9311与日本晴间一个杂种不育基因的鉴定与定位

以克服亚种间杂种不育来充分发掘亚种间杂种优势是提高水稻单产的一条有效途径。本研究,从一套以日本晴为背景,9311为供体的染色体片段代换系中鉴定出一个系T9424,其与日本晴配置的F₁植株小穗与花粉育性较双亲显著降低,双亲间存在不亲和。重测序结果表明T9424在第1、第4和第5染色体上导入9311片段。日本晴/T9424 F₂群体内单株基因型及育性鉴定结果表明,T9424与日本晴间杂种不育基因位于第5染色体上。利用F₂群体内790株单株将该杂种不育基因定位于第5染色体分子标记PSM8与A14之间110kb的物理区段内。对日本晴/T9424 F₁植株花粉与胚囊育性鉴定结果表明该杂种不育基因同时控制雌、雄配子败育,将该基因暂命名为S39(t)。相关结果有助于加深对水稻亚种间杂种不育现象的认识,为该基因克隆及其育种利用奠定基础。     

控制籼粳稻杂种育性的广亲和基因成功分离

如何克服籼稻和粳稻杂种育性下降、结实率很低问题是水稻育种家们几十年来苦苦求索的。中国科学院院士、华中农业大学教授张启发带领的研究团队最近在这一领域取得重大进展，发现并成功分离克隆控制水稻籼粳杂种育性和广亲和性状的主效基因，命名为S5。该研究成果在水稻品种改良中具有重大应用前景。     

我国成功分离出控制籼粳稻杂种育性的广亲和基因

如何克服籼稻和粳稻杂种育性下降、结实率很低问题,是水稻育种家们几十年来一直探索的难题。中国科学院院士、华中农业大学教授张启发领衔的研究团队在这一领域取得重大进展,发现并成功分离克隆一个控制水稻籼粳杂种育性和广亲和性状的主效基因,命名为S5。该研究成果在水稻品种改良中具有重大应用前景。     

低温敏核不育系与光温敏核不育系杂交后代育性遗传的初步研究

go543S是低温诱导花粉不育的隐性核不育水稻,农垦58S是长日高温诱导花粉不育的隐性核不育水稻。为了研究诱导花粉不育条件相反的隐性不育基因之间的关系,用低温敏核不育水稻go543S与光温敏核不育水稻农垦58S以及由农垦58S衍生的光温敏核不育系7001S、培矮64S、长选3S配制4个杂种F₁,结果表明在自然长日高温、短日低温和不同人工光、温处理条件下杂交F₁的花粉均为不育,自交结实率为0,没有像go543S或农垦58S的育性转换期。分别用go543S、农垦58S作父本与杂种F₁回交,回交组合中像父本具有育性转换期的不育株的比例约50%,与杂种F₁一样的终生不育株约50%,符合隐性基因回交1∶1的分离比。     

不育临界温度值不同的增矮64S近等基因系选育

采用人工控制的系列温度条件，对光温敏核不育水稻培矮64S－5株系的高世代自交（近交）群体进行单株雄性育性鉴定与系统选择，再经10代自交纯化，获得一套不育临界温度分别为23℃、24℃、26℃和28℃的培矮64S近等基因系。这套材料对研究水稻两用核不育系不育临界温度高低的遗传规律和花粉的育性温度控制机理有重要意义，其中不育临界温度为23℃的培矮64S具有较好的不育稳定性和遗传纯合性，可直接应用于两系杂交水稻生产。     

