小麦品种早熟性研究进展

诸多研究表明：（１）温度和光周期是制约小麦抽穗和成熟的重要环境因子，它们通过Ｖｒｎ基因和Ｐｐｄ基因起作用，影响着穗分化的进程；（２）春化是冬性小麦品种抽穗结实的必经阶段，低温和短日照都可使春化完成，小麦不同发育阶段营养和生殖器官内激素的种类和水平有差异，茎尖玉米霉稀酮含量达到高峰标志着春化完成；（３）小麦早熟性遗传为部分显性，染色体上有控制抽穗期的主基因；（４）小麦早熟性决定于各个生育阶段的长短，     

水稻开花时间基因OsDTH10的过表达分析

开花时间(抽穗期)是农作物一个重要的农艺性状,与农作物的产量息息相关。调节农作物的开花抽穗时间是提高农作物产量的一条重要途径。为了揭示水稻开花时间基因OsDTH10在水稻抽穗期调控中的功能,利用反向遗传学方法构建了水稻OsDTH10基因过量表达载体,获得转基因植株,分析目的基因在过量表达条件下的功能。结果表明,过量表达OsDTH10导致水稻的抽穗期推迟;RT-PCR检测结果表明OsDTH10的表达量在晚抽穗的转基因株系中明显提高,但在没有表型的转基因株系及野生型中表达量较低,说明晚抽穗的表型是由于OsDTH10过量表达所致。组织特异性表达结果表明OsDTH10在植物的不同器官中都有表达,但在水稻的茎、叶鞘中表达量较高。分析OsDTH10在不同叶龄叶片中的表达,结果表明OsDTH10在未完全展开的剑叶叶片及倒2叶中的表达量较高,但在下部较老的倒3叶及倒4叶中的表达量下降。另外,分析OsDTH10在不同光周期条件下的昼夜节律性表达,结果表明无论在短日照还是长日照条件下,OsDTH10都在白天(光期)有表达高峰,在夜晚(暗期)表达降低,表明OsDTH10可能涉及光周期调控通路调节水稻的抽穗期。     

两个小麦品种开花相关基因表达的温度效应分析

小麦开花受多种遗传途径和环境因素的共同调控。VRN1、FT(开花正向调节因子)和VRN2(开花抑制因子)是主要的开花调控基因。为了解环境温度变化影响小麦开花的分子机制,采用荧光定量PCR方法,分析两个小麦品种川育12和新春9号的开花基因表达量变化与开花时间的关系。结果表明,长日照条件下,小麦品种间开花的温度敏感性不同,川育12的开花时间随环境温度升高提前天数更多。受试品种VRN1与FT表达量呈协同增高的变化趋势,而与整体水平较低的VRN2呈相互消长的变化关系。总体上,川育12的VRN1、FT表达量高于新春9号,VRN2的表达量降幅则低于新春9号。环境温度升高导致品种VRN1、FT表达进一步增强,且在川育12中的增幅更大。在15℃环境温度下,两个品种VRN1和FT表达水平的最大差异倍数分别为7.36和1.95,24℃环境温度下分别为5.51和5.1,表明品种间VRN1、FT表达的温度敏感性不同。川育12早开花特性与其VRN1、FT基础表达水平较高以及更强的温度敏感性有关。     

黄淮麦区21个小麦品种中春化基因VRN1的组成分析

为了明确黄淮麦区小麦品种的春化基因组成,采用序列特异性PCR扩增技术分析了21个小麦品种春化基因VRN1的显隐性组成特性.结果表明,所检测品种中没有发现VRN1在A基因组为显性(Vrn-A1)的基因型;偃展1号中VRN1在B和D基因组均为显性;周麦19、豫农949、郑麦004、洛麦21、豫麦18、矮抗59和偃展4110 中,春化基因VRN1在D基因组中为显性;豫麦49、豫麦70、小偃81、郑麦366、豫麦70-36、温麦8号、洛旱2号、温麦19、豫农301、周麦16、平安3号、众麦1号和阜麦936中,春化基因VRN1在A、B和D基因组均为隐性.     

