转甘蔗pepc基因籼稻恢复系N175的遗传学分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)是C4双羧酸循环途径中CO2固定初始反应的一种酶,在该酶作用下,C4植物的光合速率,特别是在强光高温条件下,明显高于C3植物.甘蔗属于禾本科甘蔗属,为C4作物之一.本研究对转甘蔗pepc基因水稻恢复系N175的转基因后代进行遗传学分析,Southern blot检测结果表明,甘蔗pepc基因已经整合到水稻恢复系N175基因组中,在一些转基因株系中,甘蔗pepc基因以单拷贝的方式整合到杂交水稻恢复系N175的基因组中.对转甘蔗pepc基因的水稻恢复系N175株系进行光合效率分析,结果表明转基因株系的光合效率显著高于非转基因对照.在转基因株系中,最高的光合效率为26.50μmol·m-2·s-1,与非转基因对照相比,光合效率提高了106%,说明甘蔗的pepc基因在一定程度上可以提高转基因水稻的光合效率.     

我国科学家显著提高水稻基因组编辑效率

<正>6月12日,中国水稻研究所王克剑课题组和中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋课题组合作开展的研究结果在线发表于《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。该研究显著提高了CRISPR-Cas9-VQR系统在水稻中的基因组编辑效率。CRISPR-Cas9系统已经广泛应用于基因组编辑。但是该系统在进行基因组编辑时,除需要特异识别靶序列之外,还需要特异识别一段NGG的邻近     

禾本科V-ATPase基因家族与全基因组加倍关联的适应性进化分析

V-ATPase在植物适应逆境中起着非常重要的作用,本研究以重要模式植物拟南芥V-ATPase相关基因为目标序列,通过在6个禾本科植物(水稻,大麦,玉米,高粱,谷子和二穗短柄草)基因组中进行比较分析,揭示该基因家族扩增机制和适应性进化进行研究。分析发现,七个不同的植物基因组虽然经历了不同全基因组加倍,其中谷子与玉米加倍关联的基因数量最多,但V-ATPase基因数量在每个基因组非常相近,尤其是禾本科中玉米相对其它物种多一次单独的特异性加倍,然而这一基因家族数量并未增加,这表明全基因组加倍虽然在一定程度上使得家族基因扩增,但是基因丢失可能也维持了该基因组的剂量;对七个基因组中的161个V-ATPase基因进行motif分类确定,不同物种基因组中的motif结构不同,拟南芥和水稻中c-亚基相关的基因数量最多;系统发育分析发现,拟南芥基因和水稻基因进化相对较快,并且在拟南芥中这一基因家族有3个基因簇,它们与基因的串联重复加倍有关联;适应性进化分析揭示B-亚基相关的基因在进化过程中受正选择压力影响进化。     

我国科学家显著提高水稻基因组编辑效率

正近日,中国水稻研究所王克剑课题组和中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋课题组合作开展的研究结果在线发表于《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。该研究显著提高了CRISPR-Cas9-VQR系统在水稻中的基因组编辑效率。CRISPR-Cas9系统已经广泛应用于基因组编辑。     

我国科学家发现水稻黄绿叶突变基因

<正>水稻黄绿叶突变体ygl1具有较高光合效率和较强的耐受光抑制能力。找到黄绿叶ygl1的突变基因,就可以有针对性地开展一些水稻高光效生理方面的研究。在国家     

水稻光叶突变新基因的克隆和亚细胞定位

水稻叶片表皮毛突变体是研究单子叶植物细胞分化和水稻品种改良的重要材料。本研究对T-DNA标签技术获得的水稻光叶突变体(单隐性核基因控制,稳定遗传)进行田间观测和扫描电镜观察,以分析突变体叶片毛状体类型和分布特征;并采用DNA-Walking和RT-PCR方法定位并克隆该突变体基因,通过对该基因进行初步的生物信息学分析,构建绿色荧光蛋白融合载体,进行亚细胞定位。研究结果显示:突变体叶缘无毛,叶面毛状体缺失,缺失的毛状体类型主要为宏毛(即钩毛),但种子颖壳表面毛状体正常生长,是国内外尚未报道的一种新型的光叶突变体;对T-DNA标签插入序列进行相似性比对,确定插入位点,表明突变体候选基因在水稻第6号染色体上,通过基因克隆获得了c DNA序列,暂命名为GLL;生物信息学分析表明,GLL基因含有8个外显子,7个内含子,该基因的开放阅读框(ORF)有702 bp,编码233个氨基酸;对GLL蛋白结构域进行分析,发现该蛋白有一个PEX11保守结构域;系统进化关系表明,GLL与预测的水稻中PEX11-5同源性最高;亚细胞定位表明该基因在细胞核、细胞质和细胞膜中表达。本研究为解析水稻及单子叶植物中毛状体发育分子机制和进行水稻品种改良奠定了基础。     

