水稻花序发育的分子调控研究进展

水稻花序是影响水稻产量的重要农艺性状之一,花序的发育过程涉及花序形态结构建成、顶端与腋生分生组织间的平衡与协调等复杂而有序的过程。简要介绍了水稻花序发育的主要过程及基本形态,根据水稻花序发育的进程,结合不同发育阶段中分离到的相关基因,从调控水稻花序分生组织的起始与发育两个方面总结了这些基因调控花序发育的分子机理,以期为最终阐明水稻花序发育的机理和高产育种提供一些参考。     

小麦穗发育相关基因的研究进展

【目的】认识小麦穗发育调控相关基因及调控网络,为穗部性状遗传改良和育种利用奠定基础。【方法】通过查阅国内外小麦穗发育相关文献和基因的研究动态,对小麦穗发育过程、穗部调控相关基因和穗部相关的重要QTL等方面进展进行总结与分析。【结果】小麦的穗部性状直接与产量相关,其穗部发育一直是育种家和分子生物学家研究的热点。基于水稻和玉米的研究进展,以及测序技术和分子生物技术的发展,许多研究已经证明一些基因在小麦的穗发育过程中发挥关键作用,影响穗部性状,小麦穗发育的调控途径也逐渐被发现。【结论】小麦穗发育研究与禾本科模式作物水稻相比较为缓慢,但随着测序技术和转基因技术的发展,将大大加快穗型调控基因的克隆和功能分析,小麦穗部研究正迎来春天。     

植物茎端分生组织CLV/WUS信号途径的研究进展

高等植物的最终形态主要依赖于茎端分生组织的发育调控,拟南芥CLV/WUS途径是茎端分生组织最重要的调控机制之一。CLV途径促进器官发生,WUS途径诱导分生组织细胞增殖,它们构成了负反馈调节环,保证了拟南芥分生组织的正常增殖与分化。利用突变体基因克隆和系统发育比较,证实了CLV和WUS的同源基因也存在于以水稻和玉米为代表的禾本科作物中,说明CLV/WUS信号途径在禾本科作物中很可能是保守的。由于禾本科作物茎端分生组织的发育最终关系到作物的产量和品质,因此,深入研究禾本科作物的CLV/WUS信号途径将有助于禾本科作物的遗传改良。     

稻穗结构遗传分析的研究简报

通过对12个水稻F_1杂种和2个品种的稻穗构成因子研究表明:在诸个稻穗构成因子中,主穗小穗数,一次枝梗数的遗传力最高;与主穗小穗数呈极显著遗传正相关的稻穗构成因子是一次枝梗数和二次枝梗数;一次枝梗数的通径系数最大,所以,它对主穗小穗数的直接效应最大。根据试验结果,以一次枝梗数多且配合力好的基因型作亲本,容易获得大穗型的杂种一代。     

果树花发育调控基因的研究进展

花发育过程是果树生长发育过程中的重要转折时期,受众多基因的调控。控制果树花发育过程的基因有花序分生组织特异基因、花分生组织特异基因、调控花器官形态特征基因等。本文综述这些基因在果树中的作用、表达部位和相互联系。     

水稻护颖发育相关基因的研究进展

水稻(Oryza sativa L.)花序和小穗的结构特点是决定水稻产量的重要因素。在禾本科植物中,护颖是水稻特有的小穗器官。一些调控护颖发育的基因,也参与其他花序或小穗器官的调控。护颖发育相关基因的研究对阐明水稻花发育的分子机制具有重要意义。本文介绍了与护颖发育直接相关的12个基因的研究进展,并根据突变体表型以及基因功能特点,将这12个基因分为开花决定基因、花序分生组织特征基因和花器官特征基因3类。根据已有研究结果和合理的假设,绘制调控护颖发育基因的互作模式图,并提出值得进一步探索的方向。     

重要观赏植物花发育的分子机理

花是观赏植物重要的经济器官,控制花发育的基因包括花序分生组织特性基因、花分生组织特性基因、花器官特性(同源异型)基因等。全面回顾了观赏植物花发育基因调控的分子机理,重点介绍了花器官发育的ABCDE模型和四因子模型,以及月季、百合等重要观赏植物的花器官特性基因。从基因资源和观赏性状等方面,提出了观赏植物花期花型分子育种的策略,为进一步探索观赏植物花发育的分子机理,定向控制观赏植物的花期花型奠定了基础。     

