水稻瘤矮病毒基因组S8片段全序列测定及其结构分析

应用RT-PCR技术克隆了水稻瘤矮病毒（Rice gall dwarf virus,RGDV）中国广东信宜分离物（RGDV-C）的基因组S8片段，并测定了全序列。结果表明RGDV-C基因组s8片段全长1578bp（GenBank登录No．AY216767），含有一个ORF，编码一个含有426个氨基酸的外层衣壳蛋白，基因结构与泰国的RGDV分离物基本一致，核苷酸和推导的氨基酸序列同源性分别为96．0％和99．1％，与植物呼肠孤病毒属（Phytoreovirus）的三叶草伤瘤病毒（Wound tumor virus，WTV）和水稻矮缩病毒（Rice dwarf virus,RDV）各分离物的核苷酸同源性分别为56．8％和55．3％～56．0％。从s8编码的外层衣壳蛋白亲缘关系、反向重复序列、病毒粒体被严格限制于薄壁细胞以及致瘤特性来看，RGDV与WTV比RGDV与RDV具有更近的亲缘关系。     

水稻南方黑条矮缩病毒湖南鼎城株系S10片段的基因组序列分析

运用RT-PCR技术克隆了水稻南方黑条矮缩病毒（southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV）湖南鼎城株系的基因组S10片段（SRBSDV-HuNDCS10）,并对其全序列进行了测定和生物信息学分析。结果显示,SRBSDV-HuNDC S10片段全长为1797bp（登录号：JQ337964）,含有1个ORF,编码557个氨基酸残基的衣壳蛋白,推测分子量约62.6kD,推测等电点为7.62,与已报道的广东、海南和云南分离物病毒的S10作比较,它们的核苷酸相似性分别为99.7%、99.0%和98.4%,氨基酸相似性分别为100.0%、99.5%和99.3%。对SRBSDV-HuNDCS10及部分Fijiviruses病毒对应片段在5＇URT与3＇URT存在的保守序列和互补序列进行了归纳,对其ORF编码的氨基酸序列进行了motif查找,得到该属（Fijiviruses）氨基酸序列的10个保守区段。此外,进行了糖基化位点、磷酸化位点及B细胞抗原表位预测,发现了3个可能的N端豆蔻酰基化位点,可能与病毒的侵染机制有关。     

水稻黑条矮缩病毒玉米分离物基因组S8和S9的序列分析及其原核表达

通过RT-PCR获得了玉米粗缩病病毒湖北分离物(Hbm)基因片段S8和S9的全长cDNA克隆，并测定了它们的全序列。S8全长1936bp，其编码链只含1个ORF，编码1个由591个氨基酸组成、分子量约为68kD蛋白；S9全长l900bp，含有两个非重叠的ORF，分别编码由347个和209个氨基酸组成、分子量分别约为40kD和24kD蛋白。序列分析表明，Hbm-S8和S9与水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)中国不同分离物之间的核苷酸和氨基酸序列同源性分别为94．4％～98．9％和96．0％~99．0％，且与日本RBSDV的序列同源性高于与玉米粗缩病毒相应片段的序列同源性，进一步证明了引起我国玉米粗缩病的病原为RBSDV。SDS-PAGE分析表明，经IPTG诱导，RBSDV8和9编码的蛋白可在大肠杆菌(Escherichia coil)中高效表达。以这些蛋白为抗原，制备了抗血清。用Western blot方法在感病的玉米(Zea mays)植株中可检测到RBSDV-Hbm S8和S9 ORF1编码的蛋白。     

抗稻瘟病杂交水稻杰优8号高产制种技术

杰优8号是重庆金德种业有限公司采用自育不育系J8A与恢复系J恢1号配组育成的三系杂交水稻中籼组合。该组合具有产量高、稳产性好、抗稻瘟病、制种产量高等特点,2007年通过重庆市农作物品种审定委员会审定。本文根据杰优8号亲本的特征特性,结合重庆的特殊生态气候,总结了杰优8号在重庆的高产制种技术。     