水稻基因组测序动态资讯

20 0 0年 4月 ,孟山都公司公布了一项内部研究项目即水稻基因组测序计划 ;同时还宣布 ,孟山都公司打算将其水稻基因组数据库与国际科学界包括国际水稻基因组计划 ( IRGSP)的参与者们共同免费分享。 IRGSP是由来自世界各地的科学家们组织起来的国际机构 ,该机构同时宣布 ,它们已     

转C4光合基因水稻及其在育种中的应用

按光合作用途径可将植物分为C3植物、C4植物和CAM植物,由于C4植物在高光强、高温和高氧分压的条件下,比C3植物具有较高的光合效率,作物生理和育种学家就试图用C4光合途径改造C3作物,以提高主要农作物如稻、麦和大豆等光合生产力,但通过常规杂交的方法难以奏效。近年来,随着分子生物学的兴起和植物转基因技术的快速发展,许多与C4光合作用途径相关的关键酶PEPC、NADP-苹果酸(NADP—ME)和PPDK等一系列基因已从玉米、高粱和苋菜等C4植物中被克隆,对这些基因启动子序列分离、重组、转化及表达的研究,发现它们可以在C3植物中驱动外源基因并进行组织特异性表达,而且一系列C4型光合基因导入C3植物的成功报道。特别是获得高表达的转C4光合基因水稻,表现光合能力和种子产量显著提高,而且在光逆境的条件下,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性提高,从而有效地清除活性氧分子,表现耐光抑制(氧化)等。目前利用转C4光合基因水稻的育种研究也取得了重要进展,培育出携带C4光合基因的高光效水稻株系,在遗传上证明了常规育种和生物技术结合可以将转C4光合基因水稻中高表达的C4光合基因遗传给后代,获得高光效的超级稻,最后提出了本研究中尚需深入研究的问题。     

芸薹属植物PHYB基因的鉴定与比较分析

植物光敏色素B (PHYB)是一种可吸收红光/远红光的光受体,参与调控植物光形态建成、开花时间、种子萌发等生长发育过程。本研究在芸薹属白菜(AA)、甘蓝(CC)、甘蓝型油菜(AACC)、黑芥(BB)和芥菜(AABB)中鉴定了9个PHYB基因,其中芸薹属A基因组和B基因组中均只有1个PHYB基因,而C基因组中有2个PHYB基因。C基因组中定位在MF2亚基因组上的BoPHYB2和BnCPHYB2有较多的片段缺失。比较分析芸薹属PHYB基因上游调控序列发现这些PHYB基因中均有多种光调控元件,每个PHYB基因上游均有2个保守的G-box元件,在其两侧至少有2个SORLIP2元件。基于转录组测序数据,显示白菜BrPHYB基因在根、茎、叶、花和角果中以及在不同胚胎发育阶段均有表达。通过对全基因组已测序的芸薹属植物PHYB基因的鉴定、进化关系、启动子基序及基因表达等分析,对进一步深入研究芸薹属植物PHYB基因提供了理论依据。     

研究人员发现植物-真菌共生核心基因集

正陆地植物通过与称为丛枝菌根真菌(AM)的土壤真菌的共生关系,取得很大一部分矿质营养。尽管经过几十年的研究,构建这种关系所需的许多基因仍然未知。据悉,美国博伊斯汤普森研究所(BTI)的研究人员进行的一项新研究发现了植物与真菌形成共生关系的基因。随着广泛使用的基因组序列,研究人员能够比较50个植物基因组,以确     

