水稻抗稻瘟病近等基因系mRNA差别显示分析

本研究总结了几年来运用差别显示技术对水稻抗稻瘟病近等基因系研究的结果，改进并建立了相对稳定，且重复性良好的ｍＲＮＡ差别显示技术体系并以此为基础对一对水稻抗稻瘟病的等基因系Ｈ７Ｒ和Ｈ７Ｓ进行了分析，在约１２０个引物组合的反应中部计获得了３３个ｃＤＮＡ差异片段，并将它们归为抗病相关，感病相关和致病性诱导相关三大类群。对影响ｍＲＮＡ差别显示技术的一些因素也作了讨论。     

携带不同抗白叶枯病基因的水稻防卫基因pal和chs的转录特征

用水稻抗白叶枯病基因近等基因系材料和转基因系材料,研究了水稻－白叶枯病菌互作中,水稻防卫基因ｐａｌ与ｃｈｓ的转录特征。Ｎｏｒｔｈｅｒｎ检测结果显示,在与白叶枯病菌非亲和性互作中,水稻ｐａｌ基因和ｃｈｓ基因的转录均受到白叶枯病菌的诱导;而亲和性互作中,水稻中这两种基因的转录均不受到诱导或只是受到很微弱的诱导。表明由ｐａｌ和ＣＨＳ调控的苯丙烷核心反应的启动,产物的合成,有助于增强水稻对白叶枯病菌的抗性     

长三角地区粳稻种质的稻瘟病抗性基因鉴定及其抗性评价

已克隆的抗稻瘟病基因Pi9、Pib、Pi5、Pita、Pi2、Pikh、Pikm和Pigm对稻瘟病菌表现广谱抗性,这些基因已广泛应用于水稻抗稻瘟病育种.为了明确长三角地区粳稻的抗稻瘟病基因分布及其抗性表现,利用上述8个抗病基因的功能标记对52份粳稻种质进行抗病基因检测.同时,利用江苏省2019年稻瘟病菌代表菌株2019...     

水稻受稻瘟病菌诱导的转座类似蛋白新基因RIM2的分离与鉴定

以近等基因系H7R和H7S为材料，运用差别显示（DD－PCR）技术获得RMal9片段。用此片段为探针筛选cDNA文库，获得3944bp全长基因RIM2。Northern杂交华结果显示该基因在水稻抗感品系中均受稻瘟病菌的强列诱导。RIM2 ORF编码653个氨基酸，其序列与多种植物转座类似蛋白有32％－55％的同源性，其5′端约800bp与Xa21基因家庭Al，C的非编码区有82％的序列同源性。Southern杂交表明RIM2多拷贝存在与水稻基因组中。RIM2为一新的受病菌诱导的早期反应基因。     

UV-B辐射和稻瘟病菌胁迫对水稻幼苗苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量的影响

本文通过盆栽试验研究增强UV-B辐射和稻瘟病菌联合作用对水稻幼苗叶片苯丙氨酸解氨酶活性(PAL)和类黄酮含量的影响。试验采用3个UV-B辐射强度(2.5 kJ·m^-2、5.0 kJ·m^-2和7.5 kJ·m^-2)、2个稻瘟病菌生理小种(Y98-16T和Y99-63C)对水稻(品种为“黄壳糯”和“合系41”)幼苗叶片进行处理, 测定水稻幼苗苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量的变化。结果表明: “黄壳糯”幼苗叶片苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量在2.5 kJ·m^-2和5.0 kJ·m^-2 UV-B辐射条件下显著增加, 而在7.5 kJ·m^-2 UV-B辐射条件下显著降低; 2.5~7.5 kJ·m^-2 UV-B辐射导致“合系41”的类黄酮含量显著增加, 5.0 kJ·m^-2 UV-B辐射导致“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性显著增加, 其他UV-B辐射条件下“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性增加不显著。接种稻瘟病菌Y98-16T导致“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量显著增加, “黄壳糯”的苯丙氨酸解氨酶活性降低, 类黄酮含量增加; 而接种稻瘟病菌Y99-63C显著降低了“黄壳糯”和“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量。UV-B辐射和稻瘟病菌联合作用导致“黄壳糯”苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量总体表现出降低的趋势, 而“合系41” 苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量一定程度上具有稳定或上升的趋势。总的来讲, UV-B辐射和稻瘟病菌联合作用导致“黄壳糯”敏感性增加, 而“合系41”抗性增强。     

