双胚苗水稻单倍体及其杂交后代基因组DNA甲基化特异位点的分析及功能探讨

 采用甲基化敏感性扩增多态性技术对水稻单倍体SARⅡ 628及它与蜀恢527、蜀恢363的杂交后代基因组DNA甲基化位点进行了分析。用16对选择性扩增引物在双亲及杂交后代中共检测到765个DNA甲基化位点,与双亲相比,杂交后代DNA甲基化水平均有不同程度的降低。通过分析两个杂交组合与双亲的甲基化带型差异,发现非单倍体遗传及单倍体独立遗传两种甲基化差异位点。对部分甲基化位点的序列进行功能分析,发现这些位点主要涉及细胞构造、代谢途径、应激反应等生物学功能。推测这类功能基因的甲基化修饰调控着相关基因的开启与关闭,为植物的生存、生长、发育及进化提供动力。     

干旱胁迫下马铃薯幼苗DNA甲基化研究

马铃薯（Solanum tuberosumL）是我国重要的粮食作物,性喜阴湿冷凉的环境,干旱严重影响着马铃薯的品质产量的稳定。试验采用PEG-6000模拟干旱胁迫处理3个品种的马铃薯幼苗,并对其基因组DNA进行甲基化敏感扩增多态性（Methvlation-sensitiveamplifiedpolymorphism,MSAP）分析,在20％的PEG胁迫下,‘大西洋’的基因组DNA甲基化程度随着时间的增长而有所增大。‘中薯3号’在20％的PEG胁迫下,随着时间的增长,甲基化基本趋势是减弱的。‘中薯5号’和‘中薯3号’情况类似,其甲基化趋势基本上也是随着时间增长而降低的。将特异带回收测序和B1ast比对,结果表明其中几条带跟与萜类化合物合成等功能基因具有一定的同源性。     

铬胁迫对水稻幼苗生长和生理特性的影响

用不同浓度的重铬酸钾溶液处理水稻幼苗,研究了重金属铬对水稻幼苗生长及生理特性的影响.结果表明,随着铬胁迫浓度的提高,水稻幼苗的株高、单株鲜重、主根长等生长指标及叶绿素含量、SOD活性、POD活性、根系活力等生理指标均逐渐降低,而MDA含量逐渐升高.在各项指标中,水稻幼苗主根长和根系活力受到显著抑制时的重铬酸钾浓度为10mg/L,低于株高、单株鲜重、叶绿素含量、SOD活性、POD活性受到显著影响的浓度(50mg/L),说明水稻根系生长对Cr6+胁迫较地上部分更敏感.     

外源赤霉素对盐胁迫下水稻幼苗生长及生理基础的影响

采用人工气候箱水培试验,研究了外源赤霉素对盐胁迫下水稻幼苗生长的缓释效应。结果表明:外源赤霉素处理可以缓解水稻幼苗受到的盐伤害,提高了水稻幼苗苗高、主胚根长、地上部和地下部干重,其中50 mg/L GA3处理效果最佳。外源赤霉素处理增加了盐胁迫下幼苗叶片可溶性糖和脯氨酸含量,耐盐品种长白9号脯氨酸增幅远大于盐敏感品种越光。外源赤霉素处理显著提高了越光幼苗叶片SOD和POD活性,而长白9号幼苗叶片SOD和POD活性增加效果不明显,甚至低于单盐胁迫水平。外源赤霉素对耐盐性不同水稻品种的缓释效应存在差异。     

干旱胁迫下甘蓝型油菜全基因组DNA甲基化分析

为实现油菜抗旱稳产,了解甘蓝型油菜DNA甲基化及其在干旱胁迫应答过程中可能起到的作用,分别以抗旱和干旱敏感油菜品系为材料,利用扩增片段单核苷酸多态性和甲基化检测技术（AFSM）对其在干旱和复水处理下的叶和根组织进行全基因组DNA甲基化分析。结果发现：两个材料在三个处理条件下共鉴定到22 157个甲基化位点,以5mCCGG全甲基化位点为主,主要发生在基因的编码区,其次是启动子区。干旱胁迫诱导油菜全基因组DNA甲基化水平的变化,不同材料组织之间存在差异。干旱胁迫诱导叶组织整体甲基化水平升高,根组织差异不明显;复水处理导致叶组织整体甲基化水平下降,根组织的甲基化水平在两个材料间存在差异。差异甲基化位点的基因主要参与光合作用,类囊体、核糖体、质体和核膜等细胞组成,转运及转运蛋白活性等分子生物学功能。     