不同发育特性小麦品种春化基因 VRN2的序列分析

为了明确小麦春化基因VRN2与春化发育表现型的关系,以6个不同春化发育特性的普通小麦品种为试验材料,采用PCR技术对春化基因VRN2的CCT保守区中43个氨基酸序列进行了分析。结果表明,不同品种间ZCCT-A1的CCT功能域的序列存在差异,肥麦有R35W突变,另外5个品种均有R39C突变;ZCCT-A2均存在R16C突变;B和D基因组中均未发现突变。这表明VRN2基因编码区的等位变异主要出现在A基因组上,而B和D基因组中的VRN2基因在目前大面积主栽品种中均为显性。     

小麦品种早熟性研究进展

诸多研究表明:(1)温度和光周期是制约小麦抽穗和成熟的重要环境因子,它们通过Vrn基因和Ppd基因起作用,影响着穗分化的进程;(2)春化是冬性小麦品种抽穗结实的必经阶段,低温和短日照都可使春化完成,小麦不同发育阶段营养和生殖器官内激素的种类和水平有差异,茎尖玉米赤霉烯酮含量达到高峰标志着春化完成;(3)小麦早熟性遗传为部分显性,染色体上有控制抽穗期的主基因;(4)小麦早熟性决定于各个生育阶段的长短,但主要是在二棱前期和后期.早熟高产育种应在最小营养生长期短及分蘖性强以保证穗数的基础上,力抓抽穗早或灌浆速度快这两条途径,以达到产量三因素乘积最大.     

水稻OsENO2-2基因过表达对水稻抽穗期的影响

【目的】 OsENO2-2是OsENO2通过可变剪切产生的短转录本,其cDNA序列从粳稻中花11中分离获得。本研究的主要目的是初步分析OsENO2-2在水稻抽穗期调控中的作用。【方法】 构建了OsENO2-2的超量表达载体,获得转基因植株,通过对表型的观察和统计,分析目的基因在过量表达条件下的功能,并利用反向遗传学方法验证该基因的功能。【结果】 OsENO2-2过量表达导致水稻在长日照条件下的抽穗期推迟,而短日照条件下抽穗期无明显变化。通过qRT-PCR方法对水稻开花关键基因的检测发现,在长日照条件下,RFT1的表达量在超表达材料中显著下调,其他开花重要基因表达量在野生型和超表达材料中没有显著变化;而在短日照条件下,所有检测基因的表达量在野生型和超表达材料中均没有显著变化。【结论】 在长日照条件下,OsENO2-2主要通过调控RFT1基因的表达来调控水稻抽穗期。     

小麦抽穗期的遗传调控研究进展

抽穗期是小麦生长发育过程中的主要农艺性状之一,而春化作用和光周期反应是决定小麦抽穗期的重要因素。本文首先对小麦抽穗期遗传研究进展进行综述,对已定位到的参与春化作用和光周期反应的相关基因及其他调控抽穗期的位点进行分析,并归纳抽穗期相关基因的遗传调控网络;然后讨论了小麦抽穗期相关基因对小麦产量的影响,以期通过现代生物学技术,并结合各个学科的相关理论知识,为小麦抽穗期遗传研究提供参考信息,进而提高小麦产量。     

小麦温光发育及相关基因研究进展

春化作用和光周期现象是影响小麦抽穗、成花转变的重要因素,与小麦的适应性密切相关。温光发育特性是决定小麦适应性的重要生态因素,其影响小麦种植区域分布、引种以及栽培措施的选择。小麦温光发育受4个春化主效基因 Vrn-1、 Vrn-2、 Vrn-3和 Vrn-4及3个光周期基因 Ppd-D1、 Ppd-B1和 Ppd-A1的调控。丰富的春化、光周期基因等位变异,可提高小麦的遗传多样性和广泛适应性。本文综述了近年来小麦温光发育与分子基础研究进展,主要包括小麦春化发育特性、光周期发育与温光互作效应、春化和光周期基因的分子机理以及等位变异类型与地理分布,并分析了小麦冬春性与温光互作分子机理研究中存在的问题,以期为小麦温光发育的分子研究、品种遗传改良和引种提供理论依据。     

春化及光周期基因的等位变异对小麦主要农艺性状及产量的影响

为了解春化及光周期基因对小麦生育期、农艺性状及产量的影响,以田间种植的253份国内外小麦品种(系)为材料,利用分子标记检测其春化基因(Vrn-1)和光周期基因( Ppd-D1)的等位变异,记录其抽穗期、开花期,在灌浆中期调查其株高、成穗数等农艺性状,收获后调查其产量性状。结果表明,供试材料中包含13种春化和光周期基因等位变异组合类型,其中含有 vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1+Ppd-D1a组合的材料最多,占59.68%; Vrn-1+Ppd-D1a组合可显著缩短小麦播种至开花所需的时间。含有 Vrn-A1a或 Vrn-B1材料的成穗数显著多于含有 Vrn-D1或 vrn-1的材料,但含有 Vrn-1不同等位变异的材料间产量无显著差异;含有 Vrn-A1a材料的旗叶长而窄。与含有 Ppd-D1b的小麦材料相比,含有 Ppd-D1a的材料开花期显著提前,且株高降低,同时穗下茎长、旗叶长和倒二叶长均显著缩短。综上,春化及光周期基因在影响小麦抽穗开花期的同时,对农艺性状和产量也有重要影响;含有 Vrn-D1+ Ppd-D1a组合的小麦材料在生育期稳定性、产量等性状上均表现优异,在育种...     