含粘质沙雷氏菌几丁质酶SchiA基因的植物转化质粒pBGll12构建和水稻遗传转化

将一个2．8kb的CaMV35S启动子／SchiA编码区／Nos终止区融合基因插入到植物转化载体pCAMBIAl301的多克隆酶切位点,得到1个14．6kb的新植物转化质粒pBGlll2,用花器介导法转化水稻(Oryza sativa),经PCR检测,初步证实已将目的基因整合到受体植物的基冈组中。一部分转基因T3代潮霉素抗性阳性植株对水稻纹枯病(Rhizoctonia solani)和稻瘟病(Pyricularia oryzae)的抗性较非转化对照增强。RT—PCR表明抗病性植株为阳性,而不抗病的植株为阴性。将RT—PCR产物测序后,用BLAST软件分析序列可知,该序列为细菌几丁质酶基因核苷酸序列而不是植物几丁质酶基因的核苷酸序列。T4代转基因水稻的几丁质酶活力高于对照未转基因植株,表明转入的外源几丁质酶基因能正常表达。     

一个水稻与稻瘟病毒菌（Magnaporthe grisea）互作相关新基因的克隆

以水稻抗瘟性近等基因系H7R和H7S为材料，采用PCR－差别筛选（PCR－based differential screening）的方法分离和克隆了一个受稻瘟病菌诱导表达的基因，RIM9b。Northern杂交显示该克隆为受稻瘟病菌诱导的早期反应基因（片段）。其转录丰度在诱导12h达到最高峰。Southern杂交结果表明该基因以单拷贝存在于水稻基因组中。序列分析表明克隆包含一个558bp的开放阅读框，其序列与GenBank中数据无同源性。     

水稻稻瘟病发生规律研究及防治对策

水稻是绥棱县主栽作物之一,每年种植面积均在3.34万hm2左右,随着近几年水稻价格上升,农户种植水稻面积逐年扩大。由于目前种植的水稻品种多为优质品种,抗病性差,尤其对稻瘟病抗性较差,使稻瘟病发生面积有逐年加大、发生程度逐年加重的趋势。     

两株抗苯菌灵稻瘟病菌突变体的若干特性

用由稻瘟病菌gp d基因启动子和终止子序列控制的、以粗糙脉孢菌的微管蛋白β-tubu lin(Bm 1)突变基因为选择标记的表达载体,转化稻瘟病菌0742野生型菌株,获得了两株具有苯菌灵抗性的菌株M 1和M 2。但Sou thern杂交表明,这两个菌株并不是由于质粒转化而获得苯菌灵抗性。对稻瘟病菌0742野生型及突变体M 1、M 2的β-tubu lin基因的序列比对分析表明,突变体M 1在内源β-tubu lin基因的第56、178、1704位置上发生了点突变,M 2在第56、899、1040、1389、1704位置上发生了点突变,导致M 1的352位氨基酸由苏氨酸变成了丙氨酸,M 2的107、154、270、352位氨基酸分别由苏氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸变为丙氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸。计算机分析显示M 1和M 2突变体β-tubu lin基因编码的蛋白质疏水性发生了微弱改变,结构域没有受到影响。该发现为开发新的稻瘟病菌遗传选择标记提供依据。     

水稻受白叶枯病菌诱导抗性相关基因片段的克隆

利用已知植物Ｒ类基因保守结构域,设计简并引物作为随机引物,运用ｍＲＮＡ差异显示技术,分析水稻愈伤组织受白叶枯病菌诱导的ｍＲＮＡ表达丰度差异,获得３个差异片段。对３个差异片段进行了回收、重扩增与克隆,并对其中的一个差异片段进行了序列测定和杂交鉴定。该片段长度为６８０ ｂｐ,Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交结果证实该片段受白叶枯病菌诱导表达且在抗性品种中的诱导表达明显强于在感病品种中的诱导表达。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂     