木薯及其同源四倍体基因组与DNA甲基化差异分析

为研究染色体加倍对木薯基因组的影响,以及多倍化与2种不同倍性木薯之间DNA碱基序列的变化的联系。本研究以木薯品种"新选048"二倍体及其同源四倍体为研究材料,使用微卫星(simple sequence repeat,SSR)、目标起始密码子多态性(stand codon targeted polymorphism,SCo T)和甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术分别对木薯倍性间的遗传差异、DNA甲基化水平和模式进行分析。结果表明:利用SCo T和SSR均未检测出多态性条带产生,利用MSAP技术可检测出在DNA甲基化水平和模式均发生较大改变。二倍体和同源四倍体的总甲基化率分别为60.21%、59.52%,全甲基化率分别为39.92%、41.42%,半甲基化率分别为20.29%、18.10%。木薯多倍化后,其中有27.30%的位点发生了过甲基化,四倍体有25.00%的位点表现出去甲基化。本研究结果为探究木薯倍性间遗传差异和表观遗传变化规律进行了前期探索。      

水稻基因组DNA简易制备方法

介绍了一种用于PCR的水稻基因组DNA的快速制备方法。该方法只需将少量(1～50mg)样品、适量提取液(500μL)和一粒钢珠放入2mL离心管,在细胞破碎仪中粉碎2min,经离心后可直接取少量(约5μL)上清液作为PCR的模板DNA,也可进一步根据需要实现高质量DNA的提取。该方法具有成本低、操作快速简便等优点,一个人可以在10min内完成96份样品DNA的简易制备,特别适合高通量的分子检测。     

施氮量对黄檗幼苗生长的影响

分别设置了施氮量为0、55、110、220、440 kg/hm2(尿素)的5种处理.比较了不同施氮量对黄檗幼苗生长的影响.结果表明:N20、N40、N80三个处理的株高和基茎都显著高于对照,N10处理与对照差异不显著,株高和基茎随施氮量而增加,与对照差异都达到显著或及显著,但当升高到一定程度时,不会继续升高.N20、N40、N80三个处理的根干重、茎干重和叶干重都显著高于对照,N10处理与对照差异不显著,在一定程度(施氮量范围)内,根干重、茎于重和叶干重随施氮量的增加而增加.     

S-诱抗素浸种对盐胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

盐碱地水稻死苗是规模化种植的重大技术难题,研究盐胁迫下S-诱抗素（S-ABA）浸种对水稻幼苗生长的影响具有重要的生产实践意义。以较耐盐碱的常规水稻通海粳18-1和具超高产潜力的第3代杂交水稻叁优一号为供试材料,以0.03%S-ABA稀释1 000倍液对水稻种子进行浸种处理,以清水为对照,采用盆栽土培方式,在3叶1心期进行0、0.3%和0.6%NaCl胁迫处理。结果表明,NaCl胁迫下,S-ABA浸种处理能促进2个水稻品种种子萌发,增加叶绿素含量,提高光合能力,促进水稻幼苗生长;能增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性,增加抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）含量,降低丙二醛（MDA）含量和相对电导率,减轻膜脂过氧化损伤,提高耐盐碱能力。总体来说,本研究以S-诱抗素浸种在0.3%NaCl和0.6%NaCl浓度下水稻萌芽期和苗期均能有效缓解盐害,促进水稻幼苗生长,提高水稻生理特性。     

人工老化玉米种子活力指标、生理指标与基因组DNA甲基化变异的研究

以玉米单交种郑单958和先玉335为试验材料,采用老化箱加速种子老化。随着种子老化时间的延长,郑单958和先玉335种子的发芽率、发芽指数、活力指数逐渐降低,老化至8 d,种子活力指标降至极低的水平。过氧化物酶、过氧化氢酶活力逐渐降低,电导率、丙二醛含量逐渐升高。MSAP分子标记扩增出2 750条有效峰值,随老化时间的延长,郑单958的CG甲基化水平呈现出逐渐降低的趋势,先玉335的CG甲基化水平逐渐升高。基因组DNA的CHG与CHG+CG甲基化水平变化不规律,郑单958基因组DNA的CHG和CG+CHG甲基化均高于对照,先玉335基因组DNA的CHG甲基化均低于对照。郑单958和先玉335的DNA发生甲基化模式变异,郑单958 DNA的CG去甲基化模式变异高于超甲基化,先玉335DNA的CG去甲基化模式变异低于超甲基化。相关性分析表明,种子的活力指标、生理指标与基因组DNA的CG甲基化相关系数较高。     

