[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。

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。

【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。

以籼型两系不育系Y58S的窄叶突变体nrl2(1)为试验材料，对nrl2(1)突变体材料进行表型、组织学分析，发现该突变体主要表现为叶片变窄且卷曲，维管束发育异常，大、小叶脉数显著减少；遗传分析结果表明，该窄叶表型受1对隐性核基因控制；通过基因精细定位，发现NRL2(1)定位在第3染色体46 000 bp区间内；图位克隆及候选基因验证结果表明该基因是NRL2的等位基因；测序比对结果显示，突变体的第17个外显子由碱基C变为T，对应的氨基酸由谷氨酰胺变为终止密码子，造成翻译提前终止。以nrl2(1)为亲本材料，选育两系不育系，预期可选育出叶片较窄、株型紧凑、分蘖多的新型两系不育系。

以籼型两系不育系Y58S的窄叶突变体nrl2(1)为试验材料，对nrl2(1)突变体材料进行表型、组织学分析，发现该突变体主要表现为叶片变窄且卷曲，维管束发育异常，大、小叶脉数显著减少；遗传分析结果表明，该窄叶表型受1对隐性核基因控制；通过基因精细定位，发现NRL2(1)定位在第3染色体46 000 bp区间内；图位克隆及候选基因验证结果表明该基因是NRL2的等位基因；测序比对结果显示，突变体的第17个外显子由碱基C变为T，对应的氨基酸由谷氨酰胺变为终止密码子，造成翻译提前终止。以nrl2(1)为亲本材料，选育两系不育系，预期可选育出叶片较窄、株型紧凑、分蘖多的新型两系不育系。

[目的]本研究旨在对水稻叶色突变体yellow-green leaf 4进行表型分析及基因定位和功能分析，探讨水稻叶绿体发育分子机制。[方法]水稻黄绿叶突变体yellow-green leaf 4（ygl4）来自粳稻品种‘中花11’化学诱变突变体库。ygl4与籼稻品种‘N22’杂交构建F_(2)分离群体用于YGL4基因定位，并对基因进行初步功能分析。[结果] 相比于野生型，ygl4在幼苗2～3叶龄出现黄绿叶症状，在6月下旬移栽大田后，黄绿叶症状加剧，甚至开始出现白化，突变性状可以一直保持到全生育期直到种子成熟。温敏性实验表明，ygl4突变体在20 ℃下表现出更严重黄化表型。透射电镜观察表明，ygl4的叶片细胞结构中出现了较多的双膜囊泡结构。基因定位显示，ygl4突变性状由一个隐性核基因LOC＿Os04g42000突变导致。该基因编码一个核黄素合成途径中的关键酶，6，7-二甲基-8-核糖醇基二氧四氢蝶啶合酶（LS），且突变体叶色表型可被外施核黄素恢复为正常表型。亚细胞定位结果显示YGL4定位于叶绿体。荧光定量RT-PCR分析表明，在突变体中，叶绿素暗反应阶段参与ALA到原叶绿素酸酯合成过程的基因表达上调。[结论]水稻LS基因通过调控植物体内核黄素合成途径，影响叶色和叶绿体发育。

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.

【目的】提高粮食作物的营养品质就是改善人类自身的营养与健康。对水稻(Oryza sativa L.)等禾本科作物而言,种子蛋白质含量是一个极其重要的营养品质性状,解析种子蛋白质含量相关基因的功能具有十分重要的意义。【方法】以控制稻米蛋白质含量的主效QTL基因Os AAP6为研究对象,运用生物信息学方法,对其编码的蛋白理化性质、蛋白的结构及其功能进行分析。【结果】水稻OsAAP6基因cDNA序列全长为1401 bp,编码466个氨基酸,该蛋白为氨基酸透性酶,是氨基酸转运蛋白家族和APC超家族中的成员;序列比

