沉降物中重金属污染的问题日益严峻,农作物重金属超标时有发生.土壤中的重金属难以降解,容易被植物根部吸收,在作物中积累;大气中的重金属沉降到叶片上,通过叶片吸收进入作物中,最终通过食物链被人类食用,危害人体健康.水稻是我国最重要的粮食作物,大米中存在镉超标问题.镉(Cd)是水稻的非必需元素,主要借助其他金属...     

水稻粒型基因克隆和调控机制研究进展

水稻粒型是影响其产量和品质的重要性状,阐明其遗传调控机理,有助于提高水稻单产和改良品质。水稻粒型性状主要包括粒长、粒宽、粒厚、长/宽比,属于数量性状,受胚、胚乳及母体植株等不同遗传体系的控制。随着水稻功能基因组学和重测序技术的快速发展,目前已经定位超过400个与水稻粒型相关的数量性状位点(QTL),并已克隆了60个水稻粒型基因,涉及植物激素、泛素-蛋白酶体通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、G蛋白信号通路及表观修饰等多个调控通路。本文对水稻粒型基因克隆及其调控机制的研究进展进行了系统总结和梳理,并对这些基因在育种上的利用价值进行了评价。     

栽培稻种间杂交改良云南粳稻品种研究

为引入非洲栽培稻的有利基因以丰富云南粳稻的遗传基础以达到培育高产、抗病、抗逆云南粳稻品种的目的,利用179个非洲栽培稻品种作母本与6个云南粳稻杂交,并用相应父本回交后形成F1、BC1F1、BC2F1、BC2F2群体,同时对滇粳优1号作轮回亲本的组合在BC2F1中每组合随机用5~10株回交至BC3F1。研究表明,F1及BC1F1的自交结实率为0,种间杂种不育是非洲栽培稻与亚洲栽培稻种间杂交最主要的生殖障碍;但回交至BC2F1自交结实率即达到7.9％, BC3F1的平均结实率为14.6％,在BC2F1选结实率在10％以上的植株自交1次,BC2F2的结实率即为42.8%,变幅15%~80%;表明杂种不育模式符合“单位点孢子体 配子体互作不育”。在BC2F2群体中,10.7％的组合的综合表现优于轮回亲本。大规模育种实践表明,通过两次回交,再自交2~3代,种间杂种不育的障碍基本可得到克服,并可引入非洲栽培稻的有利基因。     

水稻DNA限制性片段长度多态性的初步研究

 应用19个不同的探针／限制性内切酶组合，测定了8个不同基因型水稻间的DNA限制性片段长度多态性(RFLP)。结果表明：RFLP在水稻中普遍存在，同一亚种内的RFLP较少，而在不同亚种间则较大；栽培稻与野生稻间的RFLP较多，而以粳稻和野生稻之间RFLP最多，达58％－68％。用IBM ／PC计算机分析了这些基因型之间的遗传距离，粳稻和籼稻可明显地分成二组，野生稻与籼稻的亲缘大于与粳稻的亲缘。具有广亲和能力的爪哇型品种Ketan Nangka偏向籼型。     

中国水稻干尖线虫部分群体对水稻的致病力测定

 为了解不同地理群体和寄主群体的中国水稻干尖线虫对水稻的致病力差异,通过室内水稻盆栽接种试验,对来自中国6个省、2种不同寄主植物上的水稻干尖线虫8个群体的致病力进行了测定和分析。结果表明,供试的8个水稻干尖线虫群体均能侵染供试的3个水稻品种,但不同群体对水稻同一品种的致病力,以及同一群体对不同水稻品种的致病力均存在差异;不同水稻品种被侵染后的症状也存在差异,仅有辽盐16被所有群体侵染后均表现“干尖”症状,武育粳3号和博优998没有明显“干尖”症状。供试的3个水稻品种接种水稻干尖线虫后均能抽穗,但是株高、穗长、单株穗数和千粒重受到不同程度的影响。此外,水稻干尖线虫对水稻的致病力与群体寄主相关,来自草莓的水稻干尖线虫群体对水稻的致病力明显弱于来自水稻上的群体;在供试的水稻干尖线虫群体中,HN 2群体对水稻品种辽盐16的生长影响最大,但在稻株上的虫量最少,显示该群体繁殖数量不大,但具有较强的致病力。这说明水稻干尖线虫在水稻上的繁殖数与致病力之间并不一定呈正相关。这些结果表明中国的水稻干尖线虫可能存在不同的生理小种或致病型。     

稻瘟病抗性基因的克隆及应用研究进展

稻瘟病是水稻三大病害之一,每年都给水稻生产造成巨大损失,挖掘并合理利用品种自身抗性是解决稻瘟病危害的最有效途径。本文综述了水稻稻瘟病抗性基因克隆、功能标记开发以及稻瘟病抗性分子标记辅助选择育种研究进展,为进一步克隆、研究、应用稻瘟病抗性基因提供理论指导。