烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)合成途径和水稻叶片早衰

叶片是植物进行光合作用的主要场所,其衰老由内源遗传发育信号和外界环境胁迫所启动,是一个非常复杂有序的调控过程。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)是脱氢酶的辅酶,在糖酵解、糖异生、三羧酸循环以及呼吸链等代谢中发挥着不可替代的作用。最新研究表明,水稻NAD生物合成参与调控沉默信息调控因子Sirtuins的生物活性、组蛋白H3K9去乙酰化、植物激素茉莉酸(JA)和叶片衰老。本文综述了有关水稻叶片衰老的细胞生理特征、Sirtuins酶活、NAD生物合成以及水稻早衰的OsSRT1-NAD调控途径和OsSRT1-Me OH-JA调控途径,以期阐明水稻叶片衰老的分子机理及其调控途径,为高产育种提供相应的理论参考。     

控制水稻金黄色颖壳与节间基因OsCAD2的图位克隆

【目的】水稻色素不仅对其自身生长发育有重要生理作用,而且在水稻育种、农副产品改良等方面运用比较广泛。对水稻色素相关基因进行表型分析和基因定位,为进一步研究色素代谢途径及调控机理奠定基础。【方法】利用EMS诱变粳稻长粒粳(CLJ),在突变体库内筛选到一个金黄色颖壳与节间突变体gh881;在成熟期,测定野生型与gh881的主要农艺性状;将gh881与野生型及中恢8015杂交,观察BC1F1及F1植株表型,并对BC1F2及F2表型分离进行卡方检验,对gh881进行遗传分析;利用F2群体和图位克隆的方法对gh881突变基因进行定位;采用q PCR检测颖壳颜色相关基因在gh881与野生型不同发育时期的幼穗、节间以及剑叶叶鞘的相对表达量。【结果】与野生型相比,突变体的颖壳与节间均呈金黄色;除单株有效穗数外,gh881突变体的株高、每穗总粒数及实粒数、结实率和千粒重等性状均极显著降低。遗传分析和基因定位结果表明,gh881的突变表型受1对隐性核基因控制,位于第2染色体短臂,并最终将该基因精细定位于标记FH-13和RH-25之间,物理距离约33.2 kb,该区域中包含4个开放阅读框(ORFs)。【结论】序列分析结果表明,发现其中一个编码肉桂醇脱氢酶(CAD)的基因OsC AD2(Os02g0187800)的3 563 bp处发生了1个单碱基突变(G转换为A),导致该基因编码区的第297位氨基酸由甘氨酸突变为天冬氨酸,由此认为该突变体为OsC AD2基因单碱基突变的新等位基因。q RT-PCR结果表明,突变体的节间中OsCAD2相对表达量极显著下调,而在剑叶叶鞘及穗部则基本都是极显著增加,其他相关基因也发生显著变化,证实OsCAD2是木质素代谢中的重要基因,且可能与其他相关基因存在反馈调节。     

水稻叶片内卷突变体rl(t)的鉴定与基因定位

【目的】叶片是水稻理想株型的重要内容,叶片适度卷曲可以提高光合效率。对卷叶相关基因进行遗传分析和初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。【方法】利用EMS诱变雄性不育保持系宜香1B获得一份稳定遗传的叶片向内卷曲突变体,暂命名为rl(t)。在成熟期,测定野生型和rl(t)的主要农艺性状;在分蘖期,取野生型和rl(t)叶片用FAA固定液固定进行石蜡切片,同时,用野生型和rl(t)剑叶测定叶绿素含量;在抽穗期,利用Li-6400便携式光合仪测定10株抽穗期的野生型和rl(t)的光合参数;将rl(t)与野生型及日本晴杂交,观察F_1植株表型,对F_2表型分离进行χ~2测验,对突变体进行遗传分析。以rl(t)/日本晴的F_2群体为材料,利用BSA法进行定位。【结果】与野生型相比,突变体叶片向内卷曲明显,叶片更加直立,叶色变深,其他主要农艺性状均有不同程度降低。光合特性分析表明,突变体比野生型具有更高的光合色素含量,但光合效率没有明显差异。叶片组织切片观察表明,突变体中泡状细胞变小可能是导致叶片卷曲的主要原因。遗传分析表明,该突变体受一对隐性核基因控制,利用突变体与日本晴的F_2群体进行基因定位,最终将该基因定位在第7染色体长臂InDel标记Ind3和Ind4间610 kb的物理区间。【结论】rl(t)叶片内卷是由于近轴面泡状细胞面积减小。RL(t)定位区间内未见卷叶相关基因报道,推测RL(t)可能是一对新基因。     

水稻齿叶矮缩病毒Pns10蛋白在水稻原生质体内的表达

【目的】水稻齿叶矮缩病毒(Rice ragged stunt virus,RRSV)Pns10蛋白在介体昆虫细胞内可形成类似病毒原质(viroplasm)的内含体,是RRSV侵染介体所必需。然而Pns10蛋白在水稻寄主中是否具有类似功能及其表达情况如何未见报道。【方法】利用大肠杆菌系统表达Pns10蛋白,免疫家兔制备多克隆抗体;通过水稻原生质体病毒侵染体系,利用免疫荧光技术分析Pns10蛋白在水稻原生质体内的分布情况,利用实时定量PCR技术和Western blot技术分别检测Pns10 RNA和Pns10蛋白在水稻原生质体内的积累情况。【结果】将Pns10基因克隆到Gateway系统原核表达载体p DEST17中,IPTG诱导表达成功后,制备融合蛋白抗血清。Western blot检测显示,该抗血清可检测感病水稻叶片中的Pns10蛋白。病毒侵染水稻原生质体后,Pns10蛋白可形成类似病毒原质的内含体;Pns10 RNA在病毒接种8 h后开始积累,24 h后达到最大值,随后开始下降;Pns10蛋白在24 h后开始表达,之后维持较高水平,60 h后略有下降。【结论】成功获得了Pns10抗血清;Pns10在水稻原生质体内成功表达,可形成类似病毒原质的内含体,并且Pns10 RNA的表达先于其蛋白的表达。     

