外源赤霉素调控稻草饲用品质后水稻转录因子基因表达谱分析

为探索外源赤霉素(GA)调控稻草饲用品质的分子机制,采用Illumina HiSeq 2500平台的水稻表达谱芯片技术,分析研究生育后期外源赤霉素处理后水稻转录因子基因表达谱的变化.GA处理后杂交籼稻两优培九与其对照有28个基因表达发生明显变化,其中表达上调的有9个,下调的有19个;表达差异明显的基因主要属于亚油酸代谢、α-亚麻酸的代谢、戊糖和葡萄糖醛酸转换、植物病原物相互作用、淀粉和蔗糖代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢、嘌呤代谢等途径的基因.GA处理后粳稻品种南粳44有11个基因的表达发生明显差异,其中9个基因表达上调,2个基因表达下调;差异表达基因主要集中在类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇的生物合成、昼夜节律等途径上.进一步采用实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR),验证4个转录因子基因在GA处理后表达变化,与表达谱结果基本一致.     

粳稻云引受稻瘟病菌诱导表达基因的荧光定量分析

前期通过对广谱稻瘟病抗性品种粳稻云引接种稻瘟病菌后的基因表达谱分析,构建随时间变化的动态样本基因调控网络。在此基础上,选取该调控网络中10个比较重要的基因,采用Real-Time PCR的方法对其在接种稻瘟病菌后的时空表达进行相对定量分析,得到这些基因在稻瘟病菌诱导后在云引中的时空表达模式。10个基因均受到稻瘟病菌的诱导,但达到表达量峰值的时间各异,有8个基因在36h内表达量达到峰值,3个编码转录因子的基因表达量在24h内达到峰值;部分基因表达呈先上升,后抑制,另一些基因的表达则先抑制,后上升,再下降。该研究为进一步确定这些基因在云引抗病性调控中的作用奠定基础。     

烟草钾离子通道基因NtTPK的克隆及表达分析

采用同源克隆的方法对烟草品种K326中的一个钾离子通道基因NtTPK进行了研究,该基因序列全长1 317 bp,编码438个氨基酸。实时荧光定量PCR结果表明,该基因在茎中的表达量最高;在低钾处理24 h后该基因表达量最低;200 mmol·L~(-1)NaCl处理24 h后该基因表达量最高;在烟草打顶7 d后,该基因在叶和根中的表达量达到最高。这些结果为进一步研究该基因的功能提供了一定理论基础。     

云南地方籼粳稻稻瘟病抗性和农艺性状差异分析及优异稻种筛选

【目的】分析云南省地方籼稻和粳稻的稻瘟病抗性和农艺性状差异,筛选适宜于种植区环境的优异地方稻种,为稻瘟病的抗性育种及良种选育提供理论依据。【方法】以云南地方籼稻和粳稻品种各23份为材料,利用8个稻瘟病菌株进行室内苗期稻瘟病抗性鉴定及抗瘟基因推导,并结合田间农艺性状测定结果进行综合评价,筛选出优异地方稻种。【结果】抗性频率为0.0%~25.0%、25.1%~50.0%、50.1%~75.0%和75.1%~100.0%的粳稻品种分别有4、5、6和8个,籼稻品种分别有0、4、7和12个。粳稻和籼稻接种8个稻瘟病标准菌株后,籼稻的稻瘟病抗性整体高于粳稻。46个水稻品种的抗瘟基因组成较复杂,其中,能推导出抗瘟基因的品种共17个,其中粳稻品种7个,籼稻品种10个;抗性基因组成复杂的品种（可能含有的抗瘟基因在6个或6个以上）有23份;含有未知抗瘟基因的品种有6个,均为粳稻;Pik、Piz-t、Pib、Pi1、Pi11和Pita-2基因在籼稻中出现的次数高于粳稻,其中Pita-2基因仅存在于籼稻品种吉强糯和天杂58中;Pik-s、Pita、Pi3、Pi12和Pii基因在粳稻中出现的次数高于籼稻,其中Pi12基因仅存在于粳稻品种日本谷和华街中。农艺性状调查测定结果显示,在株高、穂长、结实率和千粒重方面,粳稻品种间的差异明显大于籼稻品种;在产量方面,籼稻品种间的差异小于粳稻品种。筛选出的高抗稻瘟病品种:镰刀谷（粳稻）、香糯（籼稻）、毫糯早（籼稻）和老品种糯谷（籼稻）;高产品种:日本谷（粳稻）和粘珏香（籼稻）;矮杆品种:冷水汕优（粳稻）和白壳糯（籼稻）;多穗品种:日本谷（粳稻）和老品种糯谷（籼稻）。【结论】籼稻所含的抗瘟基因数量和稻瘟病抗性整体较粳稻高,说明籼稻的抗谱范围更广。筛选出的粳稻品种冷水汕优和日本谷可用于优质高产品种选育,籼稻品种香糯和毫糯早可用于稻瘟病抗性品种选育。     