不同回交世代渗入系抗旱性鉴定及孕穗期其光合参数分析

本实验以不同世代水旱回交渗入系BC3、BC4、4份旱稻品种和1份水稻品种为研究材料;比较孕穗期干旱胁迫条件下,不同材料间产量、生物量和经济系数的差异及光合参数与产量关系。研究结果表明,干旱胁迫条件下BC4代渗入系平均产量、生物量和经济系数显著高于水稻品种,与旱稻品种无显著差异;BC3渗入系群体平均产量、生物量和经济系数显著低于旱稻品种与水稻沈农265无显著差异,这表明BC4代在干旱胁迫条件下能更好使旱稻抗旱性和水稻的丰产性得到统一。光化学淬灭系数（qN）与产量和经济系数相关显著其相关系数为0.257和0.308;所有光合参数与生物量相关均不显著;光下最大叶绿素荧光（Fm）和最小叶绿素荧光（F0）与经济系数显著负相关,其相关系数为-0.257和-0.224。     

‘Y两优2号’叶片叶绿素含量QTL的定位

优化叶片叶绿素含量有利于提高冠层光合效率。第三期超级稻品种‘Y两优2号’(YLY2)是由父本‘远恢2号’(YH2)与母本‘Y58S’杂交而成的两系法杂交水稻。‘YLY2’与其父本‘YH2’叶片均具有低叶绿素含量的特性。为鉴定控制‘YLY2’叶绿素含量的关键基因,本研究以‘YLY2’构建的高世代重组自交系(RIL)为材料,利用基因组重测序方法构建了该群体的高密度遗传图谱;通过多年测量不同生长发育阶段的叶片叶绿素含量(SPAD)值,开展数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)定位。本研究鉴定出了控制叶片SPAD的15个潜在QTL,并确定了其遗传效应值。研究发现的15个QTL中有4个与以往的研究位于相似位点,同时也发现了全新QTL位点,为鉴定控制‘YLY2’叶绿素含量的关键基因提供了一定的科学依据。     

对低磷土壤有耐受性的水稻

水稻是亚洲很多地方的主要粮食作物。但该地区的水稻存在诸多问题,如产量低、磷肥供应有限、雨水栽培系统易受气候变化影响等等。在这项研究中,Sigrid Heuer及其同事报告了对一个被称为"磷缺乏耐受性-1"(PSTOL1)的基因(使水稻对缺磷产生耐受性)的定性。该基因存在于传统水稻品种Kasalath中,但在水稻参照基因组和其他     

流式细胞术测定苎麻基因组大小

苎麻属于荨麻科苎麻属,是目前非常重要的纺织原料,有着广泛的开发前景。为了更好地研究苎麻基因组信息,拟通过流式细胞术测定苎麻基因组大小。本研究以水稻(Oryza sativa)日本晴为内标,湘苎3号为待测样品,分别分离水稻和苎麻叶片细胞的细胞核,PI染色,用流式细胞仪对水稻和苎麻样品的PI发射荧光强度进行测定。通过比较水稻和苎麻样品的荧光强度的倍数关系,计算得到苎麻基因组大小,并采用外标法和内标法同时进行测定和计算。以水稻日本晴为外标,苎麻3号为待测样品,测得苎麻基因组大小为332.5 Mb,而用内标法得到的苎麻基因组大小为300.5 Mb,相比之下内标法测定的变异系数更低,更为准确。苎麻基因组大小的测定为苎麻基因组文库的建立及其基因组相关研究提供了理论指导。     

我国科学家完成糜子全基因组精细图谱

<正>近日,《自然-通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心张蘅研究组和朱健康研究组题为"The genome of broomcorn millet"的研究论文。该研究完成了糜子基因组精细图谱,为未来该作物的分子育种和功能基因组学研究奠定了基础;该研究还通过比较基因组和转录组分     