水稻广亲和基因S5-n的功能标记开发及其应用

广亲和基因S5-n是能够恢复籼、粳杂种育性的基因,利用常规育种方法回交转育广亲和基因需要通过配组杂种F₁,根据F₁的育性判断和选择S5-n,选育周期长,方法繁琐。因此,在广亲和遗传改良和聚合育种中需要寻找一种快速、简便的广亲和基因检测方法。本研究根据水稻广亲和基因和籼粳S-5等位基因序列存在136 bp缺失的特征,设计了InDel标记S5136。前人研究已经明确02428、Dualr、CPSLO17具有S5-n,分子标记S5136 PCR扩增这3个材料的带型为缺失带型,而不携带广亲和基因S5-n的材料的带型为非缺失带型。利用该标记对3037与02428的F₂群体分析表明,该标记能准确区分S5-n、S5-i纯合及杂合基因型,标记基因型符合1∶2∶1比例,没有发生偏分离现象。利用该标记从554份水稻品种资源(O. sativa L.)和27份普通野生稻(O. rufipogen Griff.)以及24份江淮流域杂草稻资源中筛选出具有缺失带型的资源材料13份,并对其PCR产物测序证实为S5-n,对Kasalath的广亲和性进行了初步验证;从20份02428的高世代育种材料中,筛选到携带广亲和基因S5-n的恢复系2份。该标记可以用于S5-n基因资源筛选、分子标记辅助选择育种和培矮64S为母本的杂交种种子纯度鉴定。     

水稻雌性不育分子机理研究进展

育性是水稻的关键农艺性状,其发生机理和遗传基础是发育生物学的研究热点。不育可分为雄性不育和雌性不育。雌性不育由于性状难鉴定、突变体难获得及内部机制复杂等原因,其研究远远滞后于雄性不育。近年来,由于水稻雌性不育突变体的不断发现及分子生物学研究手段的快速进步,一批控制水稻雌性不育的基因相继被定位和克隆,为揭示水稻雌性不育发生机理奠定了基础。本文综述了近二十年来水稻雌性不育分子遗传机理的有关研究进展,主要包括杂种不育基因,影响胚珠发育、细胞分裂和花器官发育的基因,以及转录组等方面的研究,以期加深对水稻雌性不育的认识,促进对水稻雌性不育的探索和利用。     

不育临界温度值不同的培矮64S近等基因系选育

采用人工控制的系列温度条件,对光温敏核不育水稻培矮64S-5株系的高世代自交(近交)群体进行单株雄性育性鉴定与系统选择,再经10代自交纯化,获得一套不育临界温度分别为23℃、24℃、26℃和28℃的培矮64S近等基因系。这套材料对研究水稻两用核不育系不育临界温度高低的遗传规律和花粉的育性温度控制机理有重要意义,其中不育     

应用分子标记辅助选择培育抗稻白叶枯病光敏核不育系3418S

分子标记辅助选择(MAS)因其对目标基因的快速准确选择为回交育种提供有效工具.本研究以回交转育为基础,逐代用分子标记检测导入广谱抗白叶枯病基因Xa21,在保持光敏核不育系3418S原有优良性状和稳定育性的基础上,增强其抗白叶枯病的能力.育成抗白叶枯病的籼型光敏核不育系3418S.其抗性达到了IRBB21的抗性水平,且保持了3418S的     

