OsDXR interacts with OsMORF1 to regulate chloroplast development and the RNA editing of chloroplast genes in rice

Plant chlorophyll biosynthesis and chloroplast development are two complex processes that are regulated by exogenous and endogenous factors. In this study, we identified OsDXR, a gene encoding a reductoisomerase that positively regulates chlorophyll biosynthesis and chloroplast development in rice. OsDXR knock-out lines displayed the albino phenotype and could not complete the whole life cycle process. OsDXR was highly expressed in rice leaves, and subcellular localization indicated that OsDXR i...     

水稻黄叶突变体叶绿体超微结构与突变基因定位

对黄叶突变体-黄玉B的叶绿体超微结构和遗传特性进行研究。结果表明,野生型和突变体在相同的叶龄期,叶片内叶绿体个数差异不显著(P<0.05),但野生型的叶绿体基质浓厚、基粒片层堆叠比较整齐、有序,突变体基质较淡、基粒片层堆叠比较松散。遗传分析表明,该突变体黄叶性状受1对隐性基因控制,命名为xl(t);用SSR分子标记将xl(t)定位在第11染色体RM5349和RM21之间,遗传距离分别为0.82 cM和2.34 cM。     

寒地水稻优质RNA提取技术优化

空育131和稻花香是黑龙江省很有代表性的寒地栽培品种,也是育种研究的重要材料。为了获取此品种的优质RNA,以经低温避光处理3d的空育131及稻花香水稻的10日龄水稻苗叶为材料,利用优化的UNIQ-10柱式Total RNA Extractor(Trizol)试剂盒法提取RNA。之后,进行RT-PCR反应,并对RT-PCR的结果进行琼脂糖凝胶电泳的检测。结果表明:通过优化,改进了UNIQ-10柱式Total RNA Extractor(Trizol)试剂盒法,提取的RNA纯度较高,A260/A280均接近1.8,并且RT-PCR的条带清晰。     

水稻黄绿叶突变体ygl3的鉴定与基因功能分析

[目的]为了丰富和加深人们对植物叶色形成的分子机理认识,对水稻黄绿叶突变体ygl3(yellow green leaf 3)进行表型鉴定和基因克隆,阐明YGL3的分子功能,为解析YGL3调控水稻叶色形成的分子机理奠定基础.[方法]从水稻中花11 CRISPR-Cas9敲除突变体库中鉴定出2份稳定遗传的等位黄绿叶突变体,...     

水稻苗重的耐冷性动态QTLs定位

以籼粳交组合IR64/Azucena产生的105个DH群体为遗传材料,采用包括加性、上位性及其与环境互作效应的条件和非条件QTL定位方法,分析了3叶期低温处理下苗期5个阶段与秧苗重量有关的QTLs.结果表明,在苗重发育的不同阶段,控制苗重的QTLs数目,效应大小及作用方式不同.与苗重有关的17个非条件QTLs中,14个检测到具有显著的加性×处理互作效应,这些QTLs决定了苗重性状对环境的特异性变异.条件分析表明,第23～30 d(低温胁迫后第1周)具有各项遗传效应的基因和第16～37 d(低温胁迫开始后的3周内)具有加性×处理互作效应的基因表达较为活跃.另外,检测到25对上位性位点影响苗重,尤以第30 d检测到的上位性位点最多,同时也揭示了上位性的几个重要特征.     

水稻种子蛋白质突变体米粒内蛋白质的分布特性分析

了解稻米米粒内部蛋白质的含量、成分及分布特征是改良稻米营养品质的基础。以水稻品种越光及其3个种子蛋白质突变体为材料,对其米粒内部蛋白质的成分和分布特征进行分析,发现"越光"与突变体材料的米粒内部蛋白质的分布特征不同,在不同材料米粒的不同部位,种子蛋白质的组成成分和含量表现出明显的差异。这些种子蛋白质突变体,为揭示水稻贮藏蛋白积累机制和改良稻米营养品质提供了基础材料。     

生育中后期干旱胁迫对栽培稻产量和米质的影响

以7个栽培稻品种(包括旱稻和水稻)在正常灌溉条件和干旱条件下进行产量比较试验,并分别对供试品种的产量和稻米品质构成因素进行了考察分析.结果表明,在水稻生育中后期持续干旱导致水稻品种严重减产,每穗颖花数减少是干旱导致栽培稻减产的主要原因;旱稻比水稻时干旱有更强的适应性.其在干旱胁迫下的结实率较高.灌浆结实期的适度干旱具有提高整精米率和减小垩白度的效果.     

