水稻分蘖的激素调控研究进展

水稻分蘖受外界环境和内源激素的影响,生长素、细胞分裂素和独角金内酯是目前已知影响水稻分蘖的3种主要植物激素。综述了这3种激素在调控水稻分蘖过程中的作用及相关的信号途径。     

我国发现并克隆调控水稻分蘖的基因

2003年4月10日出版的英国《自然》杂志详细介绍了中科院遗传与发育生物学研究所所长李家洋院士与中国水稻研究所研究员钱前博士等合作的最新成果 :发现并克隆了控制水稻分蘖的基因 ,这为应用基因工程培育“高产稻”提供了突破口。这也是我国科学家在该权威杂志上发表的第一篇独立完成的生命科学基础理论原始论文 ,标志着我国在水稻功能基因研究领域取得重要突破。水稻的分蘖直接决定着水稻的穗数并进而影响水稻的产量。其研究在生物学和农业上具有重大理论意义和应用价值。但是 ,控制植株分蘖的基因“开关”在哪里 ,则一直是植物基因研究方…     

水稻分蘖角度及其调控的生物学研究

水稻分蘖角度是创新水稻株型研究的关键因素之一,有关分蘖角度的研究一直是水稻高产栽培、育种及生理生态研究的重点。本文综述了水稻分蘖角度的遗传控制和有关环境生态因子、营养条件以及激素等对分蘖角度的影响,为杂种优势利用和株型改良相结合的高产水稻育种目标提供理论线索。     

水稻分蘖角基因TAC1的育种应用价值分析

【目的】分蘖角度是水稻重要株型性状,合理的分蘖角度是培育理想株型、达到高产育种的一个关键因素。【方法】以控制水稻分蘖角度增大的显性主效数量基因TAC1为研究对象,构建不同品种背景下的TAC1近等基因系,通过单本栽插、多本栽插/高产栽培以及纹枯病菌接种鉴定,分析TAC1对其他农艺性状、纹枯病抗性、产量及品质的影响。【结果】同一背景近等基因系之间比较,TAC1使水稻品系分蘖角度增加,有利于减轻纹枯病危害,对其他农艺性状无不利影响。在高产栽培条件下,不同背景TAC1系有效穗数均多于tac1系;籼稻特青背景下,TAC1系结实率、千粒重及单株产量均高于tac1系;美国稻Lemont背景下,TAC1系结实率、千粒重及单株产量均低于tac1系;粳稻武陵粳1号、镇稻88背景下,TAC1系结实率和千粒重均略低于tac1系,单株产量略高于tac1系,差异不显著。加工及外观品质方面,特青TAC1系优于tac1系,武陵粳1号、镇稻88以及Lemont背景TAC1系较tac1系有劣化趋势,差异均不显著。【结论】叶片较长的籼稻品种,适宜的分蘖角度范围较窄,叶片较小的粳稻品种,适宜的分蘖角度范围较宽。适当增加水稻品种的分蘖角度,有利于减轻纹枯病危害。TAC1可用于株型紧凑型籼稻品种及粳稻品种的株型改良。     

育秧床温调控剂及分蘖促进剂在水稻上的应用研究

对水稻进行育秧床温调控剂及分蘖促进剂应用试验研究,结果表明:床温调控剂处理的水稻秧苗素质显著改善,株高降低14.9%、地下百株干重提高29.59%、根冠比增加31.74%。移栽本田后,穗数增加34.7穗/m2,增产率达到5.7%;分蘖促进剂的应用明显加快了水稻分蘖前期的分蘖速度,收获穗数增加19.9穗/m2,增产率达到6.6%。两者配合应用增产效果更好,水稻的收获穗数增加54.6穗,增产率达到12.7%。     

水稻茉莉素受体基因OsCOI1a的克隆与功能研究

将拟南芥茉莉素受体基因COI1在水稻中的同源基因OsCOI1a构建到植物双元表达载体pMYC2,导入拟南芥茉莉素受体突变体coi1-1中,采用Western blot检测OsCOI1a基因的蛋白表达水平,通过观察突变体花粉的活性和果荚的育性,检测OsCOI1a对coi1-1突变体的互补情况,研究OsCOI1a基因的功能。结果表明,OsCOI1a基因能够在拟南芥coi1-1突变体中正确表达,并能部分互补雄性不育的表型,表明OsCOI1a基因在水稻茉莉素信号通路中可能起茉莉素受体作用。     

