转C_4基因水稻的研究现状及展望

水稻是世界重要的粮食作物之一,是人类赖以生存的一种食物。水稻作为一种C3植物,较低的光合速率限制了水稻的产量。因此,通过提高水稻的光合速率增加水稻产量尤为重要。本综述主要综述了C_4植物的光合特征、转C_4基因水稻的提出、转C_4基因水稻的生理特性变化、转C_4基因水稻的叶片结构特征及其在水稻遗传育种中的应用,以及对转C_4基因水稻的前景进行了展望。     

ATP是构建类似C4水稻的重要限制因素

为了分析ATP是否是转PEPC+PPDK基因水稻或转 PEPC+PPDK+ME基因水稻CO2浓缩过程的限制因素,以原种和不同转C4光合酶基因水稻为材料,测定了C4光合酶活性、光合速率以及活性氧代谢有关指标,结果表明:原种中具有全套的C4光合酶,但活性很低,而不同转C4光合酶基因水稻高表达了相应的C4酶活性.在高光条件下,与原种相比较,转PPDK基因水稻的光合速率未增加;转ME基因水稻的光合速率降低了6.1%;转PEPC+PPDK双基因水稻与转PEPC基因水稻相近.ATP和ATP激活剂NaHSO3处理后,可显著提高转PEPC+PPDK双基因水稻和转PEPC+PPDK+ME基因水稻的光合放氧速率,达到玉米的80.7%,显现出类似C4的光合特点,表明ATP是构建类似C4水稻的重要限制因素.光氧化条件下,转PEPC+PPDK+ME基因水稻的耐光氧化能力得到进一步的增强.这些结果为构建C4水稻提供了技术途径.     

部分抗病虫及品质相关基因在水稻核心种质资源中的分布

为了更好地发挥水稻核心种质资源在水稻育种中的作用,本研究分析了抗稻瘟病基因Pi1、Pi2、Pi25、Pigm,抗稻飞虱基因Bph14、Bph15、Bph9,中等直链淀粉含量基因Wx及香味基因Fgr在264份水稻核心种质中的分布情况。共检测到含有上述有利基因的材料64份,其中同时含有2个有利基因的材料5份。每种类型的基因在水稻核心种质资源中的分布频率差异很大,抗稻瘟病基因的分布频率为13.3%,而香味基因的分布频率仅为2.7%。抗稻瘟病基因Pi2在水稻核心种质中的分布频率最高,没有检测到含有Pigm和Bph14的种质材料。本研究为发挥水稻核心种质资源在水稻抗性及品质育种方面的作用具有指导意义。     

水稻第11染色体抗稻瘟病基因研究进展

随着稻瘟病抗性基因的不断发掘与分离克隆,抗病基因在水稻基因组遗传图谱和物理图谱的分布及不同类型抗病基因的结构特点逐渐明了。目前鉴定的水稻抗稻瘟病基因主要分布在除第3染色体以外的其余染色体上,其中第11染色体上分布的稻瘟病抗性基因数目至少有24个。此文概述了水稻抗瘟病基因在基因组的分布和抗性基因的结构特点,重点介绍了水稻基因组第11染色体稻瘟病抗性基因的定位、克隆以及抗病基因类似物和抗性基因在该染色体上的分布特点,并对稻瘟病抗性基因在水稻育种中的应用提出了展望。     

转bar基因水稻的研究与应用

近年来随着杂交育种技术的应用,水稻的产量不断提高,品质也得到改善,但田间杂草与水稻争夺阳光、水分及养料仍是造成水稻产量下降的主要因素。利用基因枪法、农杆菌介导法和花粉管通道法将具有除草剂抗性的bar基因转入水稻品种中,可有效解决田间杂草和水稻竞争的问题,因为这种基因编码的酶可将除草剂分解掉,却不伤害水稻。尽管bar基因的导入使转基因后代存在着遗传不稳定或基因沉默等问题,但其生理表现、农艺性状和营养品质方面与起始品种比较基本没有差别,因此培育具有bar基因抗性的水稻品种是解决田间杂草问题,提高水稻产量的有效方法。     

水稻标记基因材料的征集、整理和利用

水稻标记基因材料是一种特殊类型的稻种资源,在水稻连锁遗传研究与育种实践中具有重要作用,本文简要回顾了国内外对水稻标记基因材料的研究概况.初步报道了近几年笔者对水稻标记基因材料的征集和整理进展。     