水稻不育系培矮64S的空间诱变效应及后代的SSR分析

对经过卫星搭载的培矮64S种子及后代进行了有关性状研究和SSR标记分析,结果表明:培矮64S空间诱变后代SP1代发芽率、存苗率、株高、抽穗期、株叶型的性状与对照相比没有明显变化;但SP2代在株高、粒型和育性等性状上发生了变异;从SP3代中获得柱头比培矮64S明显增大的变异株系,这对于改良培矮64S的异交结实率和提高制种产量具有重要意义。此外,对10个SP3变异株进行SSR分析结果表明,扩增片段数目变化约占55.21%,扩增片段分子量变化约占44.79%,空间诱变引起的变异可能是以DNA缺失-重复为主。SSR座位的变异频率平均为23.33%,变异座位在水稻基因组中是随机分布的。     

辣椒BES1基因家族鉴定及表达分析

BES1基因是油菜素内酯信号途径中的关键转录因子。为了解辣椒中BES1基因家族功能,以已测序辣椒CM334为试验材料,根据已公布辣椒基因组数据,本研究利用生物信息学方法对辣椒BES1基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和生物非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,辣椒中有9个候选BES1基因,根据BES1基因结构可将其分为ClassⅠ和ClassⅡ 2大类,Class Ⅰ 和 Class Ⅱ 在结构上差异较大。辣椒BES1编码蛋白介于181~713个氨基酸范围内,分子量为20.22~78.23 kDa,等电点介于5.48~9.23。转录组数据分析发现,辣椒BES1基因在辣椒中表达具有差异性。在脱落酸、低温、高温、茉莉酸甲酯和疫病胁迫下CA04g20150和CA12g17430均被诱导上调,表明其在生物和非生物胁迫中发挥作用。本研究结果为进一步探究BES1基因家族调控植物抗逆的分子机制奠定了基础。     

嗜水气单胞菌丝氨酸羟甲基转移酶基因的克隆及酶学分析

以嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）基因组DNA为模板,通过PCR方法首次克隆了该菌的丝氨酸羟甲基转移酶基因（glyA）。将该基因插入到表达载体pGEX-6p-1中,转化大肠杆菌（Escherichia coli）DH5α,获得含有重组质粒pGEX-glyA的重组菌株。核苷酸序列测定表明该基因（GenBank登录号：FJ797607）全长1254bp,编码417个氨基酸。重组菌株IPTG诱导表达后,经过GST-tag亲和层析纯化,得到约45kD的目的蛋白。对纯化的丝氨酸羟甲基转移酶进行酶学性质分析表明,该酶的最适反应为pH8.0,最适反应温度为20℃,Cu^2＋和Mn^2＋对该酶有激活作用,而Zn2＋和SDS对该酶有抑制作用。由于该酶的最适反应温度是20℃,使得它在工业上具有一定的应用价值,同时有助于对低温酶机制的研究。     

OsEXPA8基因对水稻悬浮细胞的周期和大小的影响

膨胀素是植物细胞特有的一种细胞壁松弛蛋白,在很大程度上决定着植物细胞的生长速率.α-膨胀素(α-expansin,EXPA)和β-膨胀素(β-expansin,EXPB)是植物膨胀素家族中两个较大的亚家族.水稻(Oryza sativa)中至少有34个α-膨胀素基因.本研究通过转基因技术,研究了一个水稻根特异性表达的α-膨胀素基因OsEXPA8对水稻悬浮细胞的细胞周期和细胞大小的影响.利用流式细胞仪,分析不同培养时期野生型和转基因型细胞周期的差异,结果发现,35S∷OsEXPA8(过表达)转基因悬浮细胞大部分处于G2/M期,而OsEXPA8-RNAi (knock-down)转基因悬浮细胞多处在G1期;利用血球计数板测定细胞数量,结果表明,35S∷OsEXPA8转基因细胞数量＞野生型细胞数量＞OsEXPA8-RNAi转基因细胞数量;利用显微镜测定不同培养时期的细胞大小,发现35S∷OsEXPA8转基因细胞大小＞野生型细胞大小＞OsEXPA8-RNAi转基因细胞大小;测定愈伤组织块大小,发现35S∷ OsEXPA8转基因愈伤组织块大小＞野生型愈伤组织块大小＞ OsEXPA8-RNAi转基因愈伤组织块大小.本研究结果表明,OsEXPA8能够促进水稻悬浮细胞的分裂和生长,从而增加细胞数量,增大细胞体积,对水稻悬浮细胞的生长具有调控作用.该研究将有助于更好地了解植物细胞壁的松弛过程,从而深入地认识植物的生长发育进程.同时,膨胀素作为一种细胞壁松弛因子在农业上具有潜在的生物工程应用价值.     

