实时PCR定量分析干旱胁迫下水稻糖原合成酶激酶基因表达差异

通过实时荧光定量PCR进行相对定量分析,得到水稻IR64糖原合成酶激酶（glycogen synthase kinase, GSK）基因在不同生育期、不同组织干旱胁迫处理前后的表达差异。 叶片中GSK基因为组成型表达,各生育期干旱胁迫时诱导合成增加,尤其从分蘖期到抽穗期表达更为显著,说明这段生长期叶片对水分缺乏最敏感;苗期根系处理后GSK表达明显下降,叶片处理前后GSK表达无明显变化。由此可见,GSK基因的表达在不同的发育时期、不同的组织中呈现差异。     

遗传搭车与方差分析在水稻定向选择群体的抗旱性位点分析中的初步应用

水稻抗旱性属于复杂性状，近年的遗传研究日益关注胁迫下的产量相关位点。选用来自同一抗旱性较好的供体亲本（BG300），具有两种遗传背景（IR64和特青）和两种选择条件（低地和旱地）的4个水稻高代回交（BC₂）抗旱性定向选择导入系群体。通过SSR分子标记，检测群体中供体等位基因的导入频率，分析了选择条件和遗传背景对供体等位基因导入频率的影响。在此基础上，利用基于遗传搭车原理的卡方检验对等位基因导入频率的偏离进行检测，同时结合表型-基因型方差分析（ANOVA）的方法，对上述群体进行了和抗旱性相关位点的QTL分析。共检测到显著位点24个，其中卡方检验发现20个，方差分析检测到8个。有4个被这两种方法都检测到，很可能是与胁迫下的产量直接相关的位点。同时也对非胁迫下的产量位点进行了检测，发现上述抗旱性位点与非胁迫下产量的关系不大。还就选择条件和遗传背景的效应等对目标性状QTL定位的影响进行了讨论。研究结果将为进一步的水稻抗旱性分子育种研究提供有用的信息和材料。     

水稻基因OsASIE1抗逆功能分析

作为重要的植物转录因子家族, AP2/EREBP转录因子在植物发育、激素、病原反应及非生物胁迫如干旱、高盐、低温应答方面起重要作用。本研究发现水稻AP2/EREBP转录因子家族EREBP亚家族成员OsASIE1 (abiotic stress induced EREBP gene)在水稻受到高盐、干旱胁迫时表达量迅速提高, 并且在水稻中超表达OsASIE1能够改善水稻抵抗盐胁迫的能力。凝胶迁移率实验(electrophoresis mobility shift assay, EMSA)表明该转录因子的AP2结构域能够结合干旱应答顺式作用元件DRE (dehydration-responsive element)和乙烯应答元件GCC box (ethylene response element), 推测OsASIE1可能通过结合DRE和GCC box 作用元件调控下游相关基因的表达, 进而调控相关抗逆反应。     

回交导入后代水稻种质有利基因的鉴定与筛选研究

种质资源蕴藏着品种遗传改良的各种有利基因,高效发掘种质资源的有利基因是实现育种突破的前提。本研究选择IR64、特青和新株型（NPT）为轮回亲本与13个供体的不同回交世代（BC2F2-BC4F2）群体为材料,进行耐盐、耐淹和褐稻虱抗性鉴定与筛选。结果表明,尽管多数亲本本身对这些逆境不具备很好抗性或耐性,但在绝大多数回交后代中均出现耐盐、耐淹和抗褐稻虱的超亲分离,表明这些供体均带有对这些性状的有利基因。这种潜在“隐蔽”有利基因的表达受遗传背景影响较大。从总体上看,3个性状的选择效率以IR64背景最高,特青背景高于NPT背景。BC2对耐盐性的选择效率明显高于BC3和BC4代,BC3和BC4的选择效率因不同组合而异。研究表明通过大规模回交导入和回交后代性状的严格鉴定是发掘种质资源有利基因的有效途径。     

microRNAs在植物发育调控中的功能研究进展

microRNAs是一类22nt左右的非编码RNA,最早在线虫中发现。目前认为,其在动物、植物、细菌以及病毒的发育调控中起到重要作用。它在细胞内的调控方式包括指导mRNA降解、转录抑制、染色体修饰。在植物体内,它能够通过与其目标基因的互补序列结合,降解其目标基因,达到对细胞代谢进行调控的目的。miRNAs作用的目标基因主要是转录因子。miRNAs对于植物分生组织正常调控功能行使、维管束正确发育、叶子极性形成和激素反应等都是必须的,并受到发育和环境的调控。本文综述了植物miRNAs在细胞发育中的作用。     

