蜀恢881含玉米C4型pepc基因改良系的遗传背景及其光合特性

从通过分子标记辅助选择育成的含玉米C4型pepc基因蜀恢881中筛选10株,利用530对SSR引物进行遗传背景分析,发现与蜀恢881表现差异的位点仅有1～4个,相似度在95.15%以上,最高的达9903%。进一步对相似度为9903%的转育玉米C4型pepc基因蜀恢881的6个生长时期测定有关光合指标,表明6个时期的PEPC酶活性均比蜀恢881增强,PEPC酶活性值最大时期是拔节期,为1264.2 μmol/(mg·h）,分蘖初期增加的幅度最大达到23.3倍;其净光合速率与蜀恢881相比,在分蘖初期、分蘖盛期、拔节期和始穗期都得到不同程度的提高,其中拔节期最高,达到22.3%。研究表明通过杂交利用C4型pepc基因特征引物对C4型pepc基因进行分子标记辅助选择,能够获得携有C4型pepc基因且与受体亲本遗传背景十分接近的籼型水稻材料,而且C4型pepc基因在新的遗传背景下能够高水平表达和稳定地遗传。据此,建立了分子标记辅助选择、光合生理生化指标鉴定和田间综合农艺性状考查相结合的筛选玉米C4型pepc基因水稻的技术体系;同时认为在拔节期进行转育C4型pepc基因水稻光合生理指标的测定和筛选的效果可能较理想。     

水稻亚种间杂种一代的源库特性

用具有不同遗传背景的5个母本(3个籼型恢复系绵恢725、蜀恢527和蜀恢881,1个美国粳稻 Lemont 及1个爪哇稻香大粒),与1个日本特早熟粳稻Kitaake杂交,得到不同类型的 F1。 5个 F1 及其亲本的光合特性和农艺性状的分析结果表明,在高光通量密度条件下,5个 F1 的叶片净光合速率明显高于双亲或其中之一;在表观量子效率、羧化效率、CO2 补偿点3个叶片光合指标上,杂种的表现也优于亲本;5个 F1 因亲本之间具有不同的遗传背景而表现出不同的叶片光合能力,典型籼粳亚种间杂交组合蜀恢527／Kitaake、绵恢725／Kitaake要优于其他组合;5个 F1 在农艺性状上也表现出不同程度的杂种优势,库容表现为蜀恢881/Kitaake＞绵恢725/Kitaake＞蜀恢527/Kitaake ＞Lemont/Kitaake＝香大粒/Kitaake,表明籼粳亚种间杂种的增产潜力也优于另外两个杂种,这与杂种在净光合速率方面的表现一致。但籼粳交的不正常结实阻碍了库容优势的正常发挥,所以要实现水稻超高产必须注意基因组间的协调性,即遗传距离适度。     

转玉米C4型高光效pepc基因小麦的分子特征及光合特性研究

为分析转pepc基因小麦的分子遗传特征和光合生理特性,以基因枪介导转玉米C4型pepc基因的T3代转基因小麦株系为实验材料,对其进行PCR筛选、Southern杂交、qRT-PCR、Western杂交、酶活性和光合速率测定,鉴定了pepc基因在小麦基因组中的整合及表达情况,并分析了转基因株系的光合生理特性和产量性状表现。结果表明,玉米C4型pepc基因以1～3个拷贝的方式被整合到6个转基因株系的不同位点,且可以正确转录和翻译;6个转基因株系中有4个株系的pepc基因表达水平、PEPC酶活性和净光合速率均较对照显著提高,2个株系的单株重、单株产量和千粒重显著高于对照;抽穗期转基因株系的PEPC酶活性最大值为1.6μmol·min-1·mg-1,较对照提高了1.6倍;净光合速率最大值为29.5μmol·m-2·s-1,较对照提高了15.5%。说明,玉米C4型pepc基因可以在小麦基因组中整合表达,并可改善小麦的光合特性。     