拟南芥叶绿体发育必需蛋白PAC的原核表达及多克隆抗体制备

【目的】将拟南芥叶绿体发育必需蛋白PAC进行大肠杆菌原核表达和纯化,并免疫家兔,获得针对PAC蛋白的多克隆特异性抗体,为进一步研究PAC蛋白在叶绿体发育中的功能提供保证。【方法】将编码拟南芥PAC蛋白的cDNA克隆至原核表达载体pET-28a中,转化BL21(DE3)表达菌,经IPTG诱导后,对诱导产生的PAC蛋白进行镍柱亲和纯化和SDS-PAGE割胶纯化,并将纯化的PAC蛋白通过皮下注射免疫家兔,利用分离得到的抗血清,针对拟南芥野生型、PAC敲除突变系pac-1和PAC过表达系PACOE的总蛋白进行免疫印迹检测。【结果】成功构建了拟南芥基因PAC的原核表达载体pET-28a-PAC,在37℃、1mmol/L IPTG诱导4h的大肠杆菌细胞中,可检测到分子质量为38.9ku的重组蛋白,其大部分以可溶形式存在。用纯化诱导后的重组蛋白免疫家兔获得PAC抗血清,该抗血清能够有效地检测出1ng原核表达的PAC重组蛋白,并在植物样品中检测出1条分子质量约为35ku的条带。【结论】成功制备了PAC蛋白的多克隆抗体,可用于植物中PAC蛋白含量的检测。     

水稻卷叶突变体rl15(t)的生理学分析及基因定位

【目的】对环境诱导卷叶突变体开展生理学特性分析,并对候选的突变基因开展初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。【方法】用60Coγ射线诱变粳稻品种日本晴（Nipponbare）种子,发现了一份叶片在晴朗天的正午时分高度内卷的突变体,命名为rl15(t)（rolled leaf 15）。通过田间种植鉴定,对该突变体进行表型观察及主要农艺性状调查。采用不同温度和相对湿度处理rl15(t)和野生型,以揭示影响突变体叶片卷曲的环境因素。试验设置3个处理温度（24℃、29℃、34℃）和2个相对湿度（RH=60%或95%）,在人工气候箱处理抽穗期的rl15(t)和野生型,以处理1.5 h后的剑叶测定叶片卷曲度（RLI）。自清晨6:00时至下午18:00时,每隔2 h用便携式气体交换系统Li-6400测定rl15(t)和野生型剑叶的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）等指标,同时用WP4露点水势仪测定剑叶的叶片水势,分析并比较突变体和野生型的上述生理表现的异同。将rl15(t)与野生型日本晴杂交,观察F1植株和F2群体的叶片表型,对F2表型分离进行χ2测验,分析突变体的遗传行为。以rl15(t)×珍汕97B的F2群体为材料,利用BSA法对候选基因进行定位。【结果】与野生型亲本日本晴相比,rl15(t)突变体植株变矮、分蘖减少、穗长变短、籽粒变小、生育期延迟;rl15(t)突变体叶片短窄且在阴雨天气或晴天的清晨和黄昏时表现为正常的平展或轻微内卷,但在晴朗天的正午时分表现高度内卷。温度和湿度梯度处理试验表明,rl15(t)突变体叶片卷曲行为受环境诱导,湿度是诱导突变体叶片卷曲的主要因素,高温可促进该表型的表现。rl15(t)突变体剑叶的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等光合参数以及叶片水势在清晨和黄昏同野生型亲本较接近,但在正午时分均显著低于野生型;而rl15(t)突变体剑叶的水分利用效率（WUE）在清晨、正午时分和黄昏与野生型接近,但在其他时段显著高于野生型。rl15(t)与野生型亲本日本晴的F1表现叶片正常的平展,F2群体中平展叶与卷叶表型株符合3﹕1分离比,表明rl15(t)突变体的卷叶突变性状受1对隐性核基因控制。RL15(t)初步定位于水稻第10染色体长臂端SSR标记RM25302和RM25343之间,与两标记的遗传距离分别为0.8和2.0 cM。【结论】突变体rl15(t)的卷叶表型是受环境诱导的,候选基因定位于SSR标记RM25302和RM25343之间,该区段内未见同类表型基因的报道,推测RL15(t)可能是一个新的卷叶调控基因。     