栽培稻(Oryza sativa L.)亚种间F1花粉不育基因S-a的精细定位及克隆

水稻籼粳亚种间存在着强大的杂种优势,但杂种育性普遍偏低成为这一杂种优势利用的主要障碍.研究证明,花粉不育是导致杂种不育的主要原因之一.张桂权和卢永根等(1987-1994)鉴定了6个花粉不育基因座位(S-a,S-b,S-c,S-d,S-e和S-f).其中S-a基因座位已被庄楚雄等(1996)初步定位在水稻第一染色体着丝粒附近.本论文是在此基础上,利用美国Cornell大学、日本RGP构建的水稻高密度遗传图和日本构建的BAC/PAC物理图及其基因组测序资料,对S-a作进一步的精细定位,建立了包含该基因的TAC重叠群,并通过序列分析发现S-a候选基因,为分离鉴定S-a基因及研究该基因在水稻杂种不育中的分子作用机理打下了基础.本研究主要结果如下1. 构建了台中65(含S-aj) 及其近等基因系TILS4(E4,含S-ai )杂交的F2群体,观察了706株F2个体的花粉育性分离状况.其中可育株367株,半不育株339株,分离比为1∶1.2. 利用前人筛选的多态性标记R2159、R1928和本研究新获得的多态性标记GR2、GR1、AR1、D2.3M、D1.5S、F12M1,用706株F2群体对S-a进行了的精细定位.结果表明S-a与分子标记R2159、GR2、GR1、AR1、R1928、F12M1、D1.5S和D2.3M之间的遗传距离分别为2.07cM,1.21cM,0.65cM,0.42cM,0.42cM,0.45cM,0.14cM和0cM.与S-a紧密连锁的5个分子标记(<0.5cM)分布在S-a两侧,其中D2.3M为S-a的0cM标记.依据该区域物理距离对遗传距离的平均换算值200kb/cM,将基因定位在约30kb范围内.3. 构建了籼稻广陆矮4(含S-aj)、粳稻台中65(含S-aj)和S-ai近等基因系(E4)的基因组TAC文库,各文库分别包含12万、10万和11万平均大小为43kb的克隆,各文库覆盖率平均约达10倍水稻基因组大小.依据定位结果,用覆盖S-a的100kb范围内所设计的单/低拷贝片段为探针,筛选粳稻台中65、籼稻广陆矮4和不育近等基因系E4的TAC基因组文库,构建了基于TAC克隆的S-a座位的物理图.4. 根据基因序列分析,在与S-a座位完全连锁的标记D2.3M两旁30kb范围内发现了3个开放读码框,其中一个是具有bHLH结构域的转录因子,一个是N端有DENN结构C端有8WD40重复的转录因子,另一个是丝氨酸/苏氨酸型的蛋白激酶.本研究将其定为S-a的候选基因,分别进行基因序列及其表达的分析.5. 用特异引物进行RT-PCR,从台中65和E4小穗RNA中扩增出HLH转录因子的cDNA片段.测序分析表明该片段与预测的外显子结构一致.利用RT-PCR和Southern杂交证明该bHLH在E4和T65的幼穗部表达,但表达量很低.同时进行的RT-PCR也证明WD40重复的转录因子在E4的幼穗中表达.8WD40重复的转录因子和蛋白激酶基因的进一步测序和基因表达分析工作正在进行中.     

中国科学家阐明Boro II型水稻细胞质雄性不育和育性恢复的分子机理

自从20世纪70年代中国成功实现杂交水稻三系配套以来,不少学者致力于水稻细胞质雄性不育及育性恢复的机理研究。近年来,国内外科学家已定位和克隆了控制细胞质雄性不育和育性恢复的基因。2006年华南农业大学刘耀光研究组在《ThePlantCell》上发表论文揭示:BoroII型水稻细胞质雄性不育由线粒体编码的细胞毒素肽引起,两个含PPR蛋白基因中的任何一个均可破坏或降解细胞毒素肽使植株育性恢复,从而在分子水平解释了BoroII型水稻细胞质雄性不育及育性恢复性的机理。这是中国科学家对植物细胞质雄性不育及育性恢复研究的最新贡献。     

Conservation of powdery mildew resistance genes in three composite cross populations of barley

Summary Barley powdery mildew was used as a model to evaluate the potential of barley composite cross populations for conservation of disease resistance. The objective was to determine if increases in resistance to powdery mildew could be detected over periods of time in composite cross populations developed in California, where the disease might have had a selective influence on the populations, and the same populations grown in Montana, where no selective influence of powdery mildew was expected. Four isolates of Erysiphe graminis f. sp. hordei were used to monitor the frequencies of plants with specific mildew resistances through early, intermediate and late generations of three composite cross populations (CCII, CCV, CCXII) grown at Davis, California, and Bozeman and Moccasin, Montana. Changes in frequencies of plants resistant to the four isolates were observed between generations in all populations from the three locations. Trends in the frequencies of resistance are discussed in relation to selection pressure applied by E. graminis. It is suggested that associations with gene complexes other than resistance to E. graminis might help to explain the increased resistance observed in these studies.This research was funded in part by U.S. Agency for International Development Contract No. AID/DSAN-C-0024. The authors are grateful to Dr A. L. Kahler for seed of the composite cross populations and to Dr J. G. Moseman for the powdery mildew cultures.Cooperative investigations of the Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture; the Department of Plant Pathology, Montana State University; and The Montana Agricultural Experiment Station. Journal Series Paper No. 1381 of the Montana Agricultural Experiment Station.     