本试验对前人用不同方法筛选出的28份耐低磷种质资源在同一条件下进行苗期耐低磷能力研究,试验结果表明,35×10-6磷水平下可有效鉴定苗期各水稻基因型的耐低磷能力,以苗期相对根干重作为水稻耐低磷能力的鉴定指标即可。以相对根干重为筛选指标获得苗期耐低磷种质共14份,分别为武糯1号、盐粳2号、双城糯、麻酒谷、软稻子、大红芒、大白芒、有芒小红板稻、麻谷子、普粘7号、嘉农育257、农林12、意大利4号、滇屯502,这些品种可作为磷高效遗传研究或育种利用的重要种质资源。

根据水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)PXO99的tatB基因序列设计引物,采用PCR方法从PXO99中克隆了tatB基因,命名为tatBXoo。通过同源重组的方法,构建了tatBXoo的插入突变株TBM,在含有X-gluc的抗性平板上筛选,并经Southern blot杂交验证确认。表型测定结果表明:与野生型相比,tatB突变株在水稻(寄主)上的致病性减弱,但在烟草(非寄主)上仍具有引起过敏反应的能力;tatB突变导致Xoo致病相关的重要表型如胞外多糖减少,游动性及趋化性减弱。但是,tatB突变不影响Xoo在基本培养基(MMX)中正常生长、胞外...

为了探究水稻转氨酶基因Os AMTR310的功能以及明确其作用机制,利用多种分子生物学手段对Os AMTR310基因进行了功能分析。实时定量PCR的分析结果表明,Os AMTR310在干旱条件下相对基因表达水平是正常条件下的3.0倍;根据NCBI上获得的Os AMTR310基因序列设计引物,扩增其全长CDS序列,并利用NCBI对蛋白序列的功能结构域进行预测;将Os AMTR310的CDS序列连入p CAMBIA1302中构建超表达载体,并转入受体材料,通过PCR及蛋白质免疫印迹分析来确定Os AMTR310阳性转基因植株,进而分析Os AMTR310转基因植株与野生型植株在干旱胁迫下的差异来验证Os AMTR310基因的功能。结果表明,Os AMTR310 c DNA全长1 873 bp,CDS全长1 533 bp,编码510个氨基酸。Os AMTR310蛋白具有3个保守的结构域,属于乙酰鸟氨酸氨基转移酶家族。在正常条件下,Os AMTR310转基因植株与野生型相比没有明显的差别;然而,在干旱条件下,Os AMTR310转基因植株的存活率是野生型的1.5~2.0倍。通过测定叶片游离脯氨酸含量发现,Os AMTR310转基因植株游离的脯氨酸含量在正常条件下与野生型相比并无显著差异,而Os AMTR310转基因植株的游离脯氨酸含量在干旱条件下是野生型植株的1.5~2.0倍,说明水稻转氨酶基因Os AMTR310赋予了水稻更高的耐旱性。

【目的】克隆水稻镉（Cadmium，Cd）响应基因OsGLP1-2，并对其进行生物信息学及Cd胁迫处理的表达模式分析，为探索OsGLP1-2基因在水稻中应对重金属胁迫的分子机制提供基础。【方法】以水稻为材料，利用PCR克隆OsGLP1-2基因，并利用生物信息学方法对其顺式作用元件、二级结构和疏水性等进行分析，用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测其在100 μmol/L Cd处理下，水稻茎部和根部中的表达特征，再利用转基因酵母进行Cd耐受性分析。【结果】水稻OsGLP1-2基因编码区（CDS）序列长度为651 bp，编码216个氨基酸，其编码蛋白的相对分子量为22.48 kDa，理论等电点（PI）为7.16，为稳定性的中性疏水性蛋白，含有Cupin结构域，属于Cupin家族，该家族在植物防御等方面发挥着重要作用。同源家族进化树表明该基因是单独的一支，但与大麦HvGER5a的亲缘关系最为接近，表明OsGLP1-2可能具有HvGER5a类似的功能。二级结构分析结果表明该蛋白含有10个β折叠、8个α螺旋和17个无规卷曲结构。并且OsGLP1-2具有光、干旱等环境诱导相关的调节元件以及生长素、赤霉素和茉莉酸甲酯等激素相关调节元件，表明目的基因可能参与水稻对非生物胁迫的响应。100 μmol/L Cd处理下，在6 h时地上部分目的基因的表达水平约为对照组3倍，且地下部分也为对照组的3倍，即OsGLP1-2基因能对Cd产生响应。最后斑点实验表明该基因在酵母中无明显表型。【结论】成功克隆了水稻OsGLP1-2基因，且该基因对Cd有一定的响应，可为水稻应对重金属胁迫的反应机制提供参考依据。