控制两个玉米近等基因系开花期和株高数量性状位点的鉴定

控制两个玉米近等基因系开花期和株高数量性状位点的鉴定Ｒ．Ｐ．Ｋｏｅｓｔｅｒ等玉米播种与开花的间隔时间决定于两个因素，即基础熟性（短日照条件下测定）和光周期敏感性，Ｆｒａｎｃｉｓ等（１９６９）发现基础熟性和光周期敏感性在遗传上是独立的。Ｒｕｓｓｅｌｌ等...     

三十年来小麦早熟性研究进展

冬小麦的早熟品种中，存在着不同的发育类型，不同发育类型的早熟品种，早熟性的主要生育阶段不同。早熟性是个复杂的遗传特性，除受控制春化与光照阶段发育快慢、时间长短的基因制约外，还受拔节到抽穗开花、抽穗开花到成熟这两大生育阶段的早熟基因的控制。早熟性不一定是春性，春性不一定都早熟，拔节早抽穗开花不一定早，抽穗开花早成熟不一定早。早熟性状的表现，是遗传型与环境互作的结果，不同环境中早熟不一定一致。半冬性早熟模式，是克服贵州小麦早熟不高产的最有效模式。探明了当前实现这一模式的最佳组合类型，育成了这一模式的新品种（系）投入生产。     

黄淮麦区小麦品种春化光周期基因型及其与产量性状的相关性

为了解新品种的春化和光周期基因的显隐性组成及对产量的影响,以2011-2012年度国家冬小麦品种区域试验黄淮南片的42个小麦品种为材料,用STS标记对Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3四个春化基因和光周期基因Ppd-D1位点进行检测,并结合供试材料的农艺性状,探讨春化基因显隐性组成与品种的冬春性、抽穗期及产量性状的相关性.结果表明,42个小麦品种均含有光周期非敏感型等位变异Ppd-D1a.各显性春化基因中,Vrn-D1的出现频率和含有其的品种(系)数最高(38.1％和16);Vrn-A1与每穗小穗数呈显著负相关;Vrn-B1与抽穗期呈显著正相关,与每穗小穗数和产量呈显著负相关;Vrn-D1与抽穗期呈极显著正相关.在春化基因组合中,vrn-A1+ vrn-B1+ vrn-D1与抽穗期呈极显著负相关,与每穗小穗数呈显著正相关;Vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1与每穗小穗数呈显著负相关;vrn-A1+ vrn-B1+ Vrn-D1与抽穗期呈显著正相关.说明在小麦可以正常成熟的前提下,对产量等性状有正向作用的最佳春化基因型组合为Vrn-A1+vrn-B1+ vrn-D1.     

光照对小麦的春化效应及其机制初探

为解析光照对春化过程的影响及其机制,以中麦175为材料,比较了光照春化及暗春化28 d时该品种开花时间的差异,并对春化前、春化7 d、14 d、21 d和28 d时,两种春化条件下小麦叶片中春化及光周期相关基因进行了real-time PCR分析。结果表明,与暗春化相比,光照春化使小麦提前开花19.73 d;与春化、光周期相关的基因（TaVRN1、TaVRN2、TaVER2、TaVIL1、TaVIL2、TaVIL3、TaCO1、TaCO2、TaPPD1、TaGI1、 TaLHY和TaTOC1）在光照春化条件下的表达水平较高,这可能是光照春化导致小麦提早开花的主要原因之一,也说明小麦中可能存在未知的TaVRN1调控因子,这些调控因子同时受到光照和低温条件的调控。     

冬小麦不成熟胚培养中愈伤组织的春化处理

从组织培养获得的冬小麦或体细胞无性系需要经过春化处理以诱导开花。本研究的目的是比较Norstar冬小麦种苗与Norstar从未成熟胚得到的胚生愈伤组织对春化处理的反应特性。种苗需要在6℃(12h光周期)下春化处理8 weck,再在20℃及18h的光周期条件下生长42 d左右方可抽穗;胚生愈伤组织需要在6℃下春化处理8—12week。从胚生愈伤组织获得的幼小植株在移入土壤8-9week后开花,不必再进行春化处理。上述方法不需要具有补充光源的低温生长室,因而降低了生产大量再生植株的成本。     

水稻抽穗期途径基因的磷酸化、泛素化研究进展

水稻是一种广泛种植的兼性短日照植物.水稻抽穗期是直接影响产量和品种地域适应性的重要农艺性状.因此,研究该性状的影响因素并使植株在适宜的时间抽穗具有重要意义.水稻抽穗期作为一个复杂的数量性状,受内在基因网络和外界光温等条件的共同调控.目前,已经鉴定和克隆出多个控制抽穗期的关键基因,发现磷酸化和泛素化修饰在抽穗期分子机制中...     

