引发提高水稻劣变种子发芽率的蛋白质组学分析

引发处理是目前简便有效的提升种子发芽率和整齐度的方法,但引发提高水稻劣变种子发芽能力的机理并不清楚。利用蛋白质组学方法,分析清水引发和藤茶提取物二氢杨梅素引发2种处理方法与对照的差异蛋白,初步揭示引发提升种子发芽能力的机制。分析双向电泳图谱差异获得2倍以上显著差异蛋白点79个,通过MALDI TOF/TOF MS质谱分析鉴定出74个蛋白,其中2种引发处理与未引发对照相比同步上调或下调的共有蛋白,即引发相关蛋白有57个。分析引发相关蛋白可知,绝大多数的逆境防御蛋白类、能量相关蛋白类以及蛋白质合成和目标类蛋白丰度在引发处理中显著增加,推测引发提高种子发芽率的原因与逆境记忆、能量代谢活动和蛋白质合成能力增强等密切相关。     

Mechanism of High Photosynthetic Capacity in BC2F4 LinesDerived from a Cross between Oryza sativa and Wild Relatives O. rufipogon

Abstract

We found that several BC₂F₄ lines had high leaf photosynthetic rates under light-saturated and ambient CO₂ conditions. These lines are progenies of BC₂F₁ plants with high photosynthetic capacities which were generated by backcrossing between Oryza rufipogon (W630) and O. sativa cv. Nipponbare, as a recurrent parent. Some photosynthetic characteristics of the BC₂F₄ lines were investigated to identify the factors increasing photosynthetic rates. Photosynthetic rates of these lines under light-saturated conditions at 50 to 700 ppm CO₂ concentrations were higher than those in Nipponbare. The estimated-maximum photosynthetic rates under light-saturated and CO₂-saturated conditions in BC₂F₄ lines were also higher than that in Nipponbare. The photosynthetic rate under light-saturated and ambient CO₂ conditions was positively correlated with the carboxylation efficiency as an indicator of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) activity in vivo rather than stomatal conductance. Initial and total Rubisco activities in vitro tended to be higher in the BC₂F₄ lines than in Nipponbare. The content of active Rubisco calculated from the activation state of Rubisco was also higher in the BC₂F₄ lines than in Nipponbare. These results suggest that high photosynthetic capacities of BC₂F₁ plants can be maintained high in their progenies and high photosynthetic rates under light-saturated and ambient CO₂ conditions in the BC₂F₄ lines are achieved mainly by the high activity of Rubisco due to the high active Rubisco content.     

污泥对白菜·生菜和番茄种子发芽率的影响

[目的]研究城市生活污水厂污泥对生菜(Lactuca sativa var. ramose)、白菜(Brassica pekinensis)和番茄(Lycopersicon esculentum)种子发芽率的影响。[方法]通过盆栽试验,测量污泥施用量对生菜、白菜和番茄的种子发芽率的影响。[结果]随着污泥施用量的增加,生菜、白菜和番茄种子发芽率降低。[结论]污泥对生菜、白菜和番茄的发芽率有明显的抑制作用。     

