水稻NAL11基因对苗期非生物逆境的响应分析

为了探究NAL11基因在水稻苗期对非生物逆境的响应机制及功能,对含NAL11基因的粳稻品种02428及其近等基因系NIL-8进行高温、低温、盐胁迫和模拟干旱胁迫处理,以正常处理的植株作为对照,观察植株表型、测定各处理下叶片的多种生理指标,并比较NAL11基因在不同逆境处理下的表达量情况。研究结果发现,高温、低温、盐胁迫处理导致02428与NIL-8均表现出一定程度的萎蔫、干枯症状,但两者差异并不明显;15%PEG-6000模拟干旱处理均导致二者叶片萎蔫、叶尖枯黄卷曲,但NIL-8植株的症状相对较轻,且与02428相比NIL-8的相对电导率降低、SPAD值增高;其次,与02428相比,NIL-8的SOD含量差异不显著;然而在低温和干旱胁迫下,NIL-8的CAT含量显著高于02428。表明NIL-8比02428具有更好的抗旱能力。实时定量PCR结果表明,高温、低温、盐害及模拟干旱胁迫下,NAL11表达量均迅速升高,随着处理时间的延长,其表达量表现出不同的动态变化。NAL11基因的表达受高温、低温、盐及模拟干旱胁迫的诱导,但表达模式各异;推测NAL11基因对水稻幼苗的抗旱能力起到一定的调节作...     

水稻(Oryza sativa L.)捕光叶绿素a/b结合蛋白基因全长cDNA的克隆和特性分析

根据捕光叶绿素a/b结合蛋白基因（cab）家族中的保守序列设计PCR引物,扩增出的约310 bp cDNA小片段为分子杂交探针,对构建的水稻cDNA文库进行杂交筛选,并结合PCR分析确定阳性克隆中cDNA片段的大小。通过对插入的cDNA片段最长的阳性克隆进行测序分析验证,克隆了水稻中1个cab基因全长cDNA,命名为cab-n8（GenBank登记号：AY     

受多逆境诱导表达的GhWRKY64基因启动子克隆与功能分析

WRKY蛋白属于锌指型转录调控因子,参与植物生长发育及耐逆响应。以陆地棉遗传标准系TM-1为材料,克隆Gh WRKY64(KF031101)基因上游1064 bp的启动子序列,并对其调控元件及功能进行分析。生物信息学分析表明,该区域含18个组织器官表达及诱导表达关键元件,分别为6个ROOTMOTIFTAPOX1根特异调控元件,4个CACTFTPPCA1叶肉特异性调控元件、4个OSE2ROOTNODULE病菌诱导元件、2个GTIGMSCAM4盐调控元件和2个W-box胁迫应答响应元件。将该启动子与GUS基因融合,构建p BIW64:GUS植物表达载体,通过农杆菌介导叶盘转化法获得12个转基因烟草株系。选择GUS表达量最高的p BIW64-5进行转基因不同组织器官表达及诱导表达分析。GUS组织化学染色显示,苗期的转基因烟草植株在叶和根部均具有GUS活性,开花期在转基因烟草植株根、叶及叶柄均检测到GUS活性,特别在转基因烟草的根及根尖部分染色更深,在茎和花组织上未检测到GUS活性。对该转基因烟草幼苗进行黄萎病菌诱导处理,诱导48 h后,转基因烟草幼苗根和叶片的GUS染色比未诱导处理的对照明显加深。结果表明,Gh WRKY64上游1064 bp长度的DNA序列,具有启动子的相关顺式作用元件,且为病原菌诱导型启动子。该启动子可为开展棉花抗黄萎病转基因研究提供调控元件。     

水稻(Oryza sativa L.)a-淀粉酶基因的进化及组织表达模式

α-淀粉酶在植物特别是谷类萌发种子淀粉降解中具有重要作用。水稻α-淀粉酶基因的结构、进化和表达研究已有报道,但是,多集中于OsAmy1和OsAmy3这两个亚族内基因间以及发芽种子中。不同亚族间的基因结构、进化及更多组织和时期的表达特点尚缺乏细致研究。本研究通过TblastN同源性比对及保守结构域分析揭示水稻基因组含有11个α-淀粉酶基因。生物信息学分析、系统进化树构建及半定量RT-PCR分析表明,该家族基因在结构上发生了明显的分化,具有清晰的进化层次,OsAmy5A和OsAmy4A是家族中较原始状态的基因;在表达和功能上也发生了明显分化,进化水平较高的基因发生了明显的时空表达特异性分化。OsAmy1A、OsAmy3A及OsAmy3D和OsAmy3E分别在保证种子植物世代传递、维持种子休眠过程中胚的微弱生命活动及保证种子萌发过程中能量的稳定持续供应上具有重要作用。     

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.     

