通过对OsATG7突变体、OsATG7超表达及干涉转基因植株表型的观察,对OsATG7突变体进行暗胁迫处理并观察自噬体产生情况,检测OsATG7、SGR基因的表达量以及叶绿素含量变化,阐述水稻细胞自噬基因缺失对水稻生长发育的影响。结果显示:OsATG7基因与水稻育性相关,OsATG7基因的缺失导致水稻高度不育;OsATG7基因可以抵抗黑暗对水稻的非生物胁迫作用,随着暗胁迫时间的增加,水稻OsATG7基因表达量显著上升,该基因的缺失导致水稻衰老相关基因SGR表达量急剧上升,叶绿素流失加速,使植株表现出提早衰

在前期研究中,采用RNA-seq技术获得了在水稻纹枯病菌菌核发育过程中差异表达的6个自噬相关基因,为阐明这些基因在水稻纹枯病菌菌核发育过程中的表达模式,提取了菌核发育过程中3个阶段的RNA,根据特异基因的序列设计引物,采用实时荧光定量PCR技术分析这些基因的表达谱。结果表明,丝氨酸/苏氨酸激酶和ssp1、ATG13和Vam6基因的表达量在白色菌核形成阶段的表达量显著升高,而在菌核发育成熟阶段的表达量明显下降。而丝氨酸/苏氨酸-蛋白磷酸酶基因和丝氨酸/苏氨酸激酶受体相关蛋白基因的表达量在菌核发育阶段呈现出连

【目的】水稻根系是与地上部性状和产量密切相关的重要农艺性状。通过鉴定新的水稻根系发育相关基因,为深入解析水稻根系发育遗传机理奠定基础。【方法】从甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的水稻Kasalath突变体库中筛选到1个根系发育缺陷的突变体Osksr7(Oryza sativa kasalath short root7)。通过溶液培养和田间种植,对该突变体进行苗期表型鉴定及成熟期主要农艺性状考察。将Osksr7分别与野生型籼稻Kasalath和粳稻Nipponbare杂交,F2群体进行遗传分析和突变基因的图位克隆,对预测的候选基因进行测序验证。构建由35S启动子驱动OsKSR7的回复载体,通过农杆菌介导转入突变体成熟胚诱导的愈伤组织进行转基因互补验证。【结果】与野生型相比,Osksr7幼苗期的主根、不定根、侧根和根毛的伸长都受到抑制,主根、不定根和侧根的长度分别只有野生型的33%、38.9%和35.3%,但不定根数有显著增加。农艺性状调查发现,Osksr7的株高、穗数、茎秆粗细、结实率、千粒重和剑叶长宽等性状都受到显著影响,其中,穗数和结实率的差异极显著,分别只有野生型的56.3%和37.3%。遗传分析表明,突变体Osksr7和籼稻Kasalath杂交的F1表型正常,F2群体中正常植株与短根突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体Osksr7的突变性状受1对隐性核基因控制;利用SSR和InDel分子标记将突变基因定位在水稻第11染色体上IND1与IND2之间,物理距离约为143 kb的区间。在该区间有25个预测注释基因,候选基因测序比对发现,突变体Osksr7中的一个编码转运蛋白的基因LOC_Os11g24560第一个外显子上ATG后73 bp处的T突变为A,导致编码的第25位氨基酸由色氨酸突变为精氨酸。生物信息学分析表明LOC_Os11g24560是介导蛋白质从内质网(ER)运向高尔基体(Golgi)的COPII有被小泡的SEC23亚基在水稻中的同源基因。RT-PCR表明LOC_Os11g24560的表达水平在野生型和Osksr7突变体中无显著差异,35S启动子驱动的LOC_Os11g24560的回复载体能够使Osksr7突变体的表型回复成野生型,证实Osksr7的表型是由LOC_Os11g24560突变引起。【结论】Osksr7是一个水稻短根突变体,其产量相关的几个重要农艺性状显著受抑制,突变基因为LOC_Os11g24560,编码COPII有被小泡的SEC23亚基,与已报道的水稻根系基因都不等位,是一个新的水稻根系发育调控基因。

