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。     

玉米大斑病菌StSte12基因对H_2O_2氧化胁迫的应激调节

通过比较野生型菌株Wt01-23与StSte12基因RNAi沉默突变体菌株StRNAi9-10和StRNAi3-6在H_2O_2胁迫下生长和发育方面的差异,分析转录因子基因StSte12对玉米大斑病菌氧化胁迫的调节能力。在不同浓度H_2O_2胁迫条件下,测定野生型菌株和突变体菌株的菌落生长速度、菌丝形态、产孢量和菌丝萌发率。结果表明,随着H_2O_2浓度的增加,玉米大斑病菌野生型菌株和突变体菌株的菌落生长速度、产孢量和菌丝萌发率均显著降低,但突变体菌株的降低程度显著高于野生型菌株,表明StSte12基因对玉米大斑病菌的氧化应激调节具有重要的调控功能。     

玉米耐盐基因ZmHKT1;5在烟草中的功能验证

HKT类基因是与植物耐盐性密切相关的一类基因。在作物中HKT蛋白可通过排出Na+来维持植物体内的Na~+/K~+平衡,从而影响植物耐盐性。通过在烟草中过表达玉米ZmHKT1;5基因,验证该基因具有提高植物耐盐性的作用。结果表明,过表达ZmHKT1;5基因的T0代材料即显示出叶片耐盐能力的明显提高;T2代转基因株系种子在含盐培养基上的发芽能力明显强于野生型材料,T2代转基因株系幼苗阶段的耐盐能力也得到了明显的提高。通过比较在盐胁迫后2月龄的转基因材料和野生型材料的生理指标,发现野生型材料中MDA和H_2O_2的含量相较转基因材料发生了更为明显的上升,说明转基因材料中过表达ZmHKT1;5基因有效降低了盐胁迫引起的过氧化物积累。综合转基因验证的结果,证明ZmHKT1;5基因具有提高植物耐盐性的作用。     

CRISPR/Cas9定点编辑水稻穗发育Osa1基因

CRISPR/Cas9是一种快速发展的基因组定点编辑技术。利用该技术对水稻穗发育基因Osa1进行定点编辑,精准敲除Osa1基因,获得Osa1功能缺失突变体,为Osa1基因功能的深入研究提供了准确可靠的突变体材料。     

抗稻瘟病水稻光温敏核不育系华1201S的选育

华1201S是以广占63-4S为受体亲本、以携带Pi2基因的抗稻瘟病株系VE6219为供体亲本,通过1次杂交、3次回交、多次自交,每个世代用分子标记对目标基因Pi2进行跟踪检测,同时通过表型选择和抗性鉴定培育而成的中籼型水稻光温敏核不育系。2013和2014年在湖北恩施州两河村稻瘟病重发区自然鉴定,华1201S的稻瘟病综合抗性指数1.3~2.3级,穗颈瘟损失率均为1级,2 a表现均为抗稻瘟病。2015年在广东省农科院苗期抗谱鉴定,人工接种33个稻瘟病菌株,华1201S的抗性频率96.97%,而广占63-4S的抗性频率仅为12.12%。华1201S育性转换临界温度23℃,在武汉稳定不育期64 d,海南冬繁自然结实率70%以上。2015年8月通过湖北省农作物品种审定委员会鉴定。     

病毒诱导的全新tae-miR9663的沉默影响叶片发育和籽粒大小

MicroRNA(miRNA)是一类长度为18~24nt的非编码小分子RNA,参与植物各种发育进程。tae-miR9663是新发现的在小麦幼苗、旗叶和籽粒中高表达的miRNA,但其生物学功能未知。为了探索taemiR9663的功能,通过人工合成tae-miR9663的小串联模拟靶标(short tandem target mimic,STTM),将其构建到大麦条斑花叶病毒(barley stripe mosaic virus,BSMV)载体上,利用病毒介导的基因沉默(virus-inducing gene silencing,VIGS)技术转染小麦宁春16五叶一心期的第5片叶,转染20d后观察叶片表型并取旗叶进行实时定量PCR,成熟时观察种子大小。叶片表型观察结果表明,与BSMV:00相比,接种BSMV:STTM-taemiR9663的9株幼苗中出现4种叶片表型,即第6片叶有白点或白条纹,旗叶(第7片叶)有白点或白条纹,第6片叶边缘有锯齿状,旗叶叶尖处有皱缩。实时定量PCR分析结果表明,STTM-tae-miR9663过表达植株的tae-miR9663表达丰度下降,说明BSMV-VIGS技术可通过过表达STTM有效地沉默内源miRNA。成熟种子大小观察结果表明,与BSMV:00比较,接种BSMV:STTM-tae-miR9663的植株种子的长和宽均减小。     