马铃薯块茎淀粉合成相关基因在脱落酸和蔗糖诱导下的表达分析

【目的】在马铃薯块茎中确定能够促进淀粉合成基因表达的脱落酸(abscisic acid,ABA)和蔗糖处理体系。【方法】利用不同的溶液和条件,对马铃薯幼嫩块茎进行ABA、蔗糖和ABA+蔗糖处理;采用实时荧光定量PCR检测处理块茎中直链淀粉合成关键酶(granule-bound starch synthaseⅠ,GBSSⅠ)基因、支链淀粉合成关键酶(starch branching enzymeⅢ,SBE3)基因和淀粉合成限速酶大亚基(ADP-glucose pyrophosphorylase large subunit 3,APL3)基因的表达,确定处理体系能否诱导基因表达;确定处理体系后,进一步检测其他9个淀粉合成基因的表达。【结果】实时荧光定量PCR检测表明：当处理溶液中包含氯化钙、琥珀酸钠和氯霉素等试剂,且马铃薯块茎置于处理溶液中28℃黑暗处理36 h时,与对照相比,ABA或蔗糖处理可明显升高GBSSⅠ和APL3的表达。对其他9个淀粉合成相关基因表达的检测结果显示：大部分合成基因正向响应ABA或蔗糖处理。【结论】本研究利用马铃薯块茎确定了能够促进淀粉合成基因表达的ABA和蔗糖处理...     

2种基因漂移检测方法对比及其影响因素分析

[目的]针对田间基因漂移常用的PCR检测或蛋白检测方法,确定2种方法检测结果的一致性及其环境影响因素。[方法]通过设计环境因素和对大量样本使用PCR检测和蛋白检测方法,对3个处理（风力处理、蜜蜂处理和空白对照）下3个品种共计1769个样本进行了双重检测。[结果]田间基因漂移存在基因转入但不表达的现象,即PCR检测和蛋白检测结果并非完全一致。环境因素中,风力处理和蜜蜂处理对基因表达无显著影响,但蜜蜂处理的基因表达率高于风力处理。[结论]为基因漂移的精确检测提供了参考。     

2种基因漂移检测方法对比及其影响因素分析

[目的]确定针对田间基因漂移常用的PCR检测或蛋白检测方法2种方法检测结果的一致性及其环境影响因素。[方法]通过设计环境因素和大量样本的PCR检测和蛋白检测方法,对3个处理（风力处理、蜜蜂处理和空白对照）下3个品种共计1769个样本进行了双重检测。[结果]田间基因漂移存在基因转入但不表达的现象,即PCR检测和蛋白检测结果并非完全一致。环境因素中,风力处理和蜜蜂处理对基因表达无显著影响,但蜜蜂处理的基因表达率高于风力处理。[结论]为基因漂移的精确检测提供了参考。     

水稻胚乳RNA定量RT-PCR分析中参照基因选择

以6个籼粳稻品种胚乳总RNA为研究材料,检测包括eEF-la、eIF-4a、UBC、GAPDH、UBQ-5、TBL和ACTl在内的7个常用管家基因的表达稳定性情况,通过geNorm软件分析选择最佳参照基因.结果表明:不同的品种间,eEF-la和ACT1的表达最为稳定,UBC的表达变化最为明显.当利用多基因作为内参基因时,使用两个最稳定表达的管家基因即可达到准确校正的目的.该结果为水稻等植物中基因表达分析时内参基因的选择提供了参考.     

利用基因编辑技术创制长粒香型粳稻（英文）

为创制长粒香型粳稻种质资源,以春江151为材料,对GS3基因和OsBADH2基因进行编辑,以期获得不含转基因成分的长粒和带有香味的粳稻种质资源。结果表明：获得的10个不含转基因成分的长粒香型粳稻株系,其籽粒长度和千粒重分别较对照增加了12.20%和18.45%,产量较对照也增加了8.31%。综上所述,本研究利用CRISPR/Cas9多基因编辑系统编辑GS3基因和OsBADH2基因,获得了粒长和产量均增加的长粒香型粳稻资源,丰富了粳稻种质资源并为稻米品质改良研究提供了参考。     