水稻显性小粒基因Mi3(t)的遗传定位

 对一份水稻小粒材料Y34进行了遗传研究及基因定位。Y34与长粒型水稻蜀恢881和蜀恢527的杂交F1表现为小粒，表明小粒性状受完全显性基因控制；同时，其F2群体小粒性状遗传分离规律均符合3∶1的分离比例，表明小粒性状受１对显性基因控制。利用蜀恢881/Y34 F2群体和微卫星标记，将该基因定位在第3染色体短臂上RM6283和RM282两个标记之间，其遗传距离分别为0.9 cM和5.1 cM，并将该基因初步命名为Mi3(t)。     

外源玉米pepc基因对小麦C_3、C_4途径相关基因表达的效应

为进一步探讨外源玉米pepc基因改良小麦光合性能的机制,以基因枪介导T4代的转玉米pepc基因小麦为试验材料,研究了抽穗期和灌浆期外源pepc基因对小麦内源光合相关酶基因表达的影响,并分析了转基因小麦的光合生理特性及其产量性状表现。结果表明,小麦抽穗期,pepc基因的表达上调了小麦C4微循环ppdk基因(丙酮酸磷酸双激酶基因)、nadp-me基因(NADP-苹果酸酶基因)、ca基因(碳酸酐酶基因)和C3循环rbcL基因(Rubisco大亚基基因)的表达;小麦灌浆期,pepc基因的表达仍显著上调C4微循环ppdk基因和nadp-me基因的表达,而ca基因和C3循环rbcL基因、rbcS基因(Rubisco小亚基基因)的表达量与对照差异不大。相应的酶活性在转基因植株中比对照有所提高,灌浆期增幅最大。两个测定时期的转基因小麦旗叶净光合速率(Pn)均比对照显著提高,在灌浆期增幅最大,比对照提高10.35%~22.77%。产量性状方面,转基因小麦的单穗粒数和收获指数均有所提高。上述研究结果表明,玉米C4型pepc基因导入小麦后,促进了小麦原有的C4循环,从而提高了小麦的光合效率和籽粒产量。     

玉米C_4型全长pepc基因导入普通小麦的研究

为了获得具有类似C4光合途径的转pepc(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)基因小麦材料,采用基因枪法将玉米C4型全长pepc基因导入小麦材料01H186-20-24,经在含4 mg.L-1L-PPT(L-phosphinothricin,草丁膦)的培养基上筛选,获得抗性再生植株,经PCR检测获得118株T0代阳性植株;进一步利用PCR对T1代植株进行筛选,T2代在隔离条件下种植于大田,Southern blot、SDS-PAGE检测表明,外源pepc基因在小麦基因组中得以整合和表达。测定了40个转基因T2代植株和受体对照的净光合速率(Pn)、PEPC活性,结果表明,在大田自然条件下,82.5%的转基因小麦的Pn增加,最大提高18.57%,达到了28.1μmol CO2.m-2.s-1,转基因植株中PEPC活性为对照的1.5~1.98倍。     

水稻特大穗恢复系R1126的特征特性研究

以杂交稻骨干恢复系明恢63、蜀恢527为对照,系统分析了水稻特大穗恢复系R1126的冠层叶片、干物质积累变化和产量特性。结果表明,R1126冠层叶面积大,比叶重大,净光合速率高,抗早衰能力强,具有较强的光合生产能力。R1126穗大粒多,每穗总粒数321粒,结实率87%,千粒重26 g,但分蘖力弱,有效穗少,单株穗数只有4.8个。对R1126的应用策略进行了探讨。     