西农538 LMW-GS基因的克隆、原核表达及功能鉴定

为了探索普通小麦品种西农538的LMW-GS对面粉加工品质的影响,根据NCBI中已公布的LMW-GS基因序列,设计了一对特异性引物,从西农538基因组DNA中克隆出LMW-GS基因后,对其进行原核表达及掺粉试验。序列分析表明,克隆得到的LMW-GS基因序列(GenBank登录号为KX452081)有单一完整的开放阅读框,编码区长915bp,无内含子。同源性比对及进化树分析发现,该基因属于Glu-D3、Type V(Group 10)、m型、C组LMW-GS基因。SDS-PAGE和Western blot分析表明,该基因原核表达成功。微量掺粉试验表明,诱导表达的蛋白对小麦面粉加工品质有负效应。     

小麦粒重主效QTL近等基因系的构建和效应评价

粒重是影响小麦产量的主要因素之一。QGw.nau-5A是一个从我国小麦骨干亲本南大2419中鉴定的粒重主效QTL。为评价该QTL不同等位基因对粒重的效应及在育种中的应用潜力,利用分子标记辅助选择技术,分别将南大2419和早洋麦的QGw.nau-5A区段导入望水白和川麦42,构建了不同背景的近等基因系,并比较了不同背景下粒重QTL的效应。结果表明,QGw.nau-5A能在不同背景下显著提高小麦粒重,与轮回亲本相比,近等基因系的百粒重显著增加0.2~0.6g。QGw.nau-5A等位变异对粒重的贡献存在差异,与川麦42的等位变异相比,南大2419和早洋麦的等位变异均能增加粒重,但后者效应更大。     

小麦盐应答基因TaSR1的生物信息学鉴定及表达验证

为发掘小麦盐应答相关基因,利用Genevestigator在线生物信息学程序,分析了25个试验中118个样品的盐胁迫试验的转录组数据,筛选到2个盐应答候选基因。以中国春小麦为试验材料,将其三叶一心期幼苗根系置于200mmol·L~(-1)的NaCl溶液中,分别处理0、0.5、1、2、4和8h,分析候选基因的表达模式。结果表明,其中1个候选基因的表达模式与生物信息学分析结果相近,受盐胁迫诱导明显上调表达,命名为TaSR1。该基因编码区含有948个核苷酸,编码315个氨基酸。TaSR1蛋白含有KRTAP和PHA01732两个保守结构域,富含脯氨酸残基。     

陕西省2015-2016年小麦区试品种（系）的抗白粉病分析

为了明确陕西省2015-2016年小麦区试品种(系)的白粉病抗性,以陕西省各地采集的白粉菌混合菌系作菌源,分别在苗期采用人工接种、成株期诱发发病的方法对228份陕西省区试品种(系)和32份已知抗白粉病基因载体品种(系)进行抗性鉴定.结果表明,Pm4a、Pm4b、Pm13、Pm17、Pm18、Pm19、Pm21、Pm24、Pm30、Pm2+6、Pm2+Mld、Pm2+6+?、Pm5+6、Pm“XBD”基因对小麦白粉病表现免疫或高抗;Pm3a、Pm3b、Pm6、Pm4+8、Pm4b+Mli、Pm4+2+?基因对小麦白粉病表现出较弱的抗性,其他基因对供试菌系没有抗病性.228份区试品种(系)中,大多数对白粉病表现为感病,仅有14份在苗期和成株期均表现抗病,33份仅在成株期表现抗病,分别占区试品种(系)总数的6.14％和14.47％.