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。

为进一步探究小麦的TaGAMyb-B不同等位变异基因对茎秆伸长的作用，利用水稻的农杆菌转化体系、RT-qPCR、组织切片和细胞组织特异性分析等方法系统研究TaGAMyb-B基因不同等位变异中84 bp InDel的功能。结果发现：在TaGAMyb-B超表达的水稻转基因株系中，该基因在种子、根、茎以及叶中均有表达；转TaGAMyb-Ba-GFP和TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻T_2种子在应对外界NaCl、GA和甘露醇胁迫处理时，其表现的敏感性为TaGAMyb-Bb-GFP大于TaGAMyb-Ba-GFP;转TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻的第一、二和三茎粗，穗长和分蘖数均显著小于转TaGAMyb-Ba-GFP基因型；转基因水稻后代第二茎间的细胞组织切片分析表明：转TaGAMyb-Ba-GFP基因型水稻横切面厚壁组织细胞的平均厚度显著大于转TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻，并且其厚壁细胞的平均长度极显著小于转TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻。以上结果表明，TaGAMyb-B不同等位变异中84 bp序列缺失在转基因水稻中除了增加非生物胁迫抗性和抗倒伏性功能外，还显著增加了穗长和分蘖数。

【目的】从细胞学角度研究细胞自噬过程中膜结构细胞器的变化及其与自噬体发生的关系。【方法】以基因互作引起细胞调亡现象发生的水稻爪粳杂种F1和天然化合物印楝素、喜树碱、苦参碱诱导凋亡的昆虫细胞Sf9为材料,通过透射电子显微镜和荧光显微镜技术观察细胞自噬凋亡期间自噬体的特征。【结果】水稻杂种F1花粉母细胞在不同发育时期存在不同程度的退化,部分细胞内线粒体形态发生显著变化,形成长哑铃型或线管状,最后两端弯曲形成双层膜结构的细胞器;绒毡层细胞均出现内质网膨大,且逐渐包裹周围其它细胞器,如线粒体,形成双层膜结构的自噬体,最终引发细胞的自噬性凋亡。喜树碱和苦参碱诱发凋亡的细胞胞内线粒体形态发生拉长、弯曲,最...

通过在NCBI上对西瓜噬酸菌(AC001)全基因组的比对,发现目前所知的Ⅳ型菌毛相关基因由18个基因组成,通过构建Ⅳ型菌毛部分基因的突变体,然后通过浸种试验进行致病力测定。结果发现,在突变的9个基因中,Aave_3550(PilE)、Aave_3156(PilZ)和Aave_4679(PilA)基因的突变对致病力影响明显。对致病力相关突变体进行相关功能分析发现,这些突变体的生长速度没有受到影响,而生物膜形成能力及游动能力明显下降,致病力减弱。构建互补菌株可使其功能部分恢复。上述结果证明:西瓜噬酸菌Ⅳ型菌毛与致病性相关,并明确了部分基因对致病性有影响。

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...

利用穗粒数和穗长差异较大的2个粳稻品种日本晴与大穗型粳稻种质B0801组配群体,对水稻穗粒数、穗长和着粒密度等穗部性状进行数量基因位点检测,共检测到11个QTL,分布于第1,2,5,7以及9号染色体上,QTL的贡献率范围为0.21%～68.20%。其中,4个控制穗粒数的QTL分别位于第1,2,7,9号染色体,其贡献率为0.21%～25.06%。第9号染色体RM1328～RM3533标记区间的控制穗粒数性状的qGNP9-1位点,为主效QTL;控制穗长的QTL 4个,4个QTL分别位于第1,2,5,9号染色体。其贡献率范围为0.28%～61.19%,其中qPL9-1的LOD值为31.88,对表型变...

【目的】克隆小麦重要自噬相关基因ATG18,分析其编码产物的序列特征和高级结构,了解其在生物、非生物胁迫及激素处理条件下的表达模式,阐明其生物学功能。【方法】利用EST拼接和RT-PCR方法从白粉菌侵染的小麦叶片中克隆ATG18 cDNA序列,利用生物信息学方法进行基因的外显子-内含子结构分析、编码蛋白的结构域和保守氨基酸预测、高级结构分析和物种间同源蛋白的进化分析。采用实时荧光定量PCR方法研究基因表达对白粉菌侵染和外源激素处理的响应模式及对高盐、干旱、低温黑暗和缺氮培养等逆境胁迫处理的响应模式。【结果】获得了4个小麦ATG18家族成员(TaATG18a、TaATG18b、TaATG18c和...