水稻(Oryza sativa L.)双胚苗遗传学的研究

APⅠ、APⅡ、APⅢ和 APⅣ四个双胚苗品系分别具有16.1%、23.4%、32.4%和5.0%的双苗率,双苗中有一个中胚轴和两个中胚轴的两种类型。以双胚苗为母本与显性紫色稻杂交,F1出现1.8—3.8%的绿色双苗或单苗,因此,四个双胚苗品系中可能存在低频率的无融合生殖。双胚苗是可遗传的,受两对隐性基因控制,而双苗频率的高低则受修饰因子的     

水稻(Oryza sativa L.)α-淀粉酶基因的进化及组织表达模式

α-淀粉酶在植物特别是谷类萌发种子淀粉降解中具有重要作用。水稻α-淀粉酶基因的结构、进化和表达研究已有报道,但多集中于OsAmy1和OsAmy3这两个亚族内基因间以及发芽种子中。不同亚族间的基因结构、进化及更多组织和时期的表达特点尚缺乏细致研究。本研究通过TblastN同源性比对及保守结构域分析揭示水稻基因组含有11个α-淀粉酶基因。生物信息学分析、系统进化树构建及半定量RT-PCR分析表明,该家族基因在结构上发生了明显的分化,具有清晰的进化层次,OsAmy5A和OsAmy4A是家族中较原始状态的基因;在表达和功能上也发生了明显分化,进化水平较高的基因发生了明显的时空表达特异性分化。OsAmy1A、OsAmy3A及OsAmy3D和OsAmy3E分别在保证种子植物世代传递、维持种子休眠过程中胚的微弱生命活动及保证种子萌发过程中能量的稳定持续供应上具有重要作用。     

水稻OsABCC10基因的克隆及其功能分析

ABCC蛋白为ABC转运蛋白超家族中的一个亚家族,主要参与将各种分子从细胞质输出到外部介质或细胞器基质的过程。为了研究OsABCC10基因是否参与水稻Na+的运输,本研究从水稻基因组中克隆出OsABCC10基因,该基因cDNA全长4539 bp,编码1513个氨基酸。OsABCC10基因表达分析发现,其主要在水稻根中表达,表达量随盐处理浓度的升高及处理时间的延长而增强,表明OsABCC10基因的表达受盐胁迫的调控。亚细胞定位分析证实OsABCC10定位于液泡膜上。盐胁迫条件下,与野生型相比,osabcc10突变体表现出对盐更敏感,而且木质部汁液中Na+浓度升高。然而,当OsABCC10基因导入野生型酵母菌株BY4741表达时,与对照组实验相比,有OsABCC10表达的酵母细胞的生长受到了抑制。该结果与植物生理实验结果相反,这可能与OsABCC10蛋白在酵母中的定位有关。本研究初步推测OsABCC10基因参与水稻Na^+的转运,是一个新的耐盐基因。     

一个新的水稻逆境响应基因OsMsr1的表达与克隆

为深入了解植物的逆境反应机理和发现新的水稻耐逆基因, 采用Affymetrix水稻表达芯片(含51 279个转录本)分析了超级稻两优培九母本培矮64S不同生长发育时期、不同组织器官全基因组在低温、干旱、高温逆境胁迫下的表达水平, 筛选出众多表达水平显著升高与降低的基因。OsMsr1 (Oryza sativa L. multiple stresses responsive gene 1, GenBank登录号为EU284112) 是其中一个受高温、低温与干旱诱导、在各生长发育时期与组织器官均显著上调的基因, 用实时定量PCR方法对其表达水平进行了进一步的分析, 所得结果与基因芯片结果基本吻合, 因此, 此基因为一多逆境响应基因。用RT-PCR方法扩增获得了包含其完整ORF (open reading frame)的cDNA克隆。根据其ORF序列进行预测, 此基因编码一个包含89个氨基酸残基的小分子蛋白, 分子量约为10 kD, pI约为5。搜索有关数据库, 在水稻、玉米、小麦与拟南芥中找到有高相似性的基因, 但功能未知, 也未发现相同与类似的已知功能的基因保守结构域。对其可能的启动子序列分析, 发现5个与逆境反应有关的顺式作用元件。因此, 我们认为该基因为一新的水稻耐逆候选基因, 进一步的研究正在进行。     