Changes in DNA Methylation Pattern at Two Seedling Stages in Water Saving and Drought-Resistant Rice Variety after Drought Stress Domestication

Recent studies revealed that DNA methylation plays an important role in plant growth and development. In this study, a water-saving and drought-resistant rice variety Huhan 3 was subjected to drought stress from tillering to grain-filling stages in six successive growth cycles. The variations in DNA methylation pattern between the original generation （Go） and the sixth generation （G6） were analyzed by using methylation sensitive amplification polymorphism method. The results revealed that the methylated loci accounted for 34.3% to 34.8% of the total loci. Among these methylated loci, 83.1% to 84.8% were full- and hyper-methylated and 15.2% to 16.9% were hemi-methylated. The DNA methylation level decreased from the three-leaf to four-leaf stages in Huhan 3. Differentially methylated loci （DML） between generations or/and between different developmental stages accounted for 4.0% of the total loci, most of which were only related to plant development （57.9%）. Compared to Go, the DNA methylation pattern of G8 changed after drought domestication, at the three-leaf stage, de-methylation accounting for 59.1%, while at the four-leaf stage, re-methylation for 47.9%. Genome-wide alternations of DNA methylation were observed between the two seedling stages, and DML mainly occurred on the gene＇s promoter and exon region. The genes related to DML involved in a wide range of functional biology and participated in many important biological processes.     

育秧方式对杂交早稻生育特性的影响

对水稻软盘秧、旱秧和湿润秧秧苗素质及其生育特性进行了系统比较，分析了软盘秧和旱秧高产的原因及不利高产的因素。     

沼液在水稻秧苗培育中的应用

研究了不同浓度沼液对杂交水稻种子浸种和秧苗培育的影响,结果表明,使用沼液比重在1.002-1.005 g/cm3,对杂交稻种子发芽率、成秧率和秧苗生长质量都有良好的促进作用,同清水对照相比,其发芽率、成秧率和秧苗生长质量各项指标都达到显著或极显著,但使用超过比重为1.009 g/cm3时都有明显的抑制作用,发芽率降低,秧苗生长不均匀。     

不同育秧方式对水稻秧苗素质及产量性状的影响

以岗优188和南粳9108为材料,研究了泥质法露天育秧、营养土露天育秧和营养土工厂育秧3种育秧方式对秧苗素质及产量性状的影响。结果表明,不同育秧方式对供试品种的大田生育期并无明显影响;泥质法露天育秧所育秧苗茎基宽最高,但秧苗叶面积最小,营养土工厂育秧所育秧苗的地上部鲜质量和干质量明显高于泥质法露天育秧;泥质法露天育秧所育秧苗根数最多,但根鲜质量和根干质量以营养土露天育秧最高;产量方面,2个供试品种均以泥质法露天育秧最高,其次是营养土露天育秧,营养土工厂育秧最低,泥质法露天育秧产量较高的原因在于其每穗总粒数和结实率较高。     

抛秧立苗的根系特点及其对水稻生长的影响

 通过设置带土直立苗、带土倾斜苗、带土平躺苗、无土平躺苗、无土直立苗等不同苗姿,研究了抛秧稻的根系生长特点及其对水稻生长的影响。带土直立苗、带土倾斜苗抛秧活棵立苗快,在根系长度、根系干质量、黄根比方面都优于带土平躺苗和无土平躺苗,后者的立苗速度和根系生长极显著线性相关。秧苗活棵立苗后,带土直立苗、带土倾斜苗分蘖发生迅速且成穗率高,后期有着较强的根系活性,各生育时期保持适宜的根冠比,植株的吸氮速率、叶片的叶绿素含量、根系下扎深度都显著高于带土平躺苗和无土平躺苗。带土直立苗、带土倾斜苗活棵立苗快,其根系生长显著优于带土平躺苗和无土平躺苗,并在各生育时期保持较强的生长势。因此,提高带土直立苗比率、减少平躺苗比率和通过促进根系生长来促进抛秧立苗,进而促进抛秧稻高产、超高产。     

