基因后代的耐光氧化特性

分别以转PEPC Kitaake和Kitaake作父本,以4份不同来源的保持系珍汕97B、K17B、Ⅱ32B和G2480B为母本构建F1,考查PEPC 的表达及其对光合性状和农艺性状的影响。导入PEPC 后,水稻净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和PEPC酶活性均表现为增加,最突出的是其PEPC酶活性均成倍增加。蒸腾速率方面,只有K17B/PEPC 表现为下降。珍汕97B的净光合速率、气孔导度和PEPC酶活性一般配合力相对效应值均最大。在农艺性状上,G2480B/PEPC 的有效穗数、结实率和单株产量均大幅度提高,分别增加了31.46%、1.39倍和1.83倍,千粒重也增加了7.84%。珍汕97B/PEPC 由于穗变短,即使结实率和千粒重大幅度增加,减产仍达9.84%。G2480B的穗长、每穗粒数、结实率和单株产量一般配合力相对效应值均最大,而珍汕97B最小。在耐光氧化方面,转PEPC 基因Kitaake明显优于Kitaake。说明PEPC 单个基因对改善籼型三系保持系的光合性能和增加产量有较重要的作用。在供试的4份保持系中选用保持系宜考虑G2480B,PEPC 在此遗传背景下的表达丰度较高,提高结实率和单株产量等农艺性状的正效应最好。     

蜀恢881含玉米C4型pepc基因改良系的遗传背景及其光合特性

从通过分子标记辅助选择育成的含玉米C4型pepc基因蜀恢881中筛选10株,利用530对SSR引物进行遗传背景分析,发现与蜀恢881表现差异的位点仅有1～4个,相似度在95.15%以上,最高的达9903%。进一步对相似度为9903%的转育玉米C4型pepc基因蜀恢881的6个生长时期测定有关光合指标,表明6个时期的PEPC酶活性均比蜀恢881增强,PEPC酶活性值最大时期是拔节期,为1264.2 μmol/(mg·h）,分蘖初期增加的幅度最大达到23.3倍;其净光合速率与蜀恢881相比,在分蘖初期、分蘖盛期、拔节期和始穗期都得到不同程度的提高,其中拔节期最高,达到22.3%。研究表明通过杂交利用C4型pepc基因特征引物对C4型pepc基因进行分子标记辅助选择,能够获得携有C4型pepc基因且与受体亲本遗传背景十分接近的籼型水稻材料,而且C4型pepc基因在新的遗传背景下能够高水平表达和稳定地遗传。据此,建立了分子标记辅助选择、光合生理生化指标鉴定和田间综合农艺性状考查相结合的筛选玉米C4型pepc基因水稻的技术体系;同时认为在拔节期进行转育C4型pepc基因水稻光合生理指标的测定和筛选的效果可能较理想。     

外源C4二羧酸对转玉米PEPC基因水稻C4光合途径的促进作用

以转PEPC基因水稻和野生型水稻Kitaake为材料, 研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP苹果酸酶(NADP-ME)、NADP苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明野生型水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源草酰乙酸(OAA)或苹果酸(MA)饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明野生型水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低Pr/Pn比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qp)的增加,以及非光化学猝灭(qN)的降低。      

外源玉米pepc基因对小麦C_3、C_4途径相关基因表达的效应

为进一步探讨外源玉米pepc基因改良小麦光合性能的机制,以基因枪介导T4代的转玉米pepc基因小麦为试验材料,研究了抽穗期和灌浆期外源pepc基因对小麦内源光合相关酶基因表达的影响,并分析了转基因小麦的光合生理特性及其产量性状表现。结果表明,小麦抽穗期,pepc基因的表达上调了小麦C4微循环ppdk基因(丙酮酸磷酸双激酶基因)、nadp-me基因(NADP-苹果酸酶基因)、ca基因(碳酸酐酶基因)和C3循环rbcL基因(Rubisco大亚基基因)的表达;小麦灌浆期,pepc基因的表达仍显著上调C4微循环ppdk基因和nadp-me基因的表达,而ca基因和C3循环rbcL基因、rbcS基因(Rubisco小亚基基因)的表达量与对照差异不大。相应的酶活性在转基因植株中比对照有所提高,灌浆期增幅最大。两个测定时期的转基因小麦旗叶净光合速率(Pn)均比对照显著提高,在灌浆期增幅最大,比对照提高10.35%~22.77%。产量性状方面,转基因小麦的单穗粒数和收获指数均有所提高。上述研究结果表明,玉米C4型pepc基因导入小麦后,促进了小麦原有的C4循环,从而提高了小麦的光合效率和籽粒产量。     

玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的研究进展

高等植物按照CO₂不同的同化途径,分为C₃、C₄和CAM植物。由于C₄植物具有高光效基因,使其在高温、高光照、高氧分压条件下具有比C₃植物更高的光合作用效率。目前,很多学者致力于研究玉米中的高光效基因-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（PEPC）,并试图将此基因转入到C₃植物中,使C₃植物的光合特性得到一定改善,进而使其产量提高。本文综述将C₄高光效基因转入到C₃植物后,C₃植物的生理生化变化和对其光合作用的影响,对向C₃植物中导入pepc基因能否提高其光合作用效率和产量的潜在可能性进行探讨。     