水稻光温敏不育系gy157S的叶色表型鉴定与候选基因分析

为探明光温敏不育系gy157S黄绿叶基因gy157S(t)调控水稻叶色的分子机制及应用潜力,本研究对水稻光温敏核不育系gy157S进行不同温度处理,观察其表型、叶绿素含量以及叶肉细胞的变化情况,并对其进行遗传分析、基因定位和候选基因分析。表型鉴定结果发现,与对照C815S相比,20℃条件下gy157S叶片呈现黄绿色表型,光合色素含量极显著降低,叶绿体发育缺陷严重;30℃条件下gy157S叶片呈现淡绿色表型,光合色素含量仍然显著降低,仍有部分叶绿体发育畸形。遗传分析结果表明,gy157S的黄绿叶表型受一对隐性核基因控制;群体分离分析（BSA）和连锁分析结果将该基因定位于第3号染色体RM15678和RM15824之间,物理距离为2.4Mb;候选基因功能分析、测序和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,编码铁氧还蛋白OsFdC2的基因OsR498G0306815500.01在第7外显子上存在单核苷酸多态性（SNP）变异,导致编码氨基酸发生改变,可能是引起黄绿叶突变表型的位点。本研究结果为阐明gy157S(t)基因对叶绿体发育和叶绿素合成的分子调控机制奠定了基础。     

紫外诱变筛选海洋红酵母S8的尿嘧啶缺陷型菌株

本课题组从海南天然海域筛选到一株高产类胡萝卜素的海洋红酵母菌株S8,该菌株对鱼无毒害,并与鱼共生,欲将其应用于盐诱导表达外源蛋白的海洋红酵母工程菌的构建。本研究利用紫外诱变筛选的方法处理S8菌株,通过统计其UV致死率、5-氟乳清酸致死率等筛选S8的尿嘧啶营养缺陷型突变株。研究结果表明,供试菌株通过紫外线诱变、5-氟乳清酸致死和回复突变率的实验筛选,共获得16株稳定的尿嘧啶缺陷型突变株,突变菌株在基本培养基中培养了8d仍不能生长。选择了其中的一株ST5进行了产胡萝卜素能力的测定,结果表明,在同样的培养条件下,野生型S8菌株细胞生物产量可达87.55g/L,类胡萝卜素含量可达520μg/g,突变株ST5的细胞生物产量为85.45g/L,类胡萝卜素含量为512μg/g;ST5的产胡萝卜素能力方面与野生型S8无明显差异。因此,尿嘧啶缺陷型菌株ST5可为下一步海洋红酵母工程菌的构建提供受体菌。     

水稻CAT与逆境应答关系及酶活性分析

通过氧化氢酶（catalase,CAT）是一种四聚体血红素酶,主要存在于过氧化物酶体与乙醛酸循环体及相关细胞区域内。水稻中含有CAT1、CAT2和CAT3三种主要同工酶。它们在各组织不同的发育阶段,发挥着重要作用。在本研究解析了水稻过氧化氢酶同工酶基因在NaCl、NaHCO3、Na2CO3、PEG6000、H2O2、低温等逆境处理下mRNA表达特性。结果表明在不同的逆境下过氧化氢酶同工酶在表达上存在差异性。同时利用蛋白表达系统,对水稻过氧化氢酶CAT1和CAT3蛋白进行了纯化实验,对纯化的蛋白的酶活性分析的结果表明,CAT1和CAT3的酶活性没有十分显著的差别。     