育秧基质与秧盘组合对北方机插稻秧苗素质及产量的影响

在辽宁西部早春温室大棚条件下,以北方粳型超级稻辽粳399为参试品种,探讨了不同育秧基质与秧盘组合处理对机插稻秧苗素质及产量的影响。结果表明,与采用客土作育秧基质相比,其他3种育秧基质均具有提升秧苗素质的作用;与对照(客土+盒式秧盘)相比,其他7个组合处理下的秧苗素质更好,且运输更加方便,移栽根系损伤轻、缓苗时间短,并以M2K2组合处理(有机育苗基质+钵形毯状秧盘)表现最优,产量也最高,比对照增产11.91%。     

水稻烯效唑浸种对秧苗影响的解剖学观察

 以30 mg/L的烯效唑(S-07)乳剂浸种24 h, 于3叶1心期取样,在扫描电镜下观察叶表皮细胞和茎横切面,在透射电镜下观察叶绿体结构。经烯效唑处理的叶表皮细胞变短,叶表皮细胞的形状由锥体变为长方体,细胞之间的间隙变得紧密。茎横切面厚度增加,薄壁细胞增大，厚度比对照增厚44.4%左右，表明S 07延缓水稻秧苗生长主要是使细胞缩短,间隙变小,而不是减少细胞数量。而抗倒性的增强,主要是由于增加茎秆壁的厚度。透射电镜观察结果表明S-07可改变叶绿体的结构,使得类囊体增多,排列致密。     

Natural Homologous Triploidization and DNA Methylation in SARII-628, a Twin-seedling Line of Rice （Oryza sativa）

A total of five pairs of diploid-triploid twin-seedlings (a diploid seedling and a triploid seedling emerged from a grain) were selected out from 4500 pairs of seedlings from SARII-628, a twin-seedling rice line. SSR analysis indicated that no difference between the diploid seedling and corresponding triploid seedling in a twin-seedling was found at the 310 loci, indicating that there was no obvious change in DNA primary structure. A modified AFLP technique ‘MSAP (methylation-sensitive AFLP)’ was used to analyze methylation mutation. Although no methylation mutation was noted among the five diploids, 29 methylation mutation loci were found from the corresponding triploids. This suggested that methylation mutation happened rapidly on M0 generation after natural homologous triploidization. The mutations were classified into 10 types, including 3 increased types, 3 decreased types and 4 undecided types of methylation-degrees. The bands of 22 loci were sequenced and then those sequences were searched through website. The result showed that the methylation mutation involved into the whole rice genome and the 12 pairs of chromosomes. The mutation trend was site-related and there were different mutation loci for different triploids, which foretold that SARII-628 would have different evolution fates after natural homologous triploidization.     

沸石基质对水稻秧苗素质的影响

试验以辽粳101为材料,对沸石、珍珠岩、蛭石、营养土四种育秧基质对水稻机插秧苗素质的影响进行了比较研究。结果表明：沸石基质培育的秧苗叶龄、株高适宜,叶绿素含量高,不定根数多,最长根长大,地上干重和根干重大,符合机插秧对秧苗的要求,沸石基质是理想的育秧基质。     

盐胁迫对野生稻种子萌发及幼苗生长的影响

以3个野生稻品种(系)和常规稻品种吉粳301(CK)为试验材料,研究了不同NaCl浓度对野生稻种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,盐胁迫对野生稻和常规粳稻种子萌发及幼苗生长的影响不同,NaCl浓度≤0.3%时,盐胁迫对3个野生稻种子发芽及幼苗生长没有影响,但促进吉粳301种子发芽及幼苗生长;NaCl浓度≥0.5%时,随着NaCl浓度的增大,3个野生稻种子发芽率逐渐降低,幼苗的根长、苗长、根冠比逐渐变小;NaCl浓度与3个野生稻种子发芽率有一定的负相关性;NaCl对野生稻幼苗根的抑制作用强于对苗的作用;不同野生稻品种对NaCl溶液的耐受能力不同,从大到小依次为MY-3、延引红、HY-1。