灌浆期开放式增温对水稻强势粒和弱势粒淀粉代谢关键酶相关基因表达水平的影响

[目的]阐明模拟全球气候变暖对水稻灌浆期淀粉代谢关键酶相关基因表达水平的影响,为全球气候变暖的应对措施提供依据。[方法]以大穗型粳稻品系CJ03和中穗型粳稻品种‘宁粳3号’为材料,在水稻抽穗期进行开放式增温处理,测定强、弱势粒的千粒质量、灌浆速率、总淀粉与直链淀粉含量及花后10 d和20 d淀粉代谢关键酶的主要调控基因表达水平。[结果]在灌浆前期,与对照弱势粒相比,开放式增温明显促进弱势粒的灌浆进程,主要表现在弱势粒灌浆速率及其峰值均有增加,灌浆启动提前;在灌浆后期,随着增温处理时间的延长,强、弱势粒灌浆活跃期均缩短。实时荧光定量PCR的测定结果表明,参与籽粒淀粉代谢的关键酶,如蔗糖合成酶(Su Sase)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE),它们的基因表达水平在不同处理和不同部位均有差异。在花后10 d的增温处理下,强、弱势粒中Su Sase、AGPase、SSS和SBE合成相关基因的表达水平上调,而GBSS合成相关基因的表达水平下调。花后20 d,相对于强势粒,各处理弱势粒中淀粉合成关键酶相关基因的表达水平均显著下调。[结论]增温处理下,弱势粒中淀粉合成关键酶相关基因表达水平的上调是其灌浆速率增加的主要原因。     

四个云南矮秆稻种株高的遗传研究

本文研究了4个云南矮秆稻种的矮生性遗传以及矮秆基因对GA_3的反应。结果表明,3个籼稻矮秆品种的矮生性都受制于与sd_1等位的单一隐性基因;粳稻雪河矮早的矮生性受与大黑(d—1)及矮秆糯,单215(sd_1)均不等位的单一隐性基因控制,暂名为sd—s(t)。具有sd_1基因的水稻品种,其株高列GA_3反应敏感,将可能作为鉴别矮生基因的一种新方法。     

云南光壳稻与籼粳测验种间三交F1育性表达研究

 对南京11,光壳稻和巴利拉或秋光配制的单交、测交28个组合F₁,F₂及其亲本在云南籼粳交错区的宜良县进行育性鉴定分析表明：（1）云南光壳稻与籼粳杂种F₁易受低温影响,其广亲和基因难以表达。南京11与矮嘎、明子谷、木帮谷、毫秕、镰刀谷、末烈谷等光壳稻杂种F₁和F₂代的育性表达基因不同,F₁的育性表达基因易受环境影响;但F₂育性表达符合广亲和基因的遗传模式;并受主基因控制。（2）南京11,光壳稻与巴利拉测交组合F₁单株多数为不育株,不育株与可育半不育株比例符合X₂检验1∶1理论值的分界以5％和10％居多。（3）云南光壳稻与籼粳杂种育性基因的表达与环境因子密切相关,秋光的S－8育性恢复基因与该基因属于等位基因。     

水稻CAS基因的克隆及分析

[目的]克隆并分析水稻OsCAS基因,研究其在水稻生长中的作用。[方法]以粳稻（Ooza sativa L．ssp．japonica）品种日本晴为材料进行总RNA提取并进行RT—PCR扩增,随后鉴定OsCAS在水稻不同组织中的表达。[结果]OsCAS基因包含1164个碱基对,编码387个氨基酸。实时定量PCR结果显示,OsCAS在水稻不同组织中的表达水平存在差异,叶片中表达量最高,茎中略低,根中的表达量最低。[结论]该研究可为水稻OsCAS基因在抗逆反应中的作用研究提供试验基础。     

水稻OsBBR1基因的白叶枯病抗性研究

水稻Y73是疣粒野生稻和栽培稻‘大粒香’经不对称体细胞杂交产生的后代,它对水稻白叶枯病表现为高抗。Y73在接种白叶枯病菌株P10 (PXO124) 后,一个NBS-LRR类基因的表达量显著上调。为了研究该基因的水稻白叶枯病抗性,采用RT-PCR技术从Y73中克隆了该基因的CDS片段 (2 631 bp),将该基因命名为OsBBR1(Bacterial Blight Resistance-related gene 1),并且利用pCAMBIA1300双元载体分别构建了OsBBR1基因超表达及干涉载体,采用农杆菌介导的转基因方法获得了转基因水稻植株。接菌试验显示,抑制OsBBR1基因的表达,能减弱抗病材料Y73的抗性;而提高OsBBR1基因的表达水平,则能增强感病材料的耐病性。结果表明OsBBR1基因与水稻白叶枯病抗性直接相关。此外,OsBBR1基因亚细胞定位结果还显示,OsBBR1编码产物主要定位于水稻细胞膜和细胞核,表明该基因很可能与信号转导和下游基因转录密切相关。     