【背景】假禾谷镰孢（Fusarium pseudograminearum）引起的小麦茎基腐病是我国小麦生产上的新病害。自噬是真核生物中普遍发生的细胞过程，调控多种植物病原真菌的生长发育和侵染，但其在假禾谷镰孢中的作用还不明确。【目的】明确假禾谷镰孢自噬相关基因FpAtg3在该病菌生长和致病中的作用，解析假禾谷镰孢致病机理，为小麦茎基腐病科学防控提供理论依据。【方法】从NCBI数据库中下载主要真菌的Atg3氨基酸序列，利用MEGA5.05构建系统进化树。利用Split-PCR策略构建FpAtg3基因敲除盒，经PEG介导的原生质体转化导入假禾谷镰孢野生型菌株中。利用潮霉素抗性筛选阳性转化子，并经PCR检测获得FpAtg3基因缺失突变体（ΔFpAtg3）。构建pKNTG-FpAtg3重组载体，导入ΔFpAtg3菌株，利用FpAtg3自身启动子启动FpAtg3的转录，以获得FpAtg3缺失突变体的回补菌株。利用假禾谷镰孢营养生长的培养基PDA、CM和MM测定菌丝生长速率和菌落形态；PDA培养基上测定菌丝形态和菌丝融合率；CMC培养液中测定分生孢子的产量及形态；皮氏培养基上测定孢子融合芽管调控的融合率。将假禾谷镰孢的菌丝块接种小麦胚芽鞘和大麦叶片测定病原菌的致病力，采用盆栽试验测定假禾谷镰孢引起的小麦茎基腐病。在PDA培养基中分别加入刚果红、SDS和过氧化氢测定假禾谷镰孢对细胞壁、细胞膜和氧化胁迫的耐受性。【结果】细胞自噬相关蛋白Atg3在真菌中非常保守，且与生物进化的方向一致，假禾谷镰孢FpAtg3与禾谷镰孢和尖镰孢的Atg3同源性最高。获得了FpAtg3基因缺失突变体和回补菌株，表型测定结果显示，与假禾谷镰孢野生型和回补菌株相比，ΔFpAtg3在营养培养基上的菌丝生长明显减慢，气生菌丝减少，菌丝呈波纹状卷曲，分生孢子产量减少，孢子变短，分生孢子分隔减少；野生型和回补菌株菌丝融合发生非常普遍，在相同条件下ΔFpAtg3的菌丝融合率和孢子融合芽管调控的融合率均明显降低；ΔFpAtg3侵染大麦叶片和小麦胚芽鞘造成的病斑较野生型和回补菌株侵染的病斑明显减小，盆栽试验进一步验证ΔFpAtg3的致病力降低；与野生型和回补菌株相比，ΔFpAtg3在刚果红、SDS和过氧化氢胁迫中的耐受性降低。【结论】自噬相关基因FpAtg3参与假禾谷镰孢的菌丝生长、分生孢子产生、菌丝融合、致病力以及对非生物胁迫的耐受性。

利用ＲＦＬＰ标记定位水稻抗白叶枯病基因Ｘａ─７（初报）王建设１朱立宏１张红生１陆朝福２朱立煌２（１南京农业大学农学系，南京２１００９５；２中国科学院遗传研究所，北京１００１０１）ＲＦＬＰＭＡＰＰＩＮＧＡＢＡＣＴＥＲＩＡＬＢＬＩＧＨＴ┐ＲＥＳＩＳＴＡＮ...