导入玉米pepc基因杂交稻的光合特性和杂种优势

用含pepc基因的改良蜀恢881与3个不育系冈46A、776A、2480A配组,同时以野生型亲本蜀恢881与上述3个不育系杂交得到的F1为对照,比较了3个含有pepc基因F1及其相应对照在分蘖初期、分蘖盛期、拔节期、始穗期、齐穗期、成熟期以及剑叶完全展开后不同时期的光合指标的动态变化。含有pepc基因的3个F1在不同生育期和剑叶展开后的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）活力均显著高于各自对照,净光合速率也有所提高,分析表明PEPCase活力与净光合速率有极显著的相关性（0.6081**）。3个含有pepc基因F1的表观量子效率、光补偿点、羧化效率均高于对照,CO2补偿点较对照低,在光饱和点和CO2饱和点时的净光合速率也高于相应对照。在单株产量表现中,含pepc基因的F1较对照的平均增幅达37.10%。试验表明,杂交稻由于pepc基因的导入,光合特性得到了一定改善,奠定了水稻高产的生理基础。     

油用牡丹PEPC 基因的克隆及表达分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是调控植物种子中蛋白质/油脂含量比例的关键酶。利用RT-PCR和RACE技术,从油用牡丹（Paeonia ostii）叶片中克隆得到1个PEPC 基因PaPEPC2（GenBank登录号为：MK606450）。其cDNA全长为3201bp,包含2898 bp开放阅读框,编码965个氨基酸。PaPEPC2 编码蛋白分子量为110.3 kD,理论等电点为5.65,属于酸性亲水性蛋白;二级结构预测表明,该蛋白的主要结构为α螺旋和不规则卷曲。氨基酸序列比对和进化树分析表明,PaPEPC2 基因编码的蛋白属于C3型PEPC,与葡萄的C3型PEPC蛋白（XP_002280569.1）亲缘关系最近。实时荧光定量分析表明,PaPEPC2 基因在茎、叶、花芽和子房中均有表达,其中在茎和子房中的表达水平最高,在花芽中表达水平最低;在种子发育过程中,该基因表达水平呈现先升高,后降低的趋势,其中在发育42 d时表达水平最高;在种子收获后,常温存放7 d时,该基因表达水平最高,随后其表达水平逐渐下降。由此推测, PaPEPC2 基因在油用牡丹种子发育和成熟过程中对油脂和蛋白的合成起阶段性调控作用。     

玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因高效表达载体构建及其导入小麦的研究

为获得具有C4光合特征的高光效转基因小麦材料,利用从玉米中克隆的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因(pepc,GenBank接受号为FJ415327)构建高效双元表达载体,通过基因枪介导法将其导入小麦品种(系)中,利用Real-time PCR方法分析外源基因在转基因植株中的拷贝数.PCR和双酶切鉴定表明,玉米PEPC cDNA序列已插入双元表达载体pCAMBIA3301中,命名为p3301-pepc;对获得的抗性再生植株进行PCR扩增,其中有342株扩增出目的条带;在选取的15株转基因植株中7株拷贝数为1,3株拷贝数为2,2株拷贝数为3,拷贝数为5、8和17的分别为1株.初步证明玉米pepc基因已整合到小麦基因组中,且外源基因在转基因植株中既有单拷贝插入,也有多拷贝插入,这为进一步研究该基因在小麦基因组中的功能表达提供了试验材料.     

高配合力双低油菜细胞质雄性不育基因的遗传及细胞质效应

采用Ｍ×Ｎ设计,研究不育基因在１５个杂种Ｆ１的遗传效应。结果表明：Ｆ１性状的基因效应比较复杂,由加性效应、显性效应、母体效应和剩余共同决定的,其中植株高度和芥酸含量的遗传简单,分别由母体效应和加性效应决定。单株产量和千粒重这两个性状的遗传最复杂,是由加性、显性、母体、上位性和超显性等效应共同决定的。在相同的核背景下,３８４Ａ、２１７Ａ两种不育胞质对产量性状如一次分枝角果数、全株总有效角果数、单株产量有一定的正效应;对病毒病和菌核病的抗性则因细胞质、细胞核的不同而异。     

水稻光合对不同光强的响应及品种间差异

 报道了水稻光合对不同光强的响应能力及品种间差异。应用14C同位素示踪技术在连续强光和遮荫条件下，测定了籼粳杂交稻亚优2号及其亲本粳稻02428，籼稻3O37和籼型杂交稻汕优63的光合速率，双磷酸核酮糖羧化酶(RuBPC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性。结果表明：籼粳杂交稻亚优2号在强光和弱光下光合速率和C3光合酶RuBPC活性比籼型杂交稻汕优63抑制较少，表现有比较稳定的光合特性。值得注意的是在光抑制条件下，耐光抑制水稻品种的C4光合酶PEPC有诱导增加活性的现象。与其两个亲本相比较，籼粳杂交稻亚优2号的光合特性更相似于粳稻02428。因此，在配组具有优良光合性状的籼粳杂交稻品种时，广亲和高光效种质02428是一个值得利用的材料。     