小麦近等基因系幼穗二棱期转录组分析

抽穗期是与小麦适应性直接相关的一个很重要的性状,直接或间接影响小麦的产量和抗性。为明确控制抽穗期的关键表达基因,以抽穗期分别为196d和184d的小麦近等基因系Y57和96-2为材料,对其二棱期幼穗分别构建转录组测序文库,利用Illumina HiSeq 2500平台进行RNA-seq测序;将获得的clean read与中国春参考序列比对,得到unique read,采用FPKM法计算基因表达量,对差异表达基因进行功能注释、GO和COG功能分类以及KEGG通路分析。结果表明,供试材料经过测序获得质量不低于30的碱基比例(Q30)均高于85.5%;Y57和96-2分别有60 246 194和60 963 580条clean read,其中63.11%和69.51%能与参考基因组序列匹配。共筛选到395个差异表达基因,有382个基因得到功能注释;有298个基因获得GO功能注释,主要涉及细胞组分、结合、细胞反应和代谢过程;COG注释的基因主要涉及一般功能、信号转导机制和转录;KEGG功能注释分析发现,显著富集在光合作用-天线蛋白通路上的基因均上调表达。编码丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A的基因在Y57中几乎不表达,而在96-2中表达量较高。进一步分析发现,多个与生长发育、抽穗开花相关的转录因子在两个材料中的表达差异显著。此结果可为深入研究抽穗期相关基因和穗发育调控机制奠定基础。     

水稻抽穗期主效QTL qHd8.1的精细定位

 从广陆矮4号/日本晴染色体片段代换系群体中筛选到1个株系C23011。该株系除第8染色体短臂上的一个片段来自广陆矮4号外,背景均与日本晴相同。该株系在自然长日照条件下比轮回亲本日本晴提早抽穗约14.1 d,但在短日照条件下,两者抽穗期无显著差异。利用BC4F2世代中筛选到的一个目标区段杂合但背景基本纯合的单株自交一代后得到的BC4F3分离群体进行遗传分析。在该群体中单株抽穗期呈不连续的双峰分布,迟抽穗和早抽穗单株比例符合3∶1的分离比,表明抽穗期受1 个主效QTL qHd8.1控制。利用BC4F3群体中共1628株早抽穗的单株将qHd8.1精细定位在BAC克隆AP005164上标记S8111和S849之间,物理距离约为59.94 kb,该区间共有7个预测基因。     

春化基因 Vrn-1对二系杂交小麦亲本抽穗期的作用研究

为研究春化基因 Vrn-1对二系杂交小麦亲本抽穗期的作用,利用春化基因 Vrn-1的 7 个KASP 功能标记,对130份二系杂交小麦亲本(34份不育系,96份恢复系)进行检测,分析 Vrn-1等位基因的组成和分布;并以播种至抽穗的日历日和生长度日为指标,研究春化基因 Vrn-1与二系杂交小麦亲本抽穗期的关系。结果表明,供试材料以冬性为主,包含39种春化基因型。其中,1号、3号、4号、5号、7号、9号、10号、13号、18号基因型在不育系和恢复系中都存在,分别占不育系和恢复系的76.48%和46.87%。本研究不育系和恢复系在年度间和基因型间播种至抽穗的生长度日比日历日更稳定。2018-2019和 2019-2020两个年度制种亲本组合“3号×4号”的生长度日差值在河南邓州分别为-118.9和-122.0 ℃·d;亲本间差异达到极显著水平。具有3号和4号基因型的不育系和恢复系可作为抽穗期稳定的制种亲本组合材料。     

长日照条件下玉米开花期光反应相关基因差异表达模式分析

以Suwan种质代表性自交系T32(光敏感)和QR273(光钝感)为材料,利用实时qRT-PCR方法研究10个光反应相关基因在长日照条件下(16 h光照/8 h黑暗)的差异表达模式。结果表明,长日照条件下,不同光反应相关基因在不同自交系间表现出震荡表达模式,其中,开花促进基因ZmCOL、ZmELF4、ZmGI、ZmHd1、ZmHd6、ZCN8在光钝感系QR273中的相对表达量显著高于光敏感系T32;开花抑制基因ZmCCT9、ZmCCT10的相对表达量则显著低于T32。此外,ZmTFL1与ZmCCT虽为开花抑制基因,但其在光钝感自交系QR273中显著高表达,而在光敏感自交系T32中则低表达。