基于文献计量的巢湖农业面源污染概况分析

为了解巢湖农业面源污染的研究进展,明确该领域的研究现状和热点,以CNKI、维普、SCOPUS数据库为基础,采用文献计量的方法对巢湖农业面源污染主题的文献进行检索。结果表明：巢湖流域治理方向的发文量最多,其中大多数是从源头控制、中间拦截、末尾治理定性叙述的,模型和现状的关注度也比较高,主要参考国外通用模型进行验证及负荷估算等。安徽农业大学和合肥工业大学等机构为巢湖该领域发展做出很大贡献;马友华团队等是该领域的核心团队,主要发文期刊有《中国农学通报》、《安徽农学通报》、《水土保持学报》、《环境科学学报》等。由此发现,巢湖流域的研究热点集中在治理方向,其中定性叙述治理措施文献偏多,定量研究治理效果和生态补偿标准的确定是未来的一个发展方向,模型的创新性有待于提高。     

基于文献计量分析中国蔬菜农药残留的研究概况

为了了解中国蔬菜中农药残留的研究热点、概况及进展,以中国知网的《中国学术期刊网络出版总库》为检索对象,采用文献计量学方法,从年度载文量、发文作者及主要产出机构、基金项目、下载量及被引频次等方面对1994—2013年间中国蔬菜中农药残留相关研究文献进行统计分析。结果表明：这20年间发表的相关文献量基本呈逐年上升趋势;沈阳农业大学、潍坊出入境检验检疫局、西北农林科技大学、广东省深圳市无公害农产品质量监测检验站、农业部农产品质量安全监督检验测试中心等研究或检测机构是中国蔬菜中农药残留研究的主体;目前中国蔬菜中农药残留研究热点是农药残留检测技术。该领域论文的下载率达到99.9%,表明蔬菜中农药残留问题受到普遍关注。     

光合作用信号途径调控陆地棉矮化的机理研究

【目的】了解光合作用信号途径基因调控陆地棉矮化的机理。【方法】以现蕾期陆地棉矮化突变体LA-1及其近等基因系LH-1茎尖为材料,通过同位素标记相对和绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation, i TRAQ)结合液相质谱串联(LC-MS/MS)的定量蛋白质组学技术及定量反转录-聚合酶链式反应(Quantitative reverse-polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术,分析两种材料中蛋白水平及m RNA水平基因表达情况,并通过生理生化方法检测两种材料光合能力差异。【结果】光合作用信号途径差异表达蛋白PsbO、PsaE、PsaH、PetF-1、PetF-2在LA-1中表达量下调,PetC和delta表达量上调。m RNA水平,除delta基因在两种材料中表达量无显著差别外,其它基因与蛋白水平具有同样的表达趋势。现蕾后,LA-1的净光合速率(P_n)、气孔导度(Cond)显著小于LH-1,蒸腾速率(Tr)极显著小于LH-1,而胞间CO2浓度(Ci)无显著差异。与LH-1相比,LA-1的实际光化学效率(Y_Ⅱ)、光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的潜在活性(F_v/F_0)显著减少,叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)显著增大。【结论】陆地棉矮化突变体LA-1的矮化与光合作用信号途径存在相关性,为进一步研究LA-1矮化的分子机理及棉花的矮化育种提供基础。     

温度对小果博落回种子萌发的影响与血根碱合成基因表达分析

博落回属植物属于罂粟科,包括两个种:博落回Macleaya cordata (Willd.) R. Br.与小果博落回Macleaya microcarpa (Maxim.) Fedde.。博落回属植物中含有一些重要的药用活性成分。一些包含博落回提取物的产品广泛用于饲料添加剂和其他领域。当前对于博落回属植物资源的研究主要集中于博落回,而对小果博落回资源的研究较少。主要是由于小果博落回无菌苗较难获取,使得遗传转化等方面的研究很难进行。本研究在5个不同温度下筛选出小果博落回最优的萌发温度,并且分析了3个不同时期的小果博落回无菌苗中血根碱合成相关基因的表达情况。除此以外,还比较了同一时期的小果博落回与博落回的根、茎、叶组织中的血根碱合成相关基因的表达情况,为下一步小果博落回的资源开发提供了前期研究基础。     