抑制水稻隐花色素基因OsCRY1a表达对水稻农艺性状的影响

 利用已公布的OsCRY1a基因的序列设计引物,扩增部分基因片段,构建RNAi植物表达载体并转化水稻,导致该基因表达水平下降和功能缺失。根据转基因植株重要农艺性状的表现,分析该基因的功能。结果表明,抑制OsCRY1a基因的表达,水稻开花期推迟16 d,株高和粒长明显增加,而其他重要农艺性状如剑叶长、宽和穗长等无明显变化。     

水稻OsPIN1a基因体外表达及蛋白磷酸化活性位点分析

输出载体OsPIN1a是水稻PIN-FORMED(PIN)的家族成员之一,参与调节生长素在植物组织中的不均衡分布。然而,OsPIN1a蛋白的功能结构域如何调节激素的极性运输仍需进一步探讨。本研究拟以日本晴水稻为材料,利用OsPIN1a基因的非编码区设计引物,特异地克隆目的基因,并借助Quickchange XL site-directed mutagenesis技术分别构建单突变[pET30-OsPIN1a(Ser233/Ala)和pET30-OsPIN1a(Ser254/Ala)]及双突变[pET30-OsPIN1a(Ser233/Ala和Ser254/Ala)]表达载体,通过体外蛋白表达和磷酸化活性分析,明确了OsPIN1a蛋白水解结构域中Ser-233和Ser-254是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PINOID,PID)的磷酸化活性位点,此结果为进一步研究生长素的极性运输机制提供参考。     

青天葵独脚金内酯信号转导关键基因D14的克隆与亚细胞定位分析

D14基因是独脚金内酯信号转导途径的关键基因,其编码的蛋白能够使SLs释放出活性小分子物质而发挥调节腋芽起始的功能。本研究根据其他物种的D14基因从青天葵转录组数据中筛选获得2条高度同源的片段,命名为NfD14a和NfD14b。应用RT-PCR和RACE技术,克隆获得NfD14a和NfD14b的cDNA全长序列,GenBank登录号分别为MH028026、MH028027。NfD14a基因全长1206 bp,ORF为861 bp,编码286个氨基酸;NfD14b基因全长1082 bp,ORF为813 bp,编码270个氨基酸。对NfD14的编码蛋白序列进行了生物信息学分析,结果表明：NfD14a和NfD14b均属于α/β折叠蛋白水解酶超家族成员（Abhydrolase superfamily）,但系统进化分析结果表明两者同源性不高。利用一步快速克隆的方法构建了植物表达载体35S::NfD14a-EGFP和35S::NfD14b-EGFP,并分别获得其工程菌。瞬时表达结果表明,NfD14a和NfD14b均定位在烟草原生质体的细胞核和细胞质。本研究通过对NfD14基因全长cDNA序列的克隆与亚细胞定位分析,为青天葵独脚金内酯信号转导途径调控植物分枝生长发育机制的研究奠定基础。     

木薯MeCML24与MeSAUR1互作调控MeAGPS1a表达的功能验证

木薯是华南地区重要的经济作物,其块根富含淀粉。解析木薯块根淀粉合成调控机理将有助于木薯高产、高淀粉分子改良。AGPase由大亚基和小亚基构成,催化1-磷酸葡萄糖和ATP形成腺苷二磷酸葡萄糖和焦磷酸,其中腺苷二磷酸葡萄糖为淀粉生物合成的底物。AGPase酶是植物淀粉合成的限速酶,提高AGPase酶活性,有利于作物淀粉的积累及产量的提高。木薯MeAGPS1a基因编码的小亚基是AGPase的催化中心,前期研究表明生长素响应因子MeSAUR1作为转录因子正调控MeAGPS1a基因表达,酵母双杂交筛选木薯cDNA文库显示钙调素类似蛋白（CaM-like, CML）成员MeCML24为MeSAUR1的候选互作蛋白。为了确定MeCML24和MeSAUR1的互作关系,本研究从‘SC8’木薯品种基因组克隆了MeCML24基因,该基因的CDS区长度为492 bp,编码163个氨基酸。MeCML24蛋白的理化性质及二级结构分析显示,该蛋白理论等电点pI值4.38,属于亲水性蛋白,α-螺旋占52.76%,无规则卷曲占30.06%,β-转角结构占11.04%。构建酵母双杂交载体BD-MeCML24,自激活实验表...     

