为探明水稻响应低温的分子机制，改良水稻对低温的抗性，从水稻低温诱导表达谱中挑选了１个受低温诱导的基因ＯｓＬＣＬ３，通过实时定量ＰＣＲ和启动子驱动ＧＵｓ报告基因转化水稻的方法验证其功能。对ＯｓＬＣＬ３进行同源蛋白搜索，发现它属于ＤＵＦ７６１超家族，并对这个超家族中的部分蛋白序列进行了系统树分析；通过水稻原生质体瞬时表达系统，初步确定ＯｓＬＣＬ３蛋白定位于细胞核和细胞质中。在水稻中超量表达ＯｓＬＣＬ３基因，并对转基因植株进行低温胁迫处理，发现超量表达ＯｓＬＣＬ３的植株在低温胁迫下的电导率显著低于野生型对照植株，胁迫后超量表达植株的存活率显著高于野生型对照植株。结果表明，ＯｓＬＣＬ３可能在水稻对低温．．．

水稻白叶枯病和稻瘟病分别是由白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)和稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)引起,是世界水稻生产中的两大重要病害,造成的损失巨大。通过改良水稻自身防御体系来控制病害,是一种既经济又绿色的方法。鉴定水稻抗病相关基因,研究水稻抗病机理对改良水稻有着重要的理论意义和应用前景。

利用 16对水稻功能基因的SSR引物研究了 2 3份世界 5个国家不同来源的水稻种质资源的遗传多样性 ,共检测出 78个等位基因变异 ,每对引物可检测 2～ 10个等位基因变异 ,平均为 5 .2个 ,品种间遗传相似系数在0 .13～ 0 .6 4之间。UPGMA聚类分析表明 ,在相似系数 0 .13处可以将材料分为 2大类 ,来自巴西、日本和中国的粳稻全部聚为第Ⅰ类 ,巴西陆稻和原产科特迪瓦的陆稻聚在第Ⅰ类的第三小群 ;第Ⅱ类全为籼稻 ,来源于巴基斯坦的籼稻和 1个来源于韩国的籼稻分布在第Ⅱ类 ,说明水稻功能基因在不同亚种、不同产地来源和不同生态类型的水稻之间存在差异 ,也进一步证实水稻功能...

【目的】为了丰富和加深人们对植物叶色形成的分子机理认识,对水稻黄绿叶突变体ygl3(yellow green leaf 3)进行表型鉴定和基因克隆,阐明YGL3的分子功能,为解析YGL3调控水稻叶色形成的分子机理奠定基础。【方法】从水稻中花11 CRISPR-Cas9敲除突变体库中鉴定出2份稳定遗传的等位黄绿叶突变体,命名为ygl3-1与ygl3-2,对突变体的表型进行鉴定,测定野生型和突变体苗期的叶绿素含量,运用透射电镜观察野生型和突变体ygl3的叶绿体结构。利用实时荧光定量PCR分析YGL3的组织表达模式,并使用BioXM 2.6软件对YGL3及其同源蛋白序列进行比对,采用酵母双杂交方法筛选YGL3的互作蛋白。【结果】在苗期,与野生型相比,突变体ygl3叶片黄化,叶绿素、类胡萝卜素和总光合色素含量显著降低。透射电镜结果表明,突变体ygl3叶绿体形态异常,类囊体片层结构较少,而野生型叶绿体形态正常,类囊体片层结构排列有序。CRISPR-Cas9敲除位点鉴定结果表明,LOC_Os01g73450发生单碱基插入,导致蛋白翻译提前终止,该基因编码351个氨基酸的蛋白突变为55个氨基酸的截短蛋白。与野生型相比,LOC_Os01g73450的表达水平在突变体中显著下调。qRT-PCR结果表明YGL3在水稻根、穗、种子、叶鞘以及叶片中均有表达,且叶片中表达水平最高。YGL3编码一个质体定位的尿嘧啶核苷酸激酶。蛋白氨基酸序列比对表明YGL3蛋白在玉米、高粱、拟南芥等物种中均较为保守,与拟南芥同源蛋白氨基酸的同源性为59.4%。qRT-PCR结果表明,叶绿素合成基因(如HEMC、HEME和URO-D)在突变体ygl3中显著下调,而HEMB、HEMF和HEML等叶绿素合成基因在野生型与突变体之间无显著差异。酵母双杂交系统筛选水稻叶片酵母cDNA文库,发现YGL3与RNA编辑因子MORF8存在互作。【结论】水稻黄绿叶突变体ygl3的表型是由LOC_Os01g73450突变导致,该基因与已报道的水稻黄绿叶基因YL2/YGL8等位。YGL3在叶片中高度表达,同时YGL3与MORF8在酵母中互作。