Genotypic Difference in the Responses of Seedling Growth and Cd Toxicity in Rice (Oryza sativa L.)

The experiment was carried out to study the genotypic difference in the responses of seed germination, growth and physiological characters of rice seedlings to Cd toxicity. The result showed that the germination was slightly stimulated under low Cd concentration (0.01-1.5 mM Cd), while severely depressed under higher Cd concentration (2.0 mM). Rice seedlings exposed to 0.01 mM Cd showed slight increases in plant height, root volume, biomass and chlorophyll concentration. These parameters were significantly reduced when Cd level in the medium was increased to 0.5 mM, and meanwhile corresponding increase in superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) activities, and MDA (malondialdehyde) content was observed. However, SOD and POD activities declined when plants were exposed to 1 mM Cd when compared with those under 0.5 mM Cd. Cadmium addition lowered Fe, Cu and Mn concentrations in roots and shoots. There was significant genotypic difference in the response of these parameters to Cd stress. Under Cd stress, Xiushui 110 had the least inhibition of growth and increase in MDA content, higher shoot Cd concentration, and greatest increase in POD and SOD activities, indicating its higher tolerance to Cd toxicity, while Bing 9914 had the greatest reduction of growth, and Zn, Cu, Fe, and Mn contents, but greatest increase in MDA content, and least increase in activities of antioxidative enzymes, indicating its sensitivity to Cd toxicity.     

水稻含eui基因的半矮秆突变体02428ha 株高遗传分析

02428ha系从隐性高秆水稻02428h中发现的半矮秆迟熟突变体。用02428ha分别与隐性高秆材料02428h和半矮秆材料02428杂交,对其F1和F2世代株高进行遗传分析,结果表明,02428ha的株高是由3对基因控制,除eui基因和sd1-基因外,还含有另外1对半矮秆基因,暂命名为sd-h(t)。该文还讨论了02428ha潜在的育种价值。     

多环境下水稻产量及品质性状的遗传相关分析

研究了直链淀粉含量、胶稠度、碱消值、蛋白质含是、粒长、粒宽、长宽比和千粒重等8个品质性之间的遗传相关，以及直甸淀粉含量、胶稠度、碱消值和蛋白质含量等4个品质性状与单株穗数、穗实粒数、千粒重和单产量等4个产量性状之间的遗传相关。结果表明任两个品质性状之间及品质性状与产量性状之间均存在某种遗传相关，其中有的性状之间表现为较复杂的遗传相关，存在两种以上的遗传相关分量，而另一些性状之间的遗传相关较为简单，仅存一、二种遗传相关分量。     