拟南芥SB10基因在耐盐中的功能研究

为了研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能,我们利用CRISPR/Cas9技术构建载体敲除SB10基因,对转基因植株进行筛选成功获得SB10基因沉默的突变体材料。本研究通过观察突变体根长及萌发率等表型,测定突变体植株脯氨酸含量相关的抗逆生理指标,研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能。结果显示:NaCl胁迫下,sb10突变体的根长和萌发率明显高于野生型拟南芥,sb10突变体拟南芥植物体内脯氨酸含量明显高于野生型拟南芥。说明SB10基因功能的缺失可提高拟南芥植株的耐盐能力。该研究为SB10基因参与拟南芥植株耐盐中的分子作用途径及分析提供线索。     

气相色谱法测定稻谷中三环唑的不确定度分析

采用气相色谱法对稻谷中三环唑残留量的不确定度进行评估。根据JJF 1135—2005化学分析测量不确定度评定和JJF 1059.1—2012测量不确定度评定与表示中的相关规定,对测定过程中可能引入的不确定度进行分析和评估,建立了测定稻谷中三环唑残留量不确定度评定的数学模型,分析不确定度的主要来源,并将各分量进行合成。得出当稻谷中三环唑的量为0.262mg/kg时,其扩展不确定度为0.020 mg/kg (k=2)。     

基于文献计量学的农业生态荟萃分析的研究进展

为了解荟萃分析在农业生态学科研中的发展和应用,提供相关研究参考,以“meta”作为关键词获取有效文献718篇,利用CiteSpace可视化软件和Web of Science(WOS)文献分析工具进行量化。结果表明,农业生态荟萃分析的国际发文总量呈显著增长;美国加州大学戴维斯分校、中国农业大学、中国科学院、中国农业科学院、荷兰瓦赫宁根大学在农业生态荟萃分析领域有较高的国际影响力。荟萃分析在农业生态的研究主题多样化,农田管理措施、土地利用方式变化、气候因子变化对生物多样性、温室气体等的生态环境效应评估和碳氮养分循环的动力学分析,以及不同生态系统之间的变化、互作差异比较等是现阶段的主要应用领域。荟萃分析作为农业生态学研究的重要工具,为大尺度综合性研究提供了验证假说和发展新理论的新途径,但目前简单荟萃研究仍难以完全满足实际工作需求,基于大数据融合、机器学习模型算法和专家知识评估等的综合荟萃分析将是未来研究的重点。     

马铃薯晚疫病菌应答WRKY基因的结构功能预测与植物表达载体构建

WRKY是一类广泛参与高等植物各种抗逆调控活动的转录因子,可以通过激活下游相关信号转导途径调节自身的应激反应,进而增强植物抗逆性。本研究通过RNA-Seq从马铃薯(Solanum tuberosum)中筛选出一个晚疫病菌诱导WRKY转录因子基因StWRKY。采用RT-PCR技术获得该基因CDS全长,并对其进行序列分析及结构功能预测。根据StWRKY蛋白序列进行同源性搜索,得到与其蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列,使用MEGA7软件对St WRKY蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建了系统进化树。利用在线工具ProtParam对StWRKY进行氨基酸理化性质分析;利用SMART在线工具进行蛋白序列分析;利用SWISS-MODEL在线工具和PredictProtein在线平台分别对StWRKY蛋白二级结构和三级结构进行分析。结果表明,StWRKY核苷酸序列CDS全长为957 bp,编码含318个氨基酸的蛋白质,预测蛋白分子量为36.17 k D,等电点为6.49。既不是分泌蛋白也不是膜蛋白,未发现跨膜区、信号肽和复合螺旋区。StWRKY三维空间结构主要由无规卷曲以及β-折叠组成。通过XcmⅠ酶切、连接将StWRKY装载到pCXSN载体上,构建了该基因的超表达载体pCXSN-StWRKY。StWRKY基因的克隆,为进一步从分子水平上验证其抗晚疫病的生物学功能以及揭示马铃薯生物胁迫抗逆机制奠定基础,并为马铃薯抗病育种提供新的基因资源。