Identification and Cloning of Tillering-Related Genes OsMAX1 in Rice

Tillering is an important agronomic trait which has a direct impact on plant type and grain yield. Strigolactones are a class of important phytohormones regulating rice tillering. ATMAX1 is an important gene involved in strigolactone biosynthesis through encoding the protein P450 in Arabidopsis. Based on sequence BLASTp, we identified five homologous genes of ATMAX1 in rice, i.e., OsMAX1a, OsMAX1b, OsMAX1c, OsMAX1d and OsMAX1e. Among them, OsMAX1a and OsMAX1e showed stable and high expression in rice tissues. In addition, we observed that Os MAX1a and OsMAX1e can rescue the branched phenotype and the influences caused by MAX1 mutation in Arabidopsis. Moreover, the expression of OsMAX1a and OsMAX1e can respond to phosphate deficiency and different phytohormones, especially GR24, a strigolactone analogue. Therefore, it is concluded that Os MAX1a and OsMAX1e are involved in the biosynthesis of strigolactones and regulated rice tillering.     

杂交晚稻秧田分蘖习性及促蘖措施

杂交水稻根系强大，晚稻育秧期间温度高，秧田播种较稳，为秧田阶段的分蘖创造好的条件，可使秧田分蘖产量占总产量的２０％～３０％。通过多年对分蘖习性的观察，认为正确促控分蘖是杂交晚稻增加产量降低消耗的中心措施。     

水稻不同节位和数量分蘖对抽穗期的影响

以汕优63为材料,研究了在盆钵栽培条件下人工去蘖形成不同节位、不同数量分蘖的处理对抽穗期的影响.结果表明,随着保留的分蘖数量减少,抽穗期逐渐延迟;分蘖早发(低节位分蘖多、高节位空位)的处理比分蘖迟发(低节位空位、高节位分蘖多)的处理抽穗期明显提早;分蘖迟发能促进高节位分蘖的发生,而分蘖早发则相反.因此,水稻分蘖不仅具有数量调节作用,还有空间及时间调节作用.     

施用SODm增效剂对水稻茎蘖动态与节间形态的影响性研究

通过设置不同SODm增效剂施肥量梯度,研究SODm增效剂调控水稻茎蘖动态和生长量以及节间形态等方面的作用,表明SODm增效剂可以促进水稻分蘖早生快发,提高植株分蘖能力和生长量,同时对于调控植株茎秆形态,减小低节位节间长度、增加低节位节间充实度等茎节性状具有明显的作用。     

高产味优粳稻分蘖特性及其与群体生产力的关系

以高产优质粳稻品种南粳5718和中产优质粳稻品种常农粳10号为参试材料,比较研究不同基因型品种分蘖发生与成穗特性的蘖位差异,明确高产味优基因型品种的优势叶位。结果表明,高产味优基因型与中产味优基因型在水稻分蘖发生与成穗特性上存在明显差异。与中产味优基因型相比,高产味优基因型一次和二次分蘖发生率与成穗率高,单株与群体成穗数多,花后各蘖位光合特性好,促进了库容充实,最终产量较高,南粳5718产量较常农粳10号显著提高7.7%,较多的有效穗数是其产量优势形成的重要基础。与常农粳10号相比,南粳5718拔节期群体穗数较低,但抽穗期和成熟期则较高。南粳5718和常农粳10号分蘖发生与成穗的优势叶位较为一致,一次分蘖中以4/0、5/0和6/0为主,二次分蘖则以1/4和1/5为主。南粳5718单株成穗数、一次和二次分蘖成穗个数显著高于常农粳10号。不同蘖位对单株成穗数和群体产量的贡献率均表现为一次分蘖>主茎>二次分蘖。南粳5718和常农粳10号产量差异主要体现在一次分蘖和二次分蘖上,南粳5718在花后30 d一次分蘖和二次分蘖剑叶的光合速率和叶绿素含量均显著高于常农粳10号。     