水稻条纹叶枯病抗性基因SSR标记的筛选及应用

[目的]设计和筛选新的SSR引物,以用于水稻条纹叶枯病抗性改良的回交育种中。[方法]以高抗条纹叶枯病晚粳品种502,高感条纹叶枯病晚粳品种秀水09等常规晚粳品种及其衍生株系为材料,在利用SSR和SARP标记对高抗条纹叶枯病RSV1基因定位的基础上,进一步设计3对（M-11-1,M-11-2,M-11-3）SSR标记。通过筛选和分析,选择M-11-3作为检测RSV1基因的标记基因用于追踪RSV1基因,从而实现将RSV1基因导入秀水09等晚粳品种的回交育种中,鉴定各个株系的抗性表现。[结果]改良系的条纹叶枯病抗性明显高于秀水09,绝大部分的抗性接近供体水平,而且在不同年份间抗性表现稳定,因此试验中利用的RSV1基因抗性效应十分明显,与RSV1基因连锁标记M-11-3辅助选择准确。[结论]研究证明了分子标记用于水稻条纹叶枯病抗性改良的可行性,同时也表明,优化和发展新的标记基因能够有效提高标记辅助选择的效率。     

水稻条纹病毒与不同抗性水稻互作中的脱落酸调控

虫传接毒鉴定表明,水稻品种（系）武育粳3号和KT95-418对条纹叶枯病的抗性差异明显.以这2个水稻品种（系）为材料,研究了脱落酸（ABA）在水稻与水稻条纹病毒（rtsv）互作中的作用.采用高效液相色谱技术测定了水稻受RSV侵染后内源ABA含量的动态变化,结果表明,武育粳3号和KT95-418ABA含量均先迅速升高,分别是未接种的3.7和5.7倍,后下降至与健株一致.实时荧光定量RT-PCR分析表明,外施ABA处理后武育粳3号中CP基因转录水平表达量下调比率为2.8,KT95-418中CP基因表达量与对照相比未发生明显变化;ABA合成抑制剂norflurazon处理未引起武育粳3号和KT95-418中CP基因表达量的变化.武育粳3号外施ABA处理后,水稻显症期推迟,症状减轻,条纹叶枯病的发病率降低.     

水稻不育系的广亲和基因检测及籼粳型分析

为鉴定部分水稻不育系的广亲和性和籼粳型,根据籼粳亚种间广亲和基因S5-n在第6染色体存在136 bp片段缺失的特征,设计InDel标记S5136,对培矮64S、广占63S等不育系进行广亲和基因鉴定。利用与栽培稻籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel标记,对这些不育系PCR产物的电泳结果进行判读和分析,计算其籼型或粳型基因频率(InDel分子指数法)。结果表明:①三系不育系粤泰A具有广亲和基因S5-n。②两系不育系培矮64S、N111S、C815S等11个不育系具有广亲和基因S5-n。③目前广泛应用于生产的不育系培矮64S、广占63S、Y58S等的籼型基因频率均为0.76～0.91,据此认为具有10%～25%左右粳稻血缘的籼型不育系可能更有利于亚种间杂种优势利用。     

Studies on the Photoperiod Sensitive Characters of Male Fertility Alteration of Peiai64S‘ Main Male Genic Sterile Gene

Peiai64S, an indica male sterile rice with a male fertility alteration under different environments, is selected from the offspring of indica rice crossed with Nongken58S. Nongken58S, a japonica photoperiod sensitive genic male sterile rice (PGMS), deriving from a natural mutant plant individual of normal japonica rice variety, Nongken58, is used as a male sterile gene donor of Peiai64S. But Peiai64S is not a typical PGMS rice, the male fertility is sensitive to temperature just as thermo-sensitive genic male sterile rice (TGMS). We have selected typical PGMS plants in F2 population of Peiai64S × Nongken58, whose ratio of fertile plants to sterile plants is nearly 3:1. The sterility inheritance conformed to one pair of gene segregation model. The result indicates the main male sterile gene in Peiai64S is not other than the PGMS gene, and comes from Nongken58S. The genetic background affects effective expression of the PGMS gene. This suggests that we ought to focus on optimizing the genetic background of the PGMS gene in PGMS rice breeding, and select an ideal genetic background as a transgenic background in molecular breeding.     

外源铁蛋白基因NtFerl对粳稻生理影响的研究

[目的]验证铁蛋白基因的功能,提高转基因粳稻的含铁量和转基因粳稻对盐胁迫和生物胁迫的抗性。[方法]利用农杆菌介导法将烟草铁蛋白基因mnrl导入粳稻基因组。[结果]对T0、T1代卡那霉素抗性植株PCR、Southern杂交、Northern杂交和RT—PCR检测分析表明,外源基因已整合到粳稻基因组中,并能够稳定遗传表达。转基因粳稻超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性和叶绿素相对含量高于对照,丙二醛（MDA）含量低于对照,其根、叶片和糙米中铁含量均高于对照。接种稻瘟病病菌后转基因植株叶瘟指数低于对照。[结论]转入外源铁蛋白基因NtFerl能够提高粳稻的含铁量和转基因粳稻对盐胁迫和生物胁迫的抗性。