水稻长链脂肪醇氧化酶基因OsFAO结构分析及其进化研究

我们通过多年来的研究已证实在高等植物中也存在编码类似于工业酵母中长链脂肪醇氧化酶(FAO)的基因.本文对单子叶植物水稻FAO基因的结构、起源和进化进行了分析.利用拟南芥中FAO蛋白的氨基酸序列对水稻基因组进行tblastn及blastp搜索,结果显示在水稻基因组中存在4个FAO基因,1个位于2号染色体,命名为OsFAO1;另外3个在10号染色体上,分别命名为OsFAO2、OsFAO3和OsFAO4.其中位于2号染色体上的OsFAO1,基因由3个外显子和2个内含子组成;10号染色体上的3个FAO基因中,OsFAO3和OsFAO4为2个外显子和1个内含子组成,OsFAO2是由4个外显子和3个内含子组成.序列预测结果显示,OsFAO1编码跨膜蛋白的可能性更大.我们进一步对已知序列的各类原核(874种)和各类真核(包括20种真菌)的基因组进行了分析,发现FAO基因主要存在于真菌和陆生植物基因组中,而不存在于原核和藻类的基因组中.对陆生植物基因组中的FAO基因的分析结果表明水稻中OsFAO1基因序列相对原始.     

稻和玉米光合生理特性研究进展

光合作用是植物获得干物质的主要来源,氮素是调节植物光合作用的重要手段。综述了水稻不同植株部位、不同生育时期等内部因素以及光照、环境温度、CO2浓度等外部因素对水稻光合作用的影响,还综述了水稻光合产物的运输、分配和积累及与光合作用的关系,以及氮肥及调亏灌溉对玉米光合特性的影响,并从调节和控制光能转化效率方面对培育新的高光合效率作物品种前景进行了展望。     

低磷胁迫下陆地棉苗期根生物量相关性状全基因组关联分析

磷(phosphorus, P)是植物生长发育所必须的营养元素,低磷胁迫是制约棉花生长发育的重要因素之一。本研究以419份陆地棉核心种质为材料,对低磷胁迫下2个环境6个根生物量相关性状进行表型鉴定,基于366万个SNPs(single nucleotide polymorphisms)进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),筛选显著关联的SNPs位点并挖掘候选基因。结果表明,低磷胁迫下棉花根生物量性状具有广泛的遗传变异,其中根冠比(root shoot ratio, RSR)的变异系数最大(45.30%)。在2个环境下共检测到393个与根生物量性状显著关联的SNPs,这些位点主要分布于D02 (75个)、A08 (64个)和A07 (35个)染色体,其中28个SNPs在至少2个性状或环境中同时检测到。进一步筛选到13个候选基因,其中Gh＿A08G1889在E1环境中低磷条件下的根冠比(LP-RSR-E1)中检测到, A08:99606874(A/C)位于该基因外显子中并导致了非同义突变(Val/Leu),且该基因编码赤霉素响应蛋白G...     

cpt1基因与水稻根负向光性的关系

为了研究cpt1基因与水稻根负向光性运动的关系,探讨IAA横向运输与水稻根负向光性运动的关系。检测了外源试剂CaCl₂、EDTA以及IAA对水稻根的负向光性运动的效应,并采用RT-PCR的方法验证了不同外源试剂对cpt1基因表达的影响。结果表明,水稻根经光照24 h后,与对照相比,1 mg L^-1的CaCl₂和0.001 mg L^-1的IAA能明显促进水稻根负向光性的弯曲生长,1 mg L^-1的EDTA(CaCl₂的抑制剂)明显抑制水根负向光性的弯曲生长;cpt1基因的表达受上述外源试剂诱导,并表现与水稻根的负向光性生长呈明显的正相关性,推测IAA的横向运输及其运输载体CPT1蛋白对水稻根的负向光性运动具重要作用。     

籼型水稻SSR标记遗传连锁图谱的构建及偏分离分析

水稻是禾本科植物研究的模式植物,水稻分子标记连锁图谱是开展水稻分子生物学研究的重要前提.本研究利用两个优良的籼型水稻恢复系T219和T226衍生的202个重组自交系(RILs)作为作图群体,构建了水稻全基因组连锁图谱.图谱共包括181个简单重复序列(SSR)分子标记,图谱总长1 559.6 cM.该图谱与多数已经发表的图谱相比具有较好的一致性.同时检测到偏分离标记有33个,除第4、第7和第9染色体没有偏分离标记外,其余染色体都存在偏分离标记,绝大多数偏分离标记偏向于T226.