稀植条件下杂交稻分蘖成穗规律和穗粒结构研究

研究了19.5,13.5和7.5穴/m2 3个种植密度下杂交稻组合中优6号和两优培九不同时期的分蘖成穗规律和穗粒结构.结果表明,稀植促进分蘖发生,并导致最高分蘖期和有效分蘖期延迟,13.5和7.5穴/m2比19.5穴/m2的最高分蘖期分别推迟7和14 d;随种植密度下降,中后期发生的分蘖在茎蘖数中的比例提高,相应成穗率也提高;早期分蘖所成的穗与后期分蘖所成穗的每穗粒数差异较大,结实率差异较小,两者的产量差异主要由穗粒数差异引起;随种植密度下降,分蘖力较弱的组合产量显著下降,而分蘖力较强的组合产量没有差异.     

不同氮浓度对水稻分蘖期根系形态特征的影响

为探讨供氮浓度对水稻分蘖期根系形态特征的影响,以黄华占和晶两优1468为试验材料,采用盆栽水培方式,研究不同供氮水平下(0、25、50、75和100 mg/L)水稻分蘖期根系的形态特征。结果表明,水稻根系生物量、根冠比、平均根直径、总根长、总根表面积、总根体积和根分枝数均随着供氮浓度的升高而呈现先上升后下降的趋势。相比CK处理:供氮浓度为25和50 mg/L时,黄华占根系生物量显著增加;供氮浓度为25、50和75 mg/L时,晶两优1468根系生物量显著增加;2个品种的根冠比在供氮浓度为50 mg/L时差异显著。相比CK处理:供氮浓度促进各处理下黄华占和晶两优1468平均根直径分别增加8.74%～53.78%和5.91%～121.00%;总根长分别增加0.85%～96.24%和23.37%～85.86%;总根表面积分别增加7.78%～205.00%和10.33%～83.62%;总根体积分别增加13.71%～195.00%和16.38%～85.35%;根分枝数分别增加26.09%～162.00%和25.22%～111.00%。在供氮浓度为50 mg/L时,黄华占和晶两优1468根系生长状...     

水稻高节位分蘖的QTL定位和互作分析

 高节位分蘖是水稻生产中常见的现象,同时高节位分蘖与水稻的驯化也存在密切的联系。利用来源于窄叶青8号与京系17及春江06与台中本地1号的两个加倍单倍体（DH）群体（分别简称为ZJDH群体和TCDH群体）为材料,对水稻高节位分蘖的遗传特征进行了研究。采用复合区间作图法,在ZJDH群体中共定位到qHOT3、qHOT6-1和qHOT8等3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;对TCDH群体的QTL定位共检测到相关位点2个,分别位于第6和12染色体上。同时,在两个群体中分别检测到4对和7对上位性互作位点。QTL比较分析表明在两个群体中分别定位到的第6染色体上的QTL所在区间可能一致,说明水稻第6染色体对高节位分蘖具有重要的影响。     

杂交中稻分蘖期干旱对产量的影响及其缓解技术研究

以杂交中籼迟熟组合宜香优300和川谷优642为材料,在海南陵水旱季大田条件下,研究了分蘖期干旱处理对中籼迟熟杂交稻产量的影响及其缓解技术。结果表明,干旱会造成水稻减产,主要原因是有效穗数和穗粒数显著降低;干旱期间平均田间持水量可作为预测产量损失度的依据;分蘖期干旱处理下,稻谷产量随着施氮量和移栽密度的增加而增加,适当提高本田施氮水平和移栽密度,可显著降低分蘖期干旱的产量损失度。