《中国水稻科学》2006年第20卷总目录

第20卷第1期四川省主要杂交稻亲本的SSR多态性分析和指纹图谱的构建与应………………………用肖小余等(1)水稻低丰度表达基因OsAMT1;3实时荧光定量PCR方法的建立及其应…………………用孙淑斌等(8)转录因子OPBP1和OsiWRKY基因的超表达提高水稻的耐盐及抗病能………………力李南羿等(13)水稻胚芽鞘长度与抗旱性的关系及QTL定…………………………………………………位胡颂平等(19)水稻显性半矮秆基因对株高表达的影响及其对GA3的敏感………………………………性程灿等(25)蜀恢881含玉米C4型pepc基因改良系的遗传背景及其光合特………     

C两优系列杂交稻组合生育后期剑叶生理生化特性研究

以汕优63为对照,对4个C两优系列杂交稻组合生育后期剑叶SPAD值、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、硫代巴比妥酸反应产物含量、叶绿素荧光参数、净光合速率及超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性进行了分析。C两优系列杂交稻组合的产量比汕优63高16.7%～20.2%。C两优系列杂交稻组合在生育后期剑叶SPAD值、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量较高,硫代巴比妥酸反应产物含量较低;SOD和POD活性齐穗7d后显著高于对照且下降速率缓慢;剑叶叶绿素荧光参数ΦPSII值和qP值随生育进程呈下降趋势,但高于对照,而qN值则随生育进程呈增加趋势,且低于对照;生育后期剑叶净光合速率高。C两优系列杂交稻组合生育后期剑叶衰老缓慢,光合生产能力较强,可能是其高产的生理基础。     

宜香1A系列组合的光合生产及产量形成特点

以宜香1A系列7个组合为材料,冈优725和Ⅱ优838为对照,研究了宜香1A系列组合的光合生产及产量形成特点。结果表明,宜香1A系列组合产量均高于2对照,其高产的主要原因是每穗总粒数和千粒重较高。宜香1A系列组合齐穗期叶面积指数较大,上3叶叶面积较大而厚,成熟期SPAD值较大,叶片衰老慢,齐穗后剑叶净光合速率高,光合生产能力较强;齐穗前干物质积累量较大,齐穗后干物质积累优势更明显,且茎叶干物质在齐穗后向籽粒的转运量较高。提高宜香1A系列组合的成穗率进而增加有效穗数和结实率是实现进一步高产的主要途径。     

Photosynthetic Characteristics and Heterosis in Transgenic Hybrid Rice with Maize Phosphoenolpyruvate Carboxylase （pepc） Gene

The plants can be classified into C4, C3 and CAM categories based on the photosynthetic pathways. Under high light intensity and high oxygen content the C4 species have relatively higher photosynthetic rate than C3 plants. Plant physiologists and breeders…     

Source-Sink Relationship in Intersubspecific Hybrid Rice

The yields of rice crop increased drastically after the beginning of rice green revolution symbolized by utilizing semi-dwarfing gene and the dissemination of hybrid rice. The increase in rice yield not only can handle the food crises in China but also ac…     

Marker-assisted Selection of ZmC4Ppc in Rice Breeding and Yield Trait Performances of Advanced Lines

The full-length of intact Zea mays gene for phosphoenolpyruvate carboxylase gene (ZmC4Ppc) is 6 781 bp. The products of PCR for this gene were not clear with poor repeatability, resulting in that it was difficult for marker-assisted selection (MAS) both in rice and maize. For selecting the markers for MAS, sequences presented only in maize rather than in rice were identified by BLAST, and used for primer design using Primer Premier 5.0. A pair of specific primer termed MRpc (Forward: 5' AAGCAGGGAAGCGAGACG 3', Reverse: 5' GATTGCCGCCAGCAGTAG 3') was used for selection of transformed rice, and ZmC4Ppc could be highly and constitutively expressed at each tested developmental stages in the transformed rice selected by using MRpc. Thus, MRpc was used for MAS of progenies carrying ZmC4Ppc gene in rice and some restorer lines with ZmC4Ppc (e.g. FPM881) derived from ZmC4Ppc-transformed Kitaake backcrossed with a restorer line Shuhui 881 were obtained. The analyses on genetic background, PEPCase activity, net photosynthetic rate, general combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) of FPM881 showed that similarity of genetic background reached above 95%, the PEPCase and net photosynthetic rate were higher than those of the control, and some of the progenies carrying ZmC4Ppc gene had better GCA and SCA for grain yield per plant, number of panicles per plant, and 1000-grain weight than those of the control. This suggested that the introduction of maize ZmC4Ppc gene via MAS and its stable expression could increase grain yield of rice and would likely provide a pathway for rice varietal improvement.     