温度对水稻生长发育及产量建成很重要,为了进一步明确低温应答对水稻苗期生长发育的调节机制,以粳稻品种中花-11为试验材料,在17℃低温处理的条件下,利用新一代高通量测序手段-转录组测序(RNA-Seq)开展水稻苗期低温应答转录组分析。通过转录组分析,分别获得干净的高通量序列为46 384 074条和52 483 052条,鉴定并筛选出2 044个差异表达基因,其中,1 252个基因表达上调,792个基因表达下调; GO注释分析将全部的差异基因分为分子功能、生物学过程和细胞组分三大类,各自占比为63. 29%,8. 81%,27. 90%。利用KEGG数据库具体分析低温调节的2个通路光合作用通路和苯丙氨酸代谢通路中差异表达基因的数量及位置,并进一步预测了新基因的功能及与光合作用和苯丙氨酸代谢相关基因的互作蛋白基因。结果表明,低温胁迫对水稻的影响主要体现在生物学过程中,在光合作用、次生代谢的生物合成和苯丙氨酸代谢均有明显作用。另外,差异表达的WRKY转录因子为耐冷机制进一步研究提供方向与依据。

水稻Os VDAC3是编码一个可能12次跨膜的线粒体基因,芯片数据显示该基因在水稻根和花器官中表达最强,并受干旱、盐及多种激素显著诱导.以T1代Os VDAC3超表达转基因植株为材料,实时荧光定量PCR技术检测植株中基因Os VDAC3的表达水平,筛选超表达家系进行盐胁迫和甘露醇胁迫试验,结果显示超表达Os VDAC3能显著增强水稻的抗逆性,表明Os VDAC3是水稻逆境胁迫中的正调控因子.

为进一步挖掘控制水稻抗倒伏的基因，以524份水稻种质资源为材料，采用GWAS(Genome-wide association analysis)鉴定与抗倒伏性状显著关联的位点qRLG7，通过基因表达水平分析和候选基因关联分析确定调控水稻抗倒伏性的候选基因，在分析候选基因的表达特征和启动子区自然变异基础上利用CRISPRCas9技术构建2个候选基因的突变体家系，考察转基因材料的抗倒伏性状。结果显示，编码肌醇-1-单磷酸酶的2个串联排列基因LOC＿Os07g37220和LOC＿Os07g37230在离茎秆基部5 cm节间中的表达量显著高于其余候选基因，而且这2个候选基因的表达量在极端抗倒伏和易倒伏2组材料中存在极显著差异；通过候选基因关联分析发现这2个基因启动子区的SNP与离基部5 cm茎秆直径（CD5）的表型值显著关联，且基于显著关联SNP的2种单倍型的CD5表型值存在显著差异，这2个候选基因的2种单倍型启动子活性检测结果也表明2种单倍型之间存在极显著差异；2个基因的功能缺失突变体植株在基部节间抗折力、茎秆厚度、茎秆直径以及株高和穗质量等性状方面与野生型对照存在显著差异。结果表明，候选基因LOC＿Os07g37220和LOC＿Os07g37230具有一定的抗倒伏功能。

为探究氨基酸转运蛋白(AAT)的功能和可能的分子机制，首先，通过建立隐马尔可夫新模型对水稻AAT家族成员进行鉴定，构建系统进化树分析水稻与拟南芥AAT成员之间的进化关系；其次，利用生物信息学手段对水稻多胺转运蛋白基因1(OsPUT1)的启动子、蛋白结构和功能结构域进行了分析；再次，构建了OsPUT1-GFP载体在水稻原生质体中表达以确定其亚细胞定位，利用荧光定量PCR检测OsPUT1基因在不同组织以及不同逆境胁迫下的表达模式；最后，采用水稻OsPUT1基因过表达(OE)、日本晴(Nip)和RNA干扰(RNAi)株系初步研究了基因的功能。结果显示：在水稻中含有96个OsAAT蛋白家族成员，分为13个亚家族；PUT亚家族含有6个OsPUT成员，其中OsPUT1和AtPUT3遗传距离最近且分布在同一个分支；OsPUT1基因启动子中含有涉及生长发育、光调节、植物激素和胁迫响应的顺式作用元件；OsPUT1蛋白含有多胺转运蛋白结构域PotE,亚细胞定位试验表明其位于细胞膜上；在叶片中OsPUT1基因表达量相对较高，在花中表达量相对较低；基因表达受JA、甘露醇和ABA抑制；低温胁迫下，基因表达先下降后恢复正常；在SA、亚精胺和百草枯处理下，基因表达先上升后降低；在氯化钠处理下，基因表达量先上升，在1 h达到最高，之后下降，在12 h达到最低，在24 h恢复到正常水平；OE株系显著降低了对0.2μmol/L百草枯的抗性，而RNAi株系则显著增强了对0.2μmol/L百草枯的抗性。综上说明，OsPUT1蛋白可能具有运输多胺和参与胁迫响应的功能。