用mRNA差异显示法分离水稻抗白叶枯病相关基因

水稻抗病相关基因的克隆和功能研究有助于阐明水稻抗病性的分子机制。根据对水稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)抗性基因Xa21和Xa1功能的研究^[1,2],水稻抗白叶枯病基因与白叶枯病菌无毒基因互作后,激活下游一系列防卫反应基因的表达。除抗病基因外,水稻中参与对白叶枯病抗性的调控基因和防卫基因有哪些？它们在结构和表达调控上与其他植物的调控基因和防卫基因有何异同？均不很清楚。ｍRNA差异显示技术(mRNA differential display, DD)是近年发展起来的一种用于研究诱导表达基因的有效方法^[3~6],已成功用于动物细胞及肿瘤发育的特异基因的鉴定和克隆,在分离水稻差异表达基因方面也有不少成功的报道^[7~9],这为我们在水稻白叶枯病上开展类似工作提供了理论依据。     

水稻抽穗期基因研究进展

抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一,它对于水稻适应不同的栽培地区和耕作季节是至关重要的。近年来,在水稻抽穗期基因的发掘、定位、克隆及作用机制等方面,特别是QTL研究方面取得较大进展。在此,回顾了水稻抽穗期基因/QTL的定位和克隆,阐述QTL的互作及与主基因的等位性关系,并通过和拟南芥模式植物的对比进一步阐述了水稻开花的分子机制,为研究禾本科植物的抽穗期基因提供了有意义的启示。旨在为中国水稻抽穗期基因遗传以及在育种上的应用提供理论依据。     

水稻细胞质雄性不育恢复基因定位及相互关系研究进展

此文综述了水稻细胞质雄性不育恢复基因的分子定位研究成果,回顾了前人关于存在于第10染色体上的恢复基因之间相互关系的研究与探讨,并结合水稻细胞质雄性不育特点及分子机理论述了恢复基因的关系,以期为深入研究水稻细胞质雄性不育机理和应用水稻杂种优势提供参考。     

水稻抗稻瘟病基因的定位与克隆研究进展

摘 要：稻瘟病是水稻最主要的病害之一,对世界水稻生产和粮食安全带来了极大的影响。克隆和利用稻瘟病基因被认为是最为经济、有效和环保的策略。本文综述了近年来水稻抗稻瘟病基因定位与克隆、抗瘟基因的分子结构特点等方面取得的研究进展,同时对抗瘟基因在水稻抗病育种中的应用提出了展望。     

水稻抗稻瘟病基因Pi-k~h的分子检测

水稻稻瘟病抗性基因Pi-kh对不同地区的稻瘟病菌表现出较广谱的抗性,被广泛应用于水稻抗稻瘟病育种。为明确稻瘟病抗病基因Pi-kh在水稻新品系中的基因型及分布情况,以期为水稻新品种选育提供抗性亲本,利用稻瘟病抗病基因Pi-kh的功能标记对184份水稻新品系进行分子标记检测分析。结果表明,在184份材料中,含抗病基因Pi-kh的材料106份,其中86份为基因型纯合体,20份为基因型杂合体,二者所占比例为65.76%。这些材料为培育抗稻瘟病优良水稻品种提供了抗病基因。研究结果可为水稻抗稻瘟病的分子标记辅助育种提供帮助。     

水稻抗旱生理生化及其相关基因研究进展

干旱胁迫是影响水稻生长发育的重要环境因素之一。水稻在干旱胁迫条件下,产生相应的生理变化并诱导特定相关基因的表达,这些生理变化与相关基因的表达减少了水稻在干旱胁迫条件下带来的伤害。选育抗旱新品种不但可以节约水资源,而且有利于提高水稻产量。该文对水稻抗旱生理生化机制和抗旱基因的最新研究进行阐述,为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供理论依据。     

全世界共200000份水稻突变体可供科学研究

全世界科学家们正在建立转基因水稻库,目的在于理解组成水稻基因组的57000个基因的功能。国际水稻功能基因组协会最近公布大约有200000份水稻突变体株系可以利用,这些突变基因覆盖了水稻图谱中近一半的已知功能基因。     

品种信息

科学家培育出节水新型水稻一个国际科学家研究团队培育出了新型水稻———Hardy水稻,与其他谷类作物相比,Hardy水稻能更有效地节水,且产量更高。美国维吉尼亚生物资讯研究所的安迪?皮埃尔一直同印度、印尼、以色列、意大利、墨西哥及荷兰的同行研究Hardy基因,他们给Hardy基因定性且使用它,研究显示,Hardy基因能改善水稻的主要特征,有助于水稻更有效地使用水。     

日本研究发现能防治水稻褐飞虱的基因

<正>据媒体报道,日本农业生物资源研究所日前宣布,研究人员确定了水稻体内一种能防治褐飞虱的基因,从而有望开发出抵抗这种虫害的水稻新品种。褐飞虱自古以来严重危害日本的水稻生产。但研究人员发现,产于印度的水稻不会遭褐飞虱危害,因为印度产水稻含一种名为BPH26的基因。他们将这种基因植入日本产水稻,发现     