水稻白化转绿突变体v13(t)的生理特性和基因定位

 【目的】在温敏型白化转绿突变体v13(t)的表型特征鉴定的基础上,对其控制基因V13(t)进行精细定位。【方法】在籼稻品种9311中获得一个白化转绿自然突变体,并对其进行表型特征、温度敏感临界值的确定,同时对不同温度下叶片中叶绿体的超微结构进行观察,并以v13(t)与武运粳7号的正反交F₂群体对其进行遗传分析和基因的精细定位。【结果】在低温（<26℃）条件下,v13(t)前3张叶片均表现为白色,只有叶尖和叶鞘表现出少许绿色,以后逐渐死亡;在28℃条件下,1—3张叶片抽出时叶尖和边缘表现为白色,以后逐渐转绿;在30℃条件下,叶片表现正常。遗传分析表明,该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制,利用SSR分子标记将V13(t)初步定位在水稻第5染色体上的RM3638与RM459标记之间,其遗传距离分别为3.2和0.5 cM。进一步利用已公布的SSR标记和新发展的InDel标记将V13(t)定位在InDel5-11与InDel5-8之间的98.9 kb范围内,同时获得一个与V13(t)共分离的标记InDel5-2。【结论】白化转绿突变体v13(t)受1对隐性核基因V13(t)控制,V13(t)被定位在AC130729上约98.9 kb的物理距离区间内。     

灌溉稻田水稻旱作技术要素及产量形成

 研究灌溉稻田水稻旱作法旨在构建类似旱地作物高产的稻作技术体系,以旱作求节水、以高产求效益。水稻旱作法是吸取我国稻作传统技术、新应用技术及强化栽培技术之精华整合而成,其核心是限量用水、湿栽旱管与选用超级杂交稻、培育短龄壮秧带土移栽及稀植等4个要素。研究结果表明,灌溉稻田水稻旱作法的技术框架基本可行,收到了高产、节水与改善稻米品质的效果。超级杂交稻组合两优培九、协优9308的旱作产量达9～10 tha-1,节约用水45%,灌溉水利用率高达3.0～4.0 kgt-1,并提高稻米的加工品质与营养品质。但与常规灌溉水     

根癌农杆菌介导水稻成熟胚及抗褐飞虱基因植株的获得

以水稻(Oryza sativa L.)籼型两系恢复系M5274和晚粳稻不育系N55S成熟胚为材料,以携带有双元载体的根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105为载体进行抗飞虱基因Bph14、Bphi008A、Osg1的遗传转化,共获得515棵再生植株,包括198株Bph14转基因植株、72株Bphi008A转基因植株和245株Osg1转基因植株。PCR检测结果表明,获得的515株再生植株中,有244株阳性转基因植株,3个不同抗褐飞虱基因中,转Bph14基因的再生苗阳性率最高,增加筛选次数能有效减少转化所得的假阳性植株。     

水稻广谱抗稻瘟病基因PigmR功能标记的开发及应用

【目的】稻瘟病是世界上最严重的水稻病害之一。通过功能标记的开发,为加快广谱持久抗稻瘟病基因PigmR在水稻育种中的应用提供依据。【方法】利用Snapgene 2.3.2软件分析PigmR的碱基变异特征,用Oligo 7设计特异功能标记。为了避免因PCR扩增失败引起的假阴性,设计扩增内参基因Actin1的引物作为参照,对功能标记进行优化。用功能标记对水稻亲本材料、丽江新团黑谷的单基因系材料、育种中间材料和南粳53045/谷梅4号BC₁F₃群体株系进行鉴定。稻瘟病鉴定的供试菌株为江苏省稻瘟病代表菌株（2018-4、2018-65、2018-102、2018-222和2018-241）的混合菌。将供试菌株移植RCA培养基上,25℃培养7 d,用黑光灯照射72 h,待稻瘟病菌产生孢子后,再用无菌水洗下,配成10×10倍显微镜下每视野30—40个孢子的悬浮液。于水稻抽穗前3—4 d注射混合菌株,每穗注射1 mL菌液,做好标记。在水稻灌浆饱满后进行抗性调查。【结果】根据PigmR与PigmS、Pigm-R4序列比对及差异分析,设计了8对分子标记引物。通过分子检测,筛选获得的PigmR功能标记GMR-3,能特异扩增来源于谷梅4号的PigmR,获得98 bp产物,而不携带PigmR扩增不出产物。以不同浓度配比优化GMR-3与内参基因Actin1检测引物Actin1-1,发现以0.4 μmol·L ^-1 GMR-3与0.1 μmol·L ^-1 Actin1-1组合浓度扩增出PigmR和Actin1特征条带的效率相当,效果最优,将该标记命名为GMRA。用该标记扩增水稻样品,携带PigmR的样品能扩增出146和98 bp条带,不携带PigmR的样品仅能扩增出146 bp条带。利用GMRA标记检测229份水稻材料,只有谷梅4号能扩增出146和98 bp条带,其他籼稻和粳稻均只能扩增出146 bp条带。进一步对29份丽江新团黑谷的单基因系材料进行检测发现,GMRA标记能有效区分PigmR与Pi9、Piz、Piz-t等同源性较高的基因,有很好的特异性。利用GMRA标记,从240份育种中间材料中筛选到3份携带PigmR的材料,可作为该基因的供体材料。利用该标记进行分子标记辅助选择,将PigmR通过回交转育到优质食味粳稻南粳53045。对南粳53045/谷梅4号BC₁F₃群体单株进行分子标记检测及稻瘟病人工接种鉴定,发现携带PigmR的单株均表现为抗或中抗,不携带PigmR的单株均表现为高感,表明导入PigmR能显著改良南粳53045的穗颈瘟抗性。【结论】PigmR的功能标记能有效用于抗稻瘟病遗传改良和资源筛选。     