具不同蛋白质含量水稻品种中天冬酰胺合成酶基因的表达

为研究水稻中氮同化与籽粒蛋白质合成可能的关系,本实验通过Northern杂交分析比较了氮同化关键酶一天冬酰胺合成酶基因（OsAS）在不同水稻品种中的表达特性。结果显示,OsAS基因在水稻不同组织及其不同发育时期中的表达水平不同,以发育种子中的表达量最高,叶鞘和叶片中相对较弱;在籽粒发育过程中OsAS基因的表达呈先升高后下降的趋势。具不同种子蛋白质含量水稻品种叶片中OsAS基因的表达水平存在显著差异,相关性分析显示在籼亚种或粳亚种不同品种内OsAS基因表达量与籽粒蛋白质含量可能存在一定的关联。     

C_2H_2型锌指基因OsZPT5-07调节水稻根系的发育

根系是水稻的重要营养器官,起固着、吸收养分和水分的作用。已有的表达分析结果显示,水稻C2H2型锌指基因OsZPT5-07主要在水稻根系中表达,推测该基因可能参与调节水稻根系的发育。为了分析OsZPT5-07的功能,我们构建了OsZPT5-07的过量表达载体ProUbi：OsZPT5-07和抑制表达的RNAi载体pTCK303-OsZPT5-07,将这两种载体转到粳稻品种中花15后,分别获得了18个过量表达和21个抑制表达的转基因株系。观察这些转基因水稻幼苗的根部形态,发现增强OsZPT5-07的表达能明显促进水稻幼苗根系的生长;而减少OsZPT5-07的表达则明显抑制水稻幼苗根系的生长。这些结果表明,OsZPT5-07可能参与调节水稻根系的发育。     

水稻芽期耐冷性的QTL分析

本研究以98个Nipponbare／Kasalath／／Nipponbare回交重组自交家系（backcross-inbred lines,BILs）组成的群体为材料,进行水稻芽期耐冷性数量性状基因座的检测和遗传效应分析。25℃正常条件下水稻发芽7d,芽长5～10cm,5℃低温处理10d,之后升温至25℃,缓苗10d,调查活苗率,并以活苗率作为芽期耐冷性的表型值,分析亲本和98个BILs的芽期耐冷性表现。采用Windows QTL Cartographer 1．13a软件的复合区间作图法,共检测到4个苗期耐冷性数量性状基因座（quantative trait locus,QTL）,分别位于第3、第7和第12染色体上,命名为qSCT-3-1、qSCT-3～2、qSCT-7和qSCT-12。4个QTL的加性效应分别为11．16、11．14、-8.8和-14．59,可解释表型变异的12．11％,12．66％,6．82％和15．86％。     

胁迫和对照条件下水稻品种铅积累的差异

为选育籽粒中对Pb低积累或低吸收水稻品种提供依据,本研究采用盆栽试验方法,比较了不同类型水稻品种及植株不同部位在胁迫和对照条件下对Pb的吸收积累特性。结果表明,供试品种不同部位中Pb含量的变异系数较高,变幅在18.34%～35.57%。不同部位中Pb的含量差异明显,根系对Pb具有较强的积累能力。胁迫条件下,根系中Pb的平均含量为287.616mg·kg^-1,约是茎叶和糙米含量的58倍和1267倍;对照条件下,根系中Pb的平均含量为9.078mg·kg^-1,约是茎叶和糙米含量的3倍和50倍;胁迫条件下根系中Pb的含量是对照的36.34倍,而茎叶和糙米分别是对照的1.65倍和1.36倍。不同品种对Pb的积累能力存在显著差异,同一品种在胁迫与对照条件下对Pb的含量也存在明显差异,其中,宁54146对Pb胁迫较敏感。相关分析表明,对照和胁迫条件下,植株不同部位中Pb的含量均不存在相关性。     

不同品种水稻糙米对Cd Cu Zn积累特性的研究

以酸性矿山废水污染的含有多种重金属的农田土壤为供试土壤,通过盆栽实验,研究不同水稻品种,不同类型、不同遗传背景水稻糙米重金属Cd、Cu、Zn的积累差异。结果表明,供试水稻糙米Cd含量为0.006～0.092mg·kg-1,最高值和最低值相差15倍;Cu含量为6.712～27.117mg·kg-1,最高值和最低值相差4倍;Zn含量为28.390～43.296mg·kg-1,最高值和最低值相差不到1倍。常规稻和杂交稻糙米的Cd、Cu、Zn含量差异不明显。三系杂交稻的糙米Cd、Cu含量极显著高于二系杂交稻,而二系杂交稻糙米中Zn含量则显著高于三系杂交稻。不同遗传背景水稻品种糙米Cd、Cu、Zn含量也存在明显差异。相关分析结果表明,糙米中Cu、Cd含量间呈极显著正相关,Cu、Zn含量之间存在显著负相关,而Cd、Zn含量间的相关性不明显。     