【目的】鉴定、遗传分析和定位水稻闭花授粉突变体新基因,了解水稻开花机理,利用闭花授粉基因防止转基因作物花粉漂移。【方法】通过EMS对优良粳稻品种H02进行诱变,发现了一个新的闭花授粉突变体8m30。利用突变体8m30与正常开花授粉材料广恢102配制的杂交种和相应的自交分离群体,采用形态特征观察、杂交后代的表型分离统计和遗传分析、基于图位克隆的基因定位等技术方法,对突变体8m30的表型、遗传和基因定位进行研究。【结果】突变体8m30与野生型H02相比,株高变矮,株型变紧,穗着粒密,在整个抽穗授粉过程中,颖花不张开。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,位于第7染色体长臂的RM21964和R...

【目的】稻瘟病是世界上最严重的水稻病害之一。通过功能标记的开发,为加快广谱持久抗稻瘟病基因PigmR在水稻育种中的应用提供依据。【方法】利用Snapgene 2.3.2软件分析PigmR的碱基变异特征,用Oligo7设计特异功能标记。为了避免因PCR扩增失败引起的假阴性,设计扩增内参基因Actin1的引物作为参照,对功能标记进行优化。用功能标记对水稻亲本材料、丽江新团黑谷的单基因系材料、育种中间材料和南粳53045/谷梅4号BC1F3群体株系进行鉴定。稻瘟病鉴定的供试菌株为江苏省稻瘟病代表菌株(2018-4、2018-65、2018~(-1)02、2018-222和2018-241)的混合菌。将供试菌株移植RCA培养基上,25℃培养7 d,用黑光灯照射72 h,待稻瘟病菌产生孢子后,再用无菌水洗下,配成10×10倍显微镜下每视野30—40个孢子的悬浮液。于水稻抽穗前3—4 d注射混合菌株,每穗注射1 mL菌液,做好标记。在水稻灌浆饱满后进行抗性调查。【结果】根据PigmR与PigmS、Pigm-R4序列比对及差异分析,设计了8对分子标记引物。通过分子检测,筛选获得的PigmR功能标记GMR-3,能特异扩增来源于谷梅4号的PigmR,获得98 bp产物,而不携带PigmR扩增不出产物。以不同浓度配比优化GMR-3与内参基因Actin1检测引物Actin1~(-1),发现以0.4μmol·L~(-1) GMR-3与0.1μmol·L~(-1) Actin1~(-1)组合浓度扩增出PigmR和Actin1特征条带的效率相当,效果最优,将该标记命名为GMRA。用该标记扩增水稻样品,携带PigmR的样品能扩增出146和98 bp条带,不携带PigmR的样品仅能扩增出146 bp条带。利用GMRA标记检测229份水稻材料,只有谷梅4号能扩增出146和98 bp条带,其他籼稻和粳稻均只能扩增出146 bp条带。进一步对29份丽江新团黑谷的单基因系材料进行检测发现,GMRA标记能有效区分PigmR与Pi9、Piz、Piz-t等同源性较高的基因,有很好的特异性。利用GMRA标记,从240份育种中间材料中筛选到3份携带PigmR的材料,可作为该基因的供体材料。利用该标记进行分子标记辅助选择,将PigmR通过回交转育到优质食味粳稻南粳53045。对南粳53045/谷梅4号BC1F3群体单株进行分子标记检测及稻瘟病人工接种鉴定,发现携带PigmR的单株均表现为抗或中抗,不携带PigmR的单株均表现为高感,表明导入PigmR能显著改良南粳53045的穗颈瘟抗性。【结论】PigmR的功能标记能有效用于抗稻瘟病遗传改良和资源筛选。

颗粒淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶1(SBE1)和淀粉分支酶3(SBE3)是淀粉合成过程中的3个关键酶,这3个酶主要由Wx、Sbe1、Sbe33个基因控制。设计这3个基因位点的分子标记检测了183个水稻品种的基因型,分析了3个基因对稻米理化品质和RVA谱特征的效应。结果表明:3个分子标记均能很好的区分3个位点上等位基因的籼粳来源,根据3个位点的基因型可将183个品种分为8种类型;单个基因遗传效应分析表明,不同基因型品种间淀粉的理化特性(AC、GC、RVA)存在显著或极显著差异,3个基因的联合效应在不同基因型组合间也存在显著的差异。Wx基因对大多数品质性状效应显著,Sbe3效应次之,Sbe1...