水稻类病变突变体C23的遗传分析与基因的精细定位

【目的】对水稻类病变突变体C23进行遗传分析,并对其突变基因进行分子标记定位。【方法】通过EMS化学诱变获得类病变突变体。对突变体的形态特征、主要农艺性状进行观察,同时进行组织化学分析,对突变性状进行遗传分析,并以C23/浙辐802F2作群体,应用分子标记进行基因定位。【结果】突变体植株三叶期开始在叶片上出现近似圆形淡黄色斑点,随着植株的生长,斑点数量增多,面积逐渐扩大并连成中心枯黄色,边缘黄褐色的病斑,至成熟时病斑几乎遍布整个植株,该类病变发生可能属于程序性细胞死亡过程。与野生型相比,突变体C23的成熟期株高降低,有效分蘖数和每穗着粒数减少,千粒重和结实率降低。遗传分析表明,C23的突变性状由1对隐性核基因控制,该基因位于水稻第12染色体着丝粒附近,SSR标记RM101和InDel标记Ch12-112之间,与这2个标记的遗传距离分别为0.36和0.73cM,并与该区段内的4个InDel标记Ch12-91、Ch12-92、Ch12-95和Ch12-104共分离。【结论】认为C23的突变基因位点与已鉴定的spl1位点接近,但其植株类病变表型与spl1突变体表型有较大差异。     

Dissection of QTLs for Yield Traits on the Short Arm of Rice Chromosome 6

This study was undertaken to dissect quantitative trait loci （QTLs） controlling yield traits on the short arm of rice chromosome 6. A residual heterozygous line that carries a heterozygous segment extending from RM587 to RM19784 on the short arm of rice chromosome 6 was selected from an F7 population of the indica rice cross Zhenshan 97B/Milyang 46. An F2：3 population consisting of 221 lines was derived and grown in two trial sites. Six yield traits including number of panicles per plant, number of filled grains per panicle, total number of spikelets per panicle, spikelet fertility, 1 000-grain weight, and grain yield per plant were measured. An SSR marker linkage map was constructed and employed to determine QTLs for yield traits with Windows QTL Cartographer 2.5. QTLs were detected in the target interval for all the traits analyzed except NP, with phenotypic variance explained by a single QTL ranging between 6.3% and 35.2%. Most of the QTLs for yield components acted as additive QTLs, while the three QTLs for grain yield had dominance degrees of 1.65, 0.84, and -0.42, respectively. It was indicated that three or more QTLs for yield traits were located in the target region. The genetic action mode, the direction of the QTL effect, and the magnitude of the QTL effect varied among different QTLs for a given trait, and among QTLs for different traits that were located in the same interval.