Identification of Rice Varieties with High Tolerance or Sensitivity to Copper

ABSTRACT

To study tolerance of rice (Oryza sativa L.) to excessive copper (Cu), 167 varieties were screened for Cu tolerance or sensitivity. Based on the elongation of the root, No. 1139 and No. 1195 were chosen as Cu-tolerant and Cu-sensitive variety. Compared with the control (0.32 μ mol L^{? 1} Cu), treatments with 5 and 8 μ mol L^{? 1} Cu for 10 days had no significant effect on the root and shoot dry masses of Cu-tolerant variety No. 1139, but significantly decreased root and shoot dry masses of variety No. 1195. Copper at 5 and 8 μ mol L^{? 1} also significantly decreased contents of chlorophyll and carotenoid and the ratio of variable to maximal chlorophyll fluorescence (Fv/Fm) in the leaves of the Cu-sensitive variety No. 1195. Roots and shoots of variety No. 1139 contained significantly higher the concentration of Cu than variety No. 1195 exposed to 5 and 8 μ mol L^{? 1} Cu. However, variety No. 1139 had higher Cu proportions on the cell walls in shoots and roots than variety No. 1195.     

水稻骨干亲本蜀恢527产量相关性状关键区段分析

蜀恢527(Oryza sativa)因其一般配合力高、所配组合杂种优势强、衍生恢复系多等优点,被认为是现阶段杂交水稻育种的骨干亲本之一。本研究通过亲本性状遗传规律分析,结合全基因组扫描,拟阐明蜀恢527的遗传组成,确定其产量相关性状的关键基因组区域。系谱产量相关性状分析结果显示,结实率高低,每穗实粒数、每穗总粒数和有效穗的多少可能源自IR24-蜀恢527的遗传途径;而千粒重、单株产量的高低和有效穗的多少则可能源自圭630-R1318-蜀恢527的遗传途径。采用1050个SSR引物对相关亲本进行全基因组扫描,构建了蜀恢527基因组来源图谱。分析发现,所有品种共有(无多态性标记)的区段占62.94%;约有17.53%的区段可能来源于多个亲本(多态性标记不足以区分各亲本);在蜀恢527形成过程中,R1318贡献了13.68%区段,辐36-2贡献了0.53%的区段,IR24贡献了1.32%的区段;同时,蜀恢527基因组内包含了4%的自身特有区段。根据性状遗传途径和基因组来源图谱,初步确定了蜀恢527关键基因组区域。整合文献报道有关产量的QTL定位结果,发现了一些可能解释关键区段影响产量的候选QTL位点。本研究对于骨...     

水稻核糖核酸酶T2蛋白质在叶片生长和盐胁迫过程中的表达研究

核糖核酸酶(Ribonucleases,RNase,RNS) T2普遍存在于各种生物中,其保守性提示了功能的重要性.在水稻基因组中有8个RNase T2成员,本试验采用基于抗体的蛋白质组学策略,用免疫印迹(Western Blotting,WB)技术检测了它们在叶片生长及盐胁迫条件下的表达,发现OsRNS1-OsRNS7蛋白质在叶片中有表达,其中OsRNS4主要在苗期表达,提示其在苗期发挥作用,其它蛋白质主要在成株期表达,但没有检测到OsRNS8的表达;水稻OsRNS4在盐胁迫条件下表达上调,提示其可能在盐胁迫应答过程中发挥作用,其它RNase T2蛋白质的表达大多随盐胁迫时间的延长而下降.将RNase T2蛋白质的表达与转录信号进行比较,发现二者在部分基因中有一定的相关性.本试验获得的数据为揭示水稻RNase T2基因的功能提供了线索.