水稻低温胁迫不同时间的代谢物谱图分析

苗期低温严重影响水稻幼苗生长, 分析低温胁迫下幼苗体内代谢物变化特征有助于解析水稻应对胁迫的生理机制。采用气质谱联用仪(GC-MS)技术系统分析水稻品种IR64遭遇不同时间段低温后代谢物图谱的变化特征。结果表明, 草酸、戊糖酸-1,4-内酯、海藻糖及水杨酸参与了水稻低温胁迫早期应激性反应; 在低温胁迫过程中, 水稻植株主要通过苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天门冬氨酸、缬氨酸、木糖醇、尿囊素和鼠李糖等含量的提高维持细胞渗透平衡。代谢物动态分析发现参与低温胁迫反应及胁迫恢复后进程的主要代谢物不同。研究结果为全面系统剖析水稻耐冷胁迫的分子生理机制打下了基础。     

DNA甲基化在植物抗逆反应中的研究进展及其育种应用

DNA甲基化指通过对基因组DNA上的胞嘧啶的共价修饰,从而对生物遗传信息进行表观遗传水平上的调控,其在植物应对外界环境胁迫、调控基因的表达、稳定基因组等方面发挥重要作用。综述了DNA甲基化在植物抗逆反应中功能研究的最新进展及DNA甲基化的隔代遗传以及其在植物育种中的潜在应用,为从表观遗传水平上研究植物抗逆性的机理以及DNA甲基化在育种上的应用提供理论参考。     

植物表观遗传变化与环境压力研究进展

表观遗传学研究的是生物可遗传的染色质修饰。目前,其主要研究内容包括DNA甲基化、翻译后组蛋白修饰、组蛋白组成变化。小分子RNA在调控生物表观遗传的变化中起到了重要作用。在环境压力下,植物发生了复杂的表观遗传变化。在基因组水平上发生脱甲基化反应,以启动压力相关基因表达。同时,翻译后组蛋白修饰和组蛋白组成也发生变化。而且,甲基化与翻译后组蛋白修饰之间有紧密的联系。部分表观遗传修饰在压力去除后可以发生可逆性回复,还有一部分表观遗传修饰是可以遗传的。本文介绍了植物表观遗传变化与环境压力的关系。     

应用导入系群体进行水稻产量相关性状的遗传剖析

以优质高产水稻品种丰矮占为轮回亲本, 以Khazar和IR64作供体亲本, 经连续回交分别构建了2套导入系(introgression lines)群体。对导入系后代分别在广州早造和晚造两种环境下进行重复产量鉴定。对两环境下产量及其组分性状的相关分析表明, 在广州早造和晚造环境下水稻产量构成因素存在很大差异。在早造, 每穗实粒数对产量供献最大, 而在晚造, 单株有效穗数对产量供献最大。应用SSR分子标记对这些导入系的供体片段进行全基因组扫描并应用单向方差分析(one-way ANOVA)剖析了导入系基因型与其产量及其组分的关系, 共检测到27个染色体区段与产量及组分性状相关, 包括10个产量QTL、9个单株穗数QTL、9个每穗实粒数QTL和14个千粒重QTL。大多数QTL只在一个环境条件下表达。在第3、7和9染色体上有3个QTL区域与产量及其两个组分有较大的效应, 值得关注。最终, 本研究在同步进行复杂农艺性状的改良和遗传剖析的研究上做出了有益的尝试。     

泛素/26S蛋白酶体途径在水稻中的生物学功能研究进展

生物体内的蛋白质降解方式有两种,一种不需要能量,一种需要能量。而泛素/26S蛋白酶体途径便是目前已知的依赖ATP、高效、有高度选择性的蛋白降解途径。它介导了真核生物中80%~85%的蛋白质降解,几乎参与到植物生长发育的各个环节,是植物体内蛋白高效专一降解最重要、最精细的调控机制之一。概述了泛素蛋白酶体途径,重点阐述了泛素结合酶E2和泛素连接酶E3的蛋白结构及其在水稻生长发育、激素信号传导、生物和非生物胁迫响应中的生物学功能及机制,并对进一步研究进行了展望,将有助于揭示泛素/26S蛋白酶体途径在水稻生长发育中的精细调控过程,并为水稻抗逆育种提供了指导和借鉴。