栽培稻的基因型差异程度和分类

本文利用来自一个籼/粳交(圭630/02428)的双单倍体(DH)系和由多种类型的籼、粳品种(系)组成的对照组,从分子水平上研究亚洲栽培稻的基因型差异。结果表明,栽培稻中存在两种主要的差异类型,即质的差异和量的差异。前者主要存在于籼、粳分化程度比较高的对照组中,85%以上的有关位点已经发生了籼或粳的分化趋向;后者主要存     

水稻耐低磷种质的筛选与鉴定

本研究对281份不同的水稻（Oryza sativa L.）品种（品系）进行了耐低磷筛选和鉴定。在大田种植条件下,通过水稻部分性状耐低磷系数（－P/+P）的变异范围、平均值以及它们间的相关性分析,认为相对籽粒产量、相对成熟期的地上部生物重、相对植株分蘖期的分蘖数是较好的耐低磷筛选和评价的指标。并提出以偏低含磷量大田初筛及     

水稻小孢子形成和发育过程中胼胝质的动态变化

利用活体荧光显微术,PEG切片荧光显微术,半薄切片光学显微术和透射电镜观察了粳稻台中65小孢子形成和发育过程中胼胝质的动态变化。结果发现,胼胝质最早于小孢子母细胞形成期出现于花粉囊中。进入小孢子母细胞减数分裂期,胼胝质首先在小孢子母细胞靠近药室中央的初生细胞壁上沉积,并于减数分裂Ⅰ终变期形成完整的胼胝质壁;随后胼胝质在小孢子母细胞中央开始沉积,并向四周扩展形成第1个赤道板,随后形成第2个赤道板;减数分裂后,四分体周围的胼胝质解体释放出小孢子。小孢子早期,绒毡层细胞中积累胼胝质类物质,小孢子核周围也开始沉积胼胝质,逐渐形成完整胼胝质壁;小胞子晚期,绒毡层细胞开始解体,药室内壁细胞开始加厚,其加厚的物质为胼胝质类物质。二胞花粉早期,小孢子进行不均等分裂,形成营养细胞和具有胼胝质壁的生殖细胞,随后营养细胞的细胞质中积累胼胝质,生殖细胞的胼胝质壁开始解体;二胞花粉晚期,药室内壁加厚完成,营养细胞的细胞质中继续积累胼胝质,花粉成熟期,营养细胞的细胞质中积累了大量胼胝质。对胼胝质在小孢子形成和发育过程中的功能进行了讨论。     

粳稻亚种内杂种劣势遗传特性分析及其相关基因的克隆

杂种劣势是存在于自然种群之间的一种合子后生殖障碍,水稻杂种劣势的研究有利于探讨种间、亚种间和亚种内杂交不亲和原因,对建立新的杂种优势利用模式具有重要的理论及实践意义。本研究旨在通过对三个韩国粳稻劣势亲本"Aranghyangchalbyeo"(CH7)、"Sanghaehyangheolua"(CH8)和"Shinseonchalbyeo"(CH9)及其杂交后代(F1, F2)的生物学特征、特性进行比较,解析水稻粳稻亚种内杂种劣势的遗传模式;同时利用单倍型分析和图位克隆比对,探明CH8和CH9两个劣势亲本中所携带的劣势相关基因序列差异。结果表明,携带劣势基因的亲本自身生长正常,但正反交后F1表现稳定且明显的杂种劣势,F2群体中劣势植株与正常植株呈现9:7的分离,推断该杂种劣势的表型由两个互补的显性基因控制;劣势亲本CH8第1号染色体携带了稀有的劣势基因Hwc1;劣势亲本CH9不携带Hwc1和Hwc2基因,可能携带了其他劣势基因。该结果为揭示杂种劣势的基因多样性及分子遗传机制提供了科学依据。     

Coronatine Alleviates Polyethylene Glycol-induced Water Stress in Two Rice (Oryza sativa L.) Cultivars