[目的]氮元素是水稻最重要的营养元素之一，对水稻的生长和发育至关重要，因此，研究新的高效利用氮素基因将有助于水稻品种的改良。[方法]通过对117份水稻地方品种的耐低氮表型进行全基因组关联分析（GWAS）鉴定了一个水稻氮素利用相关基因OsTPP6，对野生型DongJin和OsTPP6 T-DNA插入突变体进行氮素利用相关基因的差异表达分析，不同浓度、不同时间硝酸盐响应分析，硝酸盐~(15)N吸收速率的分析，苗期和大田表型验证，籽粒表型观察、淀粉代谢相关基因差异表达分析和籽粒淀粉理化性质分析。[结果]与野生型相比，OsTPP6 T-DNA插入系与硝态氮利用相关的基因均显著上调，OsTPP6对低浓度硝酸盐有积极的响应，T-DNA插入系对硝酸根的响应要高于野生型。田间试验表明，T-DNA插入系与产量相关的性状，例如单株有效分蘖数、结实率、千粒重对氮素的响应均要高于野生型。T-DNA插入系籽粒淀粉代谢紊乱，理化性质改变，与淀粉代谢相关的基因均显著上调。[结论]OsTPP6参与硝态氮利用相关途径，影响籽粒淀粉代谢，为研究水稻高效利用氮素、籽粒品质改良提供了部分理论基础。

通过序列比对分析鉴定出9个GSK同源基因(命名为OsGSK1-9),它们分布在水稻的6条染色体上。聚类分析表明预测的OsGSK蛋白和其他植物中的GSK蛋白可被分为4个亚组。通过实时定量PCR进一步分析了OsGSK基因家族的基因在水稻各种组织和器官以及在多种逆境胁迫和植物激素处理条件下的表达量。结果表明:大多数OsGSK基因在水稻全生育期都有较高的表达量并且受多种激素(如脱落酸、生长素、油菜素内酯)和逆境(如干旱和盐胁迫)胁迫诱导表达,表明OsGSK基因家族在水稻发育和逆境适应过程中可能起重要作用。

植物抗病基因的研究一直以来是植物分子生物学研究领域的热点之一,迄今已经从不同的宿主中分离了50多个抗病基因,其中仅有6个是隐性基因,这些隐性抗病基因的作用机理目前尚不能用广为接受的显性基因的作用机理来进行解释。水稻中已经鉴定32个主效抗白叶枯病基因,其中9个为隐

Ef-cd基因是位于水稻第3染色体短臂上的一个显性早熟基因。本研究以早籼核不育系6442S-7为Ef-cd基因的供体亲本,通过连续回交与自交以及分子标记辅助选择,分离了Ef-cd基因,分别构建了以迟熟籼稻品系明恢63、蜀恢881和蜀恢527为受体亲本(遗传背景)的近等基因系,并在此基础上探明Ef-cd基因在纯合及杂合状态下一般可使水稻提早抽穗11～14d。Ef-cd基因对促进水稻早熟与高产的有机结合,快速、高效培育出早熟超高产新品种具有重要意义。

【目的】分析水稻OsRCI2-9的功能,进而解析其耐低磷胁迫的作用机制,以利于磷高效作物的改良与选育。【方法】通过对比分析水稻磷信号中心调控因子OsPHR2超表达(OsPHR2(O))与干涉(OsPHR2(Ri))转基因植株和野生型植株基因芯片数据,发现一个在OsPHR2(O)背景下诱导表达的RCI2家族基因——OsRCI2-9,首先利用实时荧光定量PCR对芯片数据进行验证。然后根据TIGR上的基因序列设计引物,扩增其全长cDNA;进而利用DNAStar来寻找其开放阅读框,并利用TMHMM2.0对蛋白序列的跨膜结构进行预测;在Phytozome中利用BLAST搜索拟南芥和玉米中的同源基因,并将...

为探明BWMK1介导的信号传导途径,采用酵母双杂交系统,构建水稻稻瘟病菌诱导后的cDNA文库,以BWMK1为诱饵,对文库进行筛选,通过验证、测序和基因编码分析,获得了7个BWMK1互作基因BWIP1~BWIP7,分别位于水稻基因组第12、2、3、10、6、4、5染色体上;7个互作基因中,除BWIP2和BWIP7未找到同源编码蛋白外,其余5个基因BWIP1编码硫甲基转运酶,BWIP3编码磷酸肌醇合成酶,BWIP4编码磷转运蛋白,BWIP5编码WD-40重复包含蛋白,BWIP6编码N-乙酰谷氨酸激酶。

将人工合成的来自Escherichia coli的dsdA基因与来自Schizosaccharomyces pombe的dao1 基因，通过农杆菌侵染方式转化到水稻中花11中。对转化植株进行分子生物学检测表明，目的基因整合到了水稻核基因组中，其中获得转化dsdA的单拷贝植株7个，转化dao1的单拷贝植株6个。通过对单拷贝转基因家系表达量检测及T0代种子萌发测验发现，dao1基因在2个（编号6,7）转基因家系中表达量显著，T0代种子在含D-Ala的培养基上，具有明显抗性。dsdA基因在所有的转基因家系中表达量相对偏低，在含D-Ser的培养基上，T0代种子有一定抗性。