温敏核不育基因置于不同遗传背景下的育性表现变异

采用分期播种的办法，观察了来源于安农Ｓ－１杂交后代的４个不育系在自然条件下的育性表现，发现将安农Ｓ－１的温敏核不育基因导入到不同遗传背景以后，育性表现（不育起点温度）有变异。这种变异与亲本密切相关，可以在世代间传递，并能保持相对稳定，但扩大群体后，会有极少数育性转换起点温度更低或更高的单株出现     

水稻矮败型细胞质雄性不育恢复基因的定位

 在由210个测交组合组成的协青早A/(协青早B/密阳46)F6群体中，应用RFLP和SSLP标记，在第10染色体RZ811～RG561区间，定位了1个控制水稻矮败型细胞质雄性不育育性恢复的主效基因，与RZ811相距 4.0 cM，对群体变异的贡献率为 43.2%。应用极端群体分析法，其定位结果一致。     

玉米同核异质不育系与测验系杂交不同回交后代的育性观察

本研究是以3个测交组合的不同回交世代为材料,对其育性表现进行了比较与分析。结果表明：育性表现不仅受细胞质影响,也受细胞核影响,是质核互作的结果;分离世代的育性表现不符合孟德尔式的分离比例,随不育系核组成比例的不同而不同,育性表现为一种数量性状;育性恢复可能存在有杂种优势现象和配合力效应的问题。     

水稻印尼水田谷型细胞质雄性不育恢复系R68的恢复基因初步定位

用印尼水田谷型不育系中9A和恢复系R68配组,选取F2的高可育株和极端不育株构建2个基因池,用82个完全不育单株作为定位群体,利用分布于12条染色体的413对SSR引物对双亲和两池进行多态性分析。 位于第1染色体的RM283和位于第10染色体的RM5756、RM258、RM6100、RM171 在亲本、两池间存在多态性,用F2单株验证证明它们与恢复基因连锁。经典遗传分析和分子标记定位研究表明,印尼水田谷型细胞质雄性不育恢复系R68具有2对恢复基因,分别位于第1和第10染色体上。位于第1染色体的恢复基因与分子标记RM283的距离是6.7 cM,位于第10染色体的恢复基因与标记RM5756、RM258、RM6100和RM171间的距离分别是10.4、8.0、2.4和4.2 cM。     

雄性不育制种京科968的遗传背景及其表型分析

利用40对SSR核心引物和MaizeSNP3072芯片对京科968雄性不育及常规制种的母本和杂交种进行遗传背景分析发现,雄性不育制种母本不育系S京724与常规制种母本京724之间、雄性不育制种京科968(S京科968)与常规制种京科968(N京科968)之间均未检测到差异位点。结果表明,S京724与京724在株高等农艺性状、单穗粒重等产量性状上的表现均无显著性差异。经花粉I_2-KI染色鉴定,S京科968花粉表现约50%可染、50%败育,与S型细胞质的恢复型F_1代植株花粉育性吻合。多点鉴定结果表明,S京科968与N京科968在株高、穗位高、雄穗分枝数、雄穗主轴长等农艺性状和穗长、穗粗、穗行数、行粒数、单穗粒重、容重等产量性状上的表现均无显著性差异。结果证明,利用S型细胞质雄性不育系进行京科968三系配套杂交种制种是切实可行的。     

高粱异胞质雄性不育研究进展与展望

对近几年来高粱细胞质雄性不育的育性反应、育性遗传、生理生化、胞质效应等方面的研究,以及在生产中的应用情况进行了综述,并对高粱细胞质雄性不育在育种和生产上的应用前景进行了展望,认为开辟A3型细胞质源以及A4、9E、A5、A6型等不育细胞质源,选育异胞质雄性不育系,将会在育种与生产中有重要的利用价值.     

Influence of Genetic Drift of Restoring Gene (Rf) on Seed Purity of Yuetai A, a Honglian-Type Cytoplasmic Male Sterile Line in Hybrid Rice

The seed samples of Yuetai A, a Honglian (HL) type cytoplasmic male sterile (CMS) line in hybrid rice were investigated to assess the seed purity and to analyze the cause of off-type plants by imitating the biological contaminant to Yuetai A in Nanjing, Jiangsu Province and Lingshui, Hainan Province during 2004–2006. The seed impurity of Yuetai A mainly resulted from the genetic drift of restoring fertility gene (Rf) after biological contamination but not from its sterility unstability. All of the ten maint...     

Photosynthetic Characteristics and Heterosis in Transgenic Hybrid Rice with Maize Phosphoenolpyruvate Carboxylase （pepc） Gene

The plants can be classified into C4, C3 and CAM categories based on the photosynthetic pathways. Under high light intensity and high oxygen content the C4 species have relatively higher photosynthetic rate than C3 plants. Plant physiologists and breeders…