3个紫花苜蓿乙烯应答因子基因的克隆与分析

【目的】克隆3个紫花苜蓿乙烯应答因子基因,分析其在不同条件下的表达特性;构建植物表达载体并转化烟草,对转基因烟草的耐盐性进行初步鉴定。【方法】根据已获得的cDNA序列设计引物,扩增MsERF5、MsERF8和MsERF11的DNA序列,并分析基因结构;利用半定量RT-PCR技术分析其组织表达特异性和胁迫条件下的表达特性;通过农杆菌介导的方法转化烟草,鉴定盐胁迫条件下转基因烟草的表型和生理生化特性,初步验证其功能。【结果】MsERF5、MsERF8和MsERF11都不包含内含子。MsERF5在根、叶和花蕾中的表达量高于茎和花;MsERF8在根和叶中的表达量高于茎、花蕾和花;MsERF11在叶中的表达量最高;3个基因都能被多种非生物胁迫（盐、干旱、铝）和激素（脱落酸、赤霉素、乙烯利、水杨酸和茉莉酸甲酯）诱导,但表达模式不同。在盐浓度为200 mmol•L-1的筛选培养基上只有导入目的基因的愈伤组织能产生不定芽,250 mmol•L-1 NaCl处理再生植株10 d,转基因植株和野生型植株叶片的电导率和可溶性糖含量均呈现上升趋势,但野生型植株叶片的电导率显著高于转基因植株,可溶性糖含量则显著低于转基因植株（P＜0.05）;转基因植株和野生型植株叶片的叶绿素含量均呈现下降趋势,野生型植株叶片叶绿素含量显著低于转基因植株（P＜0.05）;盐胁迫条件下,转化不同基因的再生植株的电导率、叶绿素和可溶性糖含量没有显著差异（P＞0.05）。【结论】3个紫花苜蓿乙烯应答因子基因都不包含内含子,其表达具有组织特异性,都能被多种非生物胁迫和激素诱导,能够使烟草愈伤组织在含盐培养基上形成不定芽并最终产生转基因植株,且转基因植株的耐盐性高于野生型植株。     

水稻功能叶相关性状的遗传分析

利用由小穗小粒型水稻Milyang 46和大穗大粒型FJCD建立的一个包含130个家系F10的重组自交系,测定福建省武夷山和莆田环境下籽粒灌浆期功能叶性状,并进行QTL定位及环境互作分析.结果表明,2种环境下共检测到35个加性QTL,位于1、2、5、6、7、11、12号染色体上,表型变异贡献率为0.66%-56.75%;检测到12个位点存在显著的加性×环境互作效应,位于1、2、6、11号染色体上,表型变异贡献率为1.45%-12.05%;莆田环境下,检测到7对加加上位性QTL位点,表型变异贡献率为0-15.64%.     

K~+,Ca~(2+)和Mg~(2+)对不同水稻(Oryza sativa L.)基因型苗期耐盐性的影响

【目的】进一步探明盐胁迫条件下营养元素K+、Ca2+和Mg2+对苗期不同水稻基因型耐盐性的影响差异,为明确作物耐盐胁迫的生理机制、提高作物耐盐胁迫能力提供参考。【方法】于2009年1—4月在严格控制水、温、光和营养元素供应的国际水稻研究所人工气候室进行水培试验,比较研究营养液中K+、Ca2+和Mg2+浓度的变化对不同水稻基因型苗期耐盐性的影响。【结果】在盐胁迫条件下(100mmol·L-1NaCl),耐盐基因型(FL478和IR651)与盐敏感基因型(IR29和Azucena)相比,植株体内有较低的Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,有较高的K+含量,这些都是耐盐基因型耐盐胁迫能力高于盐敏感基因型的内在原因。盐胁迫条件下提高营养液中Ca2+和Mg2+的含量(60mg·L-1),可显著降低植株体Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,明显减轻盐胁迫的危害,增强水稻耐盐胁迫能力,且Ca2+处理的效果优于Mg2+处理;而提高营养液K+含量对以上指标的影响远远小于Ca2+处理和Mg2+处理,这也是K+处理对水稻耐盐性影响相对不明显的内在原因。【结论】K+、Ca2+和Mg2+在植株体内的含量及其与Na+的比值变化都会影响水稻苗期耐盐性;适当提高水稻生长环境的Ca2+和Mg2+浓度可以明显增强植株耐盐胁迫能力,营养元素Ca2+的效果比Mg2+明显;而K+对水稻耐盐性的影响相对不明显。     