原位胚拯救技术获得花生属区组间杂种的研究

花生野生种尤其是不亲和野生种,具有高产、抗逆等优异基因,但长期以来得不到有效利用。为选育高油酸抗逆花生新品种,以高油酸品种花育963为母本、不亲和野生花生作父本杂交,采用原位胚拯救技术直接收获花生不亲和种间杂种F_1。利用MITE转座子分子标记对杂种进行真实性鉴定。结果表明萁中有35粒样品同时具有双亲条带,为真杂种,真杂种率为44.3%。近红外分析表明,真杂种油酸含量显著低于高油酸花生,为杂种真实性提供了旁证。     

控释肥对花生氮代谢相关酶活性的影响

大田条件下,以花育22号和花育20号为试验材料,设控释肥(T1)、控释肥减施(T2)、普通肥料(T3)和不施肥(T4)处理,研究了控释肥对花生氮代谢相关酶活性的影响。结果表明,与不施肥处理相比,施肥处理花生结荚期和成熟期根系和叶片的可溶性蛋白含量、NRase、GDH、GS、GPT等活性显著增加。各施肥处理间比较,与普通肥料相比,控释肥可有效提高花生结荚期和成熟期根、叶可溶性蛋白质含量,增加氮代谢相关酶NRase、GDH、GS、GPT等活性;控释肥减施处理花生根叶可溶性蛋白含量和相关酶活性花生生育前期低于控释肥处理和普通肥料处理,但成熟期和普通肥料处理差异不显著。总之,控释肥比普通无机肥更有利于花生生育后期氮素同化和蛋白质的合成,延缓根系和叶片衰老。     

播期对吉林省不同品种玉米生长发育及产量的影响

为探讨不同播期对吉林省春玉米生长发育和产量形成的影响,本试验以吉林省主栽品种通单258、华科425、农华106为材料,进行5个播期处理试验,播期设置分别为:4月28日(T1)、5月4日(T2)、5月11日(T3)、5月18日(T4)、5月25日(T5)。结果表明,随着播期推迟,各品种玉米生育期均不同程度缩短,并且播期越晚,干物质积累量越低。玉米开花期前,不同处理叶面积指数差异不显著,花后晚播处理叶面积指数下降快于早播处理。推迟播期,不同品种百粒重降低,产量下降,T1处理产量与T4、T5处理差异达显著水平。适时早播,有利于玉米产量的进一步提高。     

吉林省半干旱区45年气候变化及基于Hybrid-Maize的玉米品种熟期选择

本研究分析吉林省西部半干旱地区1971~2015年气候要素变化特征,用Hybrid-Maize模型估算该区域品种熟期(GDD)不同玉米品种的产量潜力。结果表明,该区域近45年温度、降水和日照时数年均变化与玉米生长季变化趋势类似,但生长季变幅与年均值变幅差异较大,且生长季时间序列上突变点明显不同,温度和降水具有滞后性,日照时数具有超前性,其中,生长季温度增幅高于全年温度增幅,但突变时间滞后10年;长期年均降水波动性大,而生长季降水较全年呈现明显上升趋势,且2010年以来生长季均为较湿润阶段。生长季日照时数减少比年均减少趋势慢,为其下降速率的40%。以4月30日为适播期,种植密度60 000株/hm~2时,乾安、洮南、前郭推荐熟期相对较长品种(GDD=1656-1672),扶余、镇赉推荐熟期相对较短品种(GDD为1606和1500)。洮南、扶余、前郭玉米R/V值接近1.0,乾安和镇赉R/V超过1.15,利于获得较高产量。     

玉米自交系微小遗传差异对产量优势的贡献

对3个玉米自交系遗传差异不同的株系自交3代后株系间产量及相互间杂交优势进行分析。结果表明,同一自交系在遗传上存在微小差异的株系,产量水平及其产量构成因素仍然存在一定差异。自交系初始遗传差异越大,后代株系间的产量差异越大;初始单株遗传差异较小的两个玉米自交系昌7-2和郑58具有微小遗传差异株系间杂交组合的超中亲优势分别达到10.55%、4.77%,超高亲优势分别达到3.69%、3.94%。对杂交优势贡献主要来自行粒数,其次是千粒重。通过关联分析找出行粒数相关基因的SNP标记14个(-Log P4),千粒重相关基因的SNP标记3个(-Log P3)。在开放授粉的条件下,株系间微小遗传差异有利于提高亲本和杂交制种产量。     

超级早稻中早39叠盘暗出苗机插育秧模式增产机理和操作规程

2011-2015年浙江省诸暨市对中早39进行了叠盘暗出苗机插育秧模式试验、示范和推广应用,经5年的试验、示范,明确了中早39叠盘暗出苗机插育秧模式的主要优点和增产机理,总结出了中早39叠盘暗出苗机插育秧技术的操作规程。