We studied the effects of coronatine (COR), a structural and functional analogue of jasmonates, on the drought tolerance of two rice cultivars, Handao 297 (a drought-tolerant upland rice) and Yuefu (a drought-sensitive lowland rice). Seedlings were treated with COR at the three-leaved stage at 0.01 and 0.1 μm for 24 h, followed by imposition of water deficit induced with 20 % polyethylene glycol (PEG). Water stress reduced the biomass of both cultivars and increased leaf lipid peroxidation and solute leakage. Pre-treatment with COR significantly increased the activities of superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase in leaf tissues of water-stressed Handao 297 (0.01 μm ) and Yuefu (0.1 μm ) seedlings. COR supplement also increased the accumulation of 44 and 32 kDa polypeptides in water-stressed Handao 297 (0.01 and 0.1 μm ) and Yuefu (0.1 μm ) and significantly induced the expression of 29 kDa polypeptide in Handao 297. The results suggest that COR might alleviate drought stress by activating antioxidant enzymes and inducing proteins, thereby preventing membrane peroxidation and denaturation of bio-molecules. Thus, membrane permeability decreased substantially by 24–27 % in Handao 297, and 22–29 % in Yuefu. The optimal concentrations conferring drought resistance were 0.01 for the upland rice and 0.1 μm for the lowland cultivar.     

水稻糯质基因对产量构成性状的影响

利用3对糯与非糯近等基因系研究了糯质基因(wx)对产量构成性状的影响。3对糯与非糯品系均仅具有千粒谷重这一产量构成性状有极显著的差异,糯稻比非糯稻降低7.3—9.7%,降低的原因并非由于谷粒体积的减小而是由于糙米粒重和谷粒比重的降低。糯稻与非糯稻具有相同的同化产物库容,但由于灌浆不充实,米粒较小,导致糯稻谷壳内余留较     

水稻高秆突变体株高及其构成的比较和等位性分析

利用伽玛射线辐射诱变获得了2份高秆突变体Gh-2和Sh-3,对它们的株高及其各节间长、穗长等的变化进行了分析.以同样是高秆的突变体Mh-1做测验种与Gh-2和Sh-3进行杂交,研究了相互间的等位性,研究结果认为它们是互为等位的遗传关系,即含有对sd-1能起隐性调节作用的i-sd1(t)基因.     

水稻耐盐碱胁迫优异等位变异的发掘

本研究以281个水稻品种构成的自然群体为试验材料,调查了盐、碱胁迫下水稻种子萌发能力相关性状,选择260对SSR标记对基因组进行扫描,采用Structure软件进行群体分析,利用GLM（General Linear Model）方法对标记与幼苗耐盐碱能力进行关联分析;并以试验材料表型均值为对照,鉴别出携带优异等位变异及载体材料。检测到15个与盐胁迫下种子萌发能力关联的SSR位点,其中第10条染色体上分别与标记RM184和RM171连锁位点的贡献率较大,达到29.51%和31.67%,优异等位变异RM184-211表型效应值最大为0.31,载体材料为‘滇屯502选早’。检测到与碱胁迫下种子萌发能力相关联的20个SSR位点,其中第3染色体与RM168和第4染色体与RM6314连锁位点的贡献率较大,分别达到39.17%和50.02%,优异等位变异RM6314-179表型效应值最大为0.58,载体材料为‘越6(N202)’。     

水稻短根相关基因OsKSR2的定位

根系是将植物固定于土壤及吸收利用水分和养分的重要器官。本研究从甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的籼稻Kasalath突变体库中,筛选到一个水稻根系发育缺陷的突变体,命名为Osksr2 (Oryza sativa kasalath short root 2),该突变体植株整体矮小,主根、不定根和侧根的伸长都受到抑制。遗传分析表明该突变性状由1对隐性核基因控制,将该基因命名为OsKSR2。将Osksr2纯合体与粳稻日本晴杂交构建F₂群体,利用已经公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记进行基因定位,将OsKSR2定位在水稻第8染色体STS标记S27887与S27988之间约101 kb的范围内。通过水稻基因组注释系统共预测到17个开放阅读框(ORF),没有已知的与根系发育相关的基因。对OsKSR2的定位将为进一步克隆该基因和阐明水稻根系伸长的分子机理奠定基础。