水稻密码子优化基因Mat#增强草铵膦抗性

来自细菌Nocardia sp.AB2253的蛋氨酸砜N-乙酰基转移酶基因(methionine sulfone Nacetyltransferase gene,Mat)编码产物具有N-乙酰基转移酶活性,能解除灭生性除草剂草铵膦的毒性,但在植物中表达效率较低.本研究用水稻(Oryza sativa)偏爱密码子优化的Mat#基因转化籼稻品系9K(Oryza sativa ssp.indica),经过PCR和Southern杂交验证,证明该基因已经整合至水稻基因组中.除草剂抗性检测结果显示,该转化体的芽期草铵膦耐受浓度至少为600 mg/L、秧苗期草铵膦耐受浓度至少为1 000 mg/L,对草铵膦的抗性水平不低于转双丙氨酰膦抗性基因(bialaphos resistance gene,Bar)水稻9KA2.酶活性测定结果显示,该转化体叶片中的N-乙酰基转移酶活性约为非转基因对照中的6.6倍.说明优化后的Mat#基因增强了草铵膦抗性,可作为转化筛选标记和抗除草剂目的基因应用于转基因作物育种.     

一个水稻鞘叶特异表达启动子的克隆及功能鉴定

目前在基因工程中应用最广的为组成型启动子,但是组成型启动子驱动外源基因在各组织中持续恒定的表达可能引起植物发育迟缓等问题,因此克隆来源于作物本身的组织特异型启动子逐渐受到重视。根据本实验室基因芯片数据库找到一个在水稻绿色组织特异表达的基因(TIGR Locus:LOC_Os06g21110),用 PCR 技术从水稻明恢 63(Oryza sativa L ssp. indica)基因组中克隆得到其上游启动子命名为GSP (green-tissue specific promoter),长度为1 951 bp。将GSP与带有β-glucuronidas(gus)报告基因的的植物表达载体连接,经农杆菌(Agrobacterium)介导转化水稻中花11 (O. sativa L ssp. japonica)成熟种子胚诱导的愈伤组织,获得转基因水稻阳性植株,通过组织化学染色法证明,GSP是一个叶鞘和叶片特异表达启动子。对其进行5’端缺失分析,构建了7个缺失载体,通过验证缺失载体的表达谱,证明592 bp长度的启动子就足以维持鞘叶特异表达模式,初步鉴定出了该启动子的核心功能区域。本研究所克隆出的GSP 启动子是一个未曾报道过的鞘叶特异表达启动子,基因工程中利用此类启动子可以在改良水稻性状的同时减少对水稻生理方面的副作用,有良好的应用价值。     

水稻苗期生长对缺磷响应的QTL定位

缺磷是抑制全球水稻产量主要因素之一。本研究利用Asomonori（粳型）/IR24（籼型）杂交重组自交株系,对5个水稻苗期性状（相对苗高、相对根长、相对根重、相对苗重以及相对总重）在缺磷条件下的响应QTL进行定位。共检测到20个水稻苗期生长对缺磷响应的QTL位点,分别位于第1（4QTLs）、第4（4QTLs）、第5（2QTLs）、第7、第8（4QTLs）、第9（2QTLs）、第11（2QTLs）和第12号染色体上,其中13个QTLs位于与C3029C、XNpb302、C621B、C621C、R2976和C1263分子标记紧密连锁的6个基因组区域上。另外,每个性状均能从双亲中检测到正负效应QTL位点,这些能解释重组自交系群体中出现超亲和连续分布的现象。本文主要报道了水稻第5、第7和第11染色体上存在水稻苗期生长对缺磷响应的QTL位点。研究表明,该结果及其中检测到的QTLs两侧的连锁分子标记可用于水稻苗期耐低磷性分子育种。     

水稻条斑病菌的hpal和hpaB基因控制水稻的致病性,但不决定烟草的过敏反应

水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)的hrp基因簇编码Ⅲ型分泌系统(T3SS),将致病性效应分子注入寄主细胞中,决定在寄主水稻(Oryza sativa)的致病性(pathogenicity) 和在非寄主烟草(Nicotiana benthamiana)的过敏性反应(hypersensitive response,HR).Hpa1可在烟草上激发HR,HpaB是T3SS的出口控制蛋白.为了解Hpa1与HpaB是否共同决定病菌Xoc在烟草上的HR以及在水稻上的致病性,本研究通过基因敲除方式分别获得了hpa1和hpaB的单突变体以及hpa1hpaB双突变体.致病性测定结果显示,hpa1突变体在水稻上的毒性减弱,在烟草上仍能激发HR;hpaB单突变体以及hpa1和hpaB双突变体在烟草上仍能激发HR,但对水稻无致病性.这暗示,水稻条斑病菌除Hpa1外,还存在不依赖HpaB分泌的未知Harpin蛋白.免疫杂交结果显示,hpaB突变后,效应分子XopQxoc不能通过T3SS进行分泌.这提示,HpaB控制了T3SS效应分子的分泌,从而决定Xoc对水稻的致病性.这些结果为进一步发掘水稻黄单胞菌中的未知Harpin蛋白以及分析依赖或不依赖HpaB进行分泌的T3SS效应分子与水稻的互作关系,提供了科学线索.     