【目的】农作物对逆境胁迫的耐受能力与产量息息相关,是作物育种要考虑的重要因素。文中对水稻顺式还原酮加双氧酶基因Os ARD1进行研究,分析其表达模式,明确其在水稻应对非生物胁迫中的功能,为水稻耐旱品种的分子设计及育种提供参考依据。【方法】提取不同组织器官的总RNA,利用RT-PCR方法分析Os ARD1表达的组织特异性。利用不同的非生物胁迫处理14 d大小的野生型(中花11)植株,在不同时间点提取总RNA,利用RT-PCR方法分析Os ARD1表达的受诱导情况。通过农杆菌遗传转化法转化水稻愈伤组织,经过一

为了深入研究作物耐逆境胁迫的分子机制和发现新的水稻耐逆基因,采用Affymetrix基因芯片技术与水稻表达芯片(含51,279个转录本),分析了培矮64S不同生长发育时期、不同组织器官全基因组在低温、干旱、高温逆境胁迫下的表达水平变化,筛选出一批耐多逆境候选功能基因。OsMsr13是其中一个受低温、高温与干旱诱导,在各生长发育时期与组织器官均显著上调的基因。根据序列生物信息学分析,OsMsr13含有7个外显子和6个内含子c,DNA全长序列为1603bp,完整的ORF为1317bp,编码一个含438个氨基酸残基的蛋白质;在OsMsr13启动子区域发现多个与逆境应答相关的顺式作用元件;数据库查找和...

[目的]克隆并解析水稻叶片融合基因LF1(Leaf Fusion 1)的功能，为阐明水稻叶片发育的分子机制奠定基础。[方法]lf1为水稻品种‘02428’组织培养获得的叶片融合突变体。利用水稻叶片融合突变体lf1与籼稻品种‘N22’构建遗传分离群体，精细定位lf1;结合突变体重测序分析确定候选基因，经基因敲除克隆LF1;分析该基因的表达模式和蛋白的亚细胞定位。[结果]从lf1/N22的F_2群体中，挑选10株突变个体和10株正常个体，将lf1定位在第6染色体上InDel6-6和RM30标记之间；进一步利用256株极端个体，经加密标记，最终将lf1精细定位在标记InDel6-6和RM6818之间约3.2 Mb区间内；通过对野生型‘02428’和lf1进行重测序分析，发现‘02428’与lf1在定位区间的9个基因存在差异，其中6个为转座子基因，1个为表达蛋白基因，1个为假定蛋白基因，1个为NAC转录因子基因Os06g0344900。与野生型‘02428’相比，lf1中Os06g0344900第1外显子存在1个33 bp的缺失，导致11个氨基酸的缺失，据此将该基因确定为LF1的候选基因。利用CRISPR/Cas9技术，获得4个不同类型的敲除株系，均表现出突变体的表型。上述结果表明，Os06g0344900即为目的基因LF1。qRT-PCR分析表明，LF1呈现组成型表达，且在幼穗中表达量最高。亚细胞定位显示LF1定位于细胞核中。[结论]水稻突变体lf1的叶片融合性状由6号染色体的Os06g0344900基因突变所致。该基因的克隆及初步功能分析为解析水稻叶片的发育调控机制奠定了基础。