水稻基因OsATS的克隆及功能鉴定

植物胚胎特异性蛋白ATS3和植物的渗透胁迫响应有密切关系,本文对水稻OsATS基因的抗逆相关功能进行了初步研究。qRT-PCR检测发现,水稻在盐胁迫后OsATS基因表达量显著增加。构建OsATS基因过表达载体,转化拟南芥植株,抗逆性检测表明, OsATS基因的过表达可以显著提高拟南芥在萌发阶段和成株阶段的耐盐性。随后将过表达载体p1300-35S:OsATS和RNA干涉载体pTCK303-OsATS-RNAi转入水稻,抗逆性分析表明,OsATS过表达水稻株系在萌发阶段和苗期的耐盐性显著提高,而OsATS基因RNAi水稻株系耐盐性则明显下降。qRT-PCR和生理指标检测表明,OsATS基因的表达可能通过调节OsP5CS1、OsLEA3-1、OsPDH基因的表达,调控了水稻细胞中的脯氨酸、LEA蛋白质含量,进而影响了水稻植株整体的耐盐性。本研究初步揭示了OsATS基因的抗逆功能,后续可通过调整该基因的表达量,改良水稻的抗逆性。     

韩国研究小组揭开水稻基因之间相互作用之谜

据韩国媒体报道，韩国延世大学教授李仁锡（音译）领导的研究小组首次揭开了全球四大粮食作物之一的水稻基因之间相互作用之谜。研究小组称：水稻有4万多个基因，他们已对其中的2万个基因进行了分析，并绘制完成揭示基因之间相互作用的“水稻基因网络图谱”。在这一过程中，他们还发现对水稻免疫系统产生核心作用的三个基因。     

水稻抗褐飞虱基因及其利用现状研究

褐飞虱是危害水稻生产最重要的虫害之一.自20世纪70年代以来,国内外相继开展了水稻褐飞虱抗性基因的发掘工作.迄今已确认和报道的水稻抗褐飞虱基因共27个,其中16个为显性基因,11个为隐性基因,至少定位了19个褐飞虱主效抗性基因.针对目前水稻抗褐飞虱育种存在的问题,结合稻褐飞虱生物型、水稻品种的遗传背景及生态适应性,本文综述了水稻抗褐飞虱基因资源的鉴定、其分布特点以及水稻品种对褐飞虱的抗虫机制,简述了抗褐飞虱基因的育种利用现状,讨论了抗褐飞虱育种中存在的问题及其应用前景.     

水稻类甜蛋白基因家族鉴定及表达的初步分析

本研究鉴定水稻基因组中类甜蛋白(TLP)家族基因,并对部分基因的组织表达特异性进行研究,为开展水稻类甜蛋白基因功能及分子进化机制研究提供基础。基于水稻基因组数据库,通过生物信息学方法对候选的47个水稻类甜蛋白基因家族成员进行鉴定、聚类及结构功能分析,通过q RT-PCR技术,检测14个Os TLP基因在LTH及其近等系水稻幼苗的叶片、根、叶鞘和花穗中的时空表达水平。基因和蛋白结构分析表明,Os TLP基因有5种结构类型,蛋白保守氨基酸基序高度一致。聚类分析显示,水稻类甜蛋白基因归属10个进化组,分布于12条染色体上,其中成员最多的进化组Ⅴ中的基因主要来自3号和12号染色体。q RT-PCR结果显示,14个Os TLP在6个品种水稻根、叶鞘、叶片和花穗中相对表达水平不同,多个基因在根中有较高的基础表达。本研究为进一步研究TLP家族在水稻生长发育和对抗胁迫中的作用提供了理论基础。     

不同节间伸长期水稻长穗颈基因对内源激素含量的调节

为探索长穗颈基因促进水稻上部节间伸长的生理机制,以分别携有长穗颈基因euil、eui2和野生型基因E以的水稻协青早不育系和保持系为材料,测定了在不同节间伸长期不同器官内源GA、ABA和IAA的含量变化。结果表明：在最上节间剧烈伸长前,携有eui基因的水稻内源GA含量在不同的器官里都剧烈增加。内源ABA含量在节间里也表现相同的趋势,携有eui基因水稻的GA与ABA含量的比值显著高于E以基因的水稻．携有eui2基因水稻的内源激素含量及GA与ABA含量的比值介于euil和Eui基因之间。可见eui基因主要是通过在不同器官里产生大量的GA来促进上部节间的显著伸长,其中euil基因在促进上部节间伸长方面强于eui2。而IAA促进上部节间伸长方面作用不显著。