我国转基因抗除草剂水稻的生态风险与控制

转基因抗除草剂水稻(Oryza sativa)的生态风险备受业界和公众关注。探讨其生态风险大小和收益多少,对于防范风险、明辨是非、权衡利弊、科学决策具有重要参考价值。以往研究注重单项风险分析,主要采用模拟条件分析,风险和效益的对比少、全局和集成分析不足。本文较全面地分析了转基因抗除草剂水稻的生态风险和收益,提出了控制生态风险的技术措施,对于促进我国转基因抗除草剂水稻的健康稳步发展具有现实意义。     

油菜素内酯对水稻细胞伸长和分裂的调控

油菜素内酯(brassinosteroid,BR)是调控植物生长发育的重要的激素之一。为明确BR在调控水稻(Oryza sativa)细胞发育过程中的作用,本研究以不同浓度外源BR处理的水稻愈伤组织、悬浮系和内源BR信号增强的BR突变体Os BZR1-OE为材料,对BR处理后水稻愈伤组织的体积和细胞分布状况、单个悬浮细胞的形状和大小、Os BZR1-OE转基因水稻的细胞进行了观察,并对细胞分裂关键基因的表达量、对细胞分裂具有重要作用的细胞骨架蛋白(F-actin)的积累进行了分析。结果表明,低浓度(1×10-10 mol/L)BR处理的愈伤组织块体积(1.03 cm3)大于对照(0.73 cm3),但高浓度BR(1×10-6 mol/L)处理的愈伤组织块的体积(0.27 cm3)明显小于对照;从细胞核的分布也能印证上述结果,低浓度BR处理后的愈伤组织细胞核排列疏松,表明细胞体积较大,即1×10-10 mol/L BR促进了水稻愈伤组织细胞体积的增加,高浓度BR处理后的愈伤组织细胞核密度大,表明细胞体积较小,即1×10-6 mol/L BR抑制了水稻愈伤组织细胞体积的增加;低浓度BR促进水稻悬浮系单个细胞的伸长,而高浓度的BR抑制悬浮系细胞的伸长;内源BR信号增强的突变体Os BZR1-OE下胚轴细胞明显短于野生型水稻下胚轴细胞;本研究通过碘化丙碇(propidium iodide,PI)和异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate isomerⅠ,FITC)-鬼笔环肽染色对悬浮系细胞的形态和微丝细胞骨架进行观察,发现BR处理可促进水稻悬浮系细胞和微丝骨架的分裂,高浓度BR对细胞分裂的促进效果更明显;双向电泳结果表明,BR处理可促进微丝骨架蛋白的表达;RT-PCR结果表明,BR可增加促进有丝分裂的CDC48(cell division cycle protein 48)和能缩短细胞周期的CYCD2(cyclin D2)基因的表达。上述结果表明,低浓度BR促进水稻细胞的伸长,高浓度BR抑制水稻细胞的伸长,BR促进微丝骨架F-actin的积累,通过促进有丝分裂基因CDC48和缩短细胞周期的因CYCD2的表达而调控水稻细胞的分裂。本研究为BR在作物控高抗倒伏方面的应用提供了理论依据。     

水稻光温敏核不育的分子与表观调控机理

两系法杂交水稻(Oryza sativa)的核心是光温敏核不育系,近年来对光温敏核不育系的研究取得了巨大进展.本文概述了光温敏雄性核不育基因的定位与克隆、育性转换机理、不育分子机制以及光温敏核不育的表观调控新进展,并对光温敏核不育的表观遗传学研究前景进行展望,以期为两系杂交水稻育种提供理论指导.