水稻苗期生长特性的遗传剖析

 以1个水稻重组自交系为作图群体进行盆栽试验，分别在播种后第14、24、34和44天进行第1、2、3和第4次取样，考察秧苗苗高和干物重以及播种前所用种子的千粒重。结合1张高密度的遗传图谱，对性状进行复合区间作图，分别检测到控制秧苗干物重、苗高和种子千粒重的主效应QTL 6、14和3个。其中，位于3号染色体RM148-RM85区段的QTL qGC-3-3同时影响第4期干物重和第1、3和4期苗高，且其对苗高的效应呈逐期递增的趋势。与qGC-3-3相反，位于5号染色体RM163-RM161区段的QTL qGC-5 同时影响第1～3期的干物重和苗高，但其效应由强趋弱。在第1～4期中，秧苗干物重与苗高的相关系数分别为0.60～.70，为极显著（P<0.01）正相关。秧苗干物重和苗高与种子千粒重的相关性均呈逐期递减的趋势、以至于到后期相关性较弱或不显著。QTL定位结果表明，对种子千粒重效应最大的QTL正是上述5号染色体上的qGC-5，该QTL对这3个相关性状的效应方向均一致，但对秧苗干物重和苗高的效应大小是逐期递减。将本研究中定位到的QTL与已报道的利用同一定位群体所检测到的籽粒产量性状QTL相比较，发现有的QTL（如3号染色体上的QTL qGC-3-1和qGC-3-3）尽管在水稻生育早期的效应较小，但其效应随着生育进程的发展而逐期递增，且加性效应的方向在全生育期一致；有的QTL（如5号染色体上的qGC-5）在水稻生育早期的效应相对较大，但其效应逐期减弱，以至于对生育后期的生长发育和产量性状没有直接影响或影响很小。这些QTL的表达具有较强的时期特异性。     

春小麦和苜蓿根际溶磷菌筛选及其溶磷能力测定

对春小麦(Triticum aestivum)和苜蓿(Medicago sativa)根际和非根际土壤中溶磷菌进行分离得到溶磷菌株368株,小麦和苜蓿根际溶磷菌数量分布为:根际土(RS)>远离根际土(NRS)>根表(RP)>根内(HP)。利用溶磷圈法初步筛选出66株具有较高溶磷能力的菌株,经钼蓝比色法测定其溶磷量,获得12株溶磷量大于100 mg/L的高效溶磷菌,且发现溶磷能力与pH值没有显著相关性。     

不同水稻品种对NO-3 同化差异的比较

采用水培方法测定了不同形态氮素下 4个品种水稻 (汕优 63、扬稻 6号、泗优 917、农垦 57) 的生长量及其水稻苗期硝酸还原酶活性 (NRA) 和谷氨酰胺合成酶活性 (GSA)。结果表明, 1mmol·L-1 NH 4 培养下, 水稻生长无明显差异, 而 1mmol·L-1 NO-3 培养 28d后, 各品种水稻生长差异显著, 其中, 扬稻 6号生长最优, 农垦 57最差; 籼稻体内的NRA和GSA比粳稻更高, 其中籼稻叶片的NRA比粳稻高出 58 7%, GSA高出 34 6%, 籼稻根系GSA是粳稻根系的 3 2倍, 说明籼稻对NO-3 的吸收利用优于粳稻。     

铅镉复合污染对水稻生长及产量的影响

[目的]探讨铅镉复合污染对水稻生长、产量及品质的伤害及机理。采用盆栽试验,研究了不同程度的铅镉复合污染对水稻生长发育及产量品质的影响。[结果]铅镉低浓度胁迫能够促进水稻生长,高浓度抑制水稻的株高;铅镉胁迫显著降低了水稻的分蘖数,随着胁迫浓度增加,分蘖数下降幅度增大;铅镉胁迫显著降低了水稻每盆穗数、结实率、千粒重和产量,低浓度胁迫下每穗总粒数显著增加,高浓度胁迫下每穗总粒数显著降低;铅镉低浓度胁迫下糙米率和精米率显著增加,高浓度胁迫下糙米率和精米率显著降低,整精米率随处理浓度的增加而显著下降;水稻籽粒中铅镉含量与土壤中铅镉浓度成显著正相关,土壤铅镉含量达到中高浓度时,水稻籽粒铅镉含量严重超标,铅镉最高超标达333%和122%。[结论]该研究为污染地区水稻栽培技术体系的建立提供依据。