水稻穗型的研究进展

穗是水稻产量形成的关键部位,穗型是株型的重要组成部分.穗型的形成涉及花序建成、籽粒发育等一系列生理生化过程.本文综述了水稻穗型的分类,穗型与产量和品质的关系,穗型及穗部性状的遗传,及穗型相关基因的研究进展.讨论了育种实践中与穗型有关的问题,指出随着水稻分子生物学研究的深入,穗型形成的分子生物学机理将不断明晰,这必将有助于水稻高产优质育种实践.     

水稻穗顶端退化突变体paa21的表型分析及基因克隆

【目的】水稻穗顶端退化严重影响产量,鉴定与克隆水稻穗顶端退化相关基因,可以丰富水稻穗发育调控的分子机理,为水稻高产分子设计育种提供理论基础和基因资源。【方法】从粳稻品种武运粳30号EMS突变体库筛选到一份稳定遗传的穗顶端退化突变体panicle apical abortion 21(paa21)。对退化一次枝梗比例、每穗退化粒数占比、每穗粒数、株高、穗长、单株产量等农艺性状进行统计。使用台盼蓝和伊文思蓝染色检测顶端小穗是否发生程序性细胞死亡。测定WT和paa21不同发育时期幼穗和不同穗部位的H₂O₂含量。paa21分别与籼稻II-32B、9311正反交进行遗传分析。利用paa21与籼稻II-32B杂交构建的F₂群体进行基因定位和克隆。使用SWISS-MODEL网站预测野生型和突变体蛋白的三维结构。利用RT-qPCR分析ROS响应标志基因、程序性细胞死亡相关基因、过氧化氢酶相关基因的表达量。【结果】paa21突变体发生严重的穗顶端退化,统计paa21所有一次枝梗退化情况,发现退化小穗主要位于顶端的一次枝梗上。与WT相比,p...     

水稻簇生穗突变体基因研究进展

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶植物分子生物学研究的模式植物。稻穗(即花序)的生殖发育直接影响到稻谷的产量和稻米的品质,因此研究水稻花器官的形成无论在发育生物学还是在遗传育种上都具有重要的理论意义和实际应用价值。本文介绍了当前花器官研究状况,从簇生穗的性状,形成机制及遗传学分析等方面的出发,阐述了簇生穗基因的研究进展,并展望基因在未来水稻遗传育种中的应用。     

水稻穗型构成性状的相关与通径分析

通过对５个水稻品种和１０个杂种二代的穗型构成性状的研究表明，穗型构成性状之间存在着很强的相关关系；穗型构成性状与单株穗数多是较强的负相关；株高、出苗至抽穗天数与大多数穗型构成性状是显著的正相关。通径分析中所选性状对主穗粒重的回归估计的可靠度为９６．８％。其中，主要起直接作用的二次枝梗数和千粒重是第１位因子；主要起间接作用的一次枝梗数、一次枝梗平均长度、粒数／１０ｃｍ一次枝梗是第２位因子。根据试验结果，育种中直接对第一位因子加以选择，同时兼顾第２位因子，可望育成穗粒多，旦粒大的高产品种。     