不同世代水稻与稗草竞争对开放式空气CO_2浓度升高(FACE)的适应

通过田间试验,研究了开放式空气CO2浓度升高(FACE,Free-air CO2 enrichment)条件下不同生育期子代与0代水稻(Oryzasativa)和稗草(Echinochloacrus-galli)的生长和竞争关系。结果表明,FACE条件下水稻/稗草比例为12∶1时,在分蘖期和抽穗期,子代水稻和稗草的生长和光合能力比0代都有所降低,其中水稻的子代干物质量与0代相比分别降低了18.8%和61.9%,子代净光合速率则分别降低了22.4%和27.8%;而稗草子代干物质量与为0代相比在分蘖期和抽穗期则分别下降了34.5%和31.0%,子代净光合速率也分别下降了28.4%和16.3%。FACE条件下,两代水稻与稗草的竞争能力(子代的稻稗比)都随着生长期的不同而发生了变化:稻稗干物质量比在分蘖期子代比0代增加了26.6%,而抽穗期则减少了44.1%;净光合速率稻稗比在分蘖期子代比0代增加了8.3%,抽穗期减少了13.8%,即FACE条件下子代水稻的竞争能力相比0代水稻在分蘖期有一定程度的增强,而在抽穗期却减弱。说明生长后期子代水稻/稗草的竞争已对FACE表现出一定的适应性。     

亚种间重穗型杂交稻冈优881的选育与应用

首先用密阳４６作母本与明恢６３杂交选育出恢复系６３２３;然后从恢复系６３２３与粳稻天然杂交后代选育成籼粳亚种间重穗型恢复系蜀恢８８１,其穗平重可达４．３１ｇ,它与三系不育系冈４６配组,培育出了籼粳亚种间重穗型杂交稻强优势组合冈优８８１。该组合产量高,米质好,抗瘟性强,适应性广,１９９５年５月通过四川省品种审定。     

高配合力水稻新恢复系南恢511的选育

南恢511是四川省南充市农科所用2个籼粳亚种间重穗型恢复系蜀恢881和蜀恢527杂交育成的水稻新恢复系,具有恢复谱广、恢复力强、配合力高、米质较好和综合性状优良等特点.2004年8月通过省级技术鉴定.所配组合阳鑫优1号(D702A/南恢511)、D优6511(D62A/南恢511)均于2005年4月通过四川省农作物品种审定.     

高配合力优质水稻恢复系蜀恢527的选育与利用

在利用国外优良品种资源作主要亲本杂交育成中间材料1318和88-R3360的基础上,再聚合杂交,然后进行品质、抗性和早代配合力选择,培育成功重穗型优良籼稻恢复系蜀恢527.该恢复系具有株叶形态好、恢复力强、配合力高、品质优、较抗稻瘟病等特点.已配组出通过全国或省级审定的组合16个,其中冈优527、D优527和协优527在四川省区试中比汕优63增产均超过8%.     

籼型恢复系泉恢039的选育与应用

泉恢039是泉州市农业科学研究所用多系1号为母本、蜀恢881为父本杂交,后代用系谱法进行选择,并结合抗稻瘟病鉴定,经多年多地筛选育成的集米质优、抗性好、恢复力和配合力强为一体的籼型恢复系.利用其已经选育出Ⅱ优039、桐优039和宁12优039等组合通过品种审定.