玉米籽粒形成的分子生物学基础

玉米单穗籽粒产量由穗粒数和粒重两因子组成。单个果穗上所着生的籽粒数与雌花序建成和小花分化密切相关,因此,控制花序形态建成和小花发育的基因可能直接或间接地参与穗粒数调控。玉米成熟籽粒主要由源于母本组织的种皮和经双受精产生的胚和胚乳组成,且胚和胚乳占成熟籽粒的绝大部分,直接影响粒重。文中主要从“CLAVATA（CLV）-WUSCHEL（WUS）负反馈调控途径、激素及其信号途径、花器官发育和小花性别决定”等方面总结了花序和小花发育相关基因及其与穗粒数的关系,描述了CLV-WUS途径中各基因在玉米雌花序上特异性表达的分生组织和基因间的调控关系,总结了生长素、赤霉素、细胞分裂素和独脚金内酯等植物激素的相互作用网络,以及已克隆的玉米花器官发育相关基因及其功能。从“线粒体基因转录本的加工和编辑、质体基因的转录和翻译及细胞核RNA转录与加工”3个方面总结了已克隆的影响胚和胚乳发育的相关基因,其中,大部分基因编码线粒体或质体定位的PPR蛋白。值得关注的是,近年来,研究发现了通过调节细胞核内RNA转录和加工而影响玉米籽粒发育的新途径。文章作者在基因水平上对玉米籽粒形成的分子生物学基础进行了简要总结,为进一步深入解析玉米产量形成的分子调控网络提供参考。同时,也就该研究领域今后可能的研究方向进行了讨论。     

水稻植株农艺性状与稻米碾磨品质的遗传相关性分析

以４５个籼稻组合为材料，研究了一些属于不同遗传类型性状间的相关性．结果表明，控制植株农艺性状的遗传效应与影响稻米碾磨品质性状的遗传效应间，存在较强的相关性．其中以加性效应间的相关性尤为明显．有效穗数、剑叶长宽比和谷粒宽等性状与稻米碾磨品质性状间，存在着明显的正相关，而株高、剑叶长、穗长、每穗粒数、谷粒长和谷粒长宽比等性状与稻米碾磨品质性状间，则表现为负相关．有效穗数与糙米率等成对性状间的显性效应相关性，有助于同时改良杂交稻组合的这些性状     

Genetical and Physiological Basis of Plant Type Model of Erect and Large Panicle Japonica Super Rice in Northern China

The historical changes in rice yields across China were explored. The physiological mechanisms and genetic basis of the erect and large panicle super-high-yield plant type model for breeding japonica super rice were analyzed mainly on the panicle type, number of large vascular bundles （LVB） in the panicle neck, and the panicle type index （PTI）. In the production point of view, we suggested that, for the breeding of super-high-yield japonica rice, the erect panicle types with more LVB numbers in the panicle neck and superior upper grains in the secondary branches would be the key factors. The information has potential significance in the rice breeding and productivity not only in China but also throughout the rice production areas of the world.     

水稻生长发育与产量性状基因克隆研究进展

全球面临人口膨胀和资源缺乏的双重压力,急需通过改良农作物品种来增加粮食产量。水稻是重要的粮食作物,具有基因组小、与其他谷类作物共线性高等特点,是禾本科作物的模式植物。植物的生长发育是获得产量的物质基础,目前已经克隆了一些水稻重要农艺性状基因,涉及的性状包括株高、分蘖、花期、育性、产量、稻米品质及抗逆性等。控制水稻生长发育的基因和产量性状基因的克隆,加深了对水稻生长发育的分子机制的理解,深化了对水稻产量形成的生物学机制的认识,并为今后利用这些基因进行品种分子改良提供了物质基础。     

基于形态特征参数的稻穗几何建模及可视化研究

 【目的】建立基于形态特征参数的稻穗几何模型,实现稻穗的可视化。【方法】通过对稻穗形态建成过程中关键特征的观测分析,利用三维几何建模技术,构建基于形态特征参数的稻穗几何模型,包括穗曲线、穗轴、次枝梗和小穗几何模型;用Bezier曲线来拟合穗曲线,将二维空间的穗曲线映射到三维空间,构建穗轴几何模型;用一段穗轴及圆柱体模拟一次枝梗和二次枝梗;并分别用椭球体及圆柱体模拟小穗的谷粒及小枝梗,最后基于稻穗的拓扑结构,构建稻穗几何模型。模型参数主要有穗长、穗倾角、一次枝梗长、一次枝梗数目、二次枝梗长、二次枝梗数目、谷粒大小等。【结果】在稻穗几何模型基础上,基于OpenGL图形平台,实现了稻穗生长过程的三维可视化, 较好地描述了稻穗形态建成过程。【结论】稻穗的可视化为建立可视化水稻生长系统奠定了基础,同时对其它作物的可视化表达也有很好的借鉴意义。