中国水稻分子育种的新机遇

水稻是我国最重要的粮食作物之一,全球一半以上的人口以稻米为主食.近年来,基于水稻亚种基因组序的测定、遗传变异的全面了解和功能基因组的迅猛发展,大规模的水稻功能性基因被鉴定、克隆.这将给以功能型分子标记技术和基因工程技术为平台的水稻分子育种提供创新的历史舞台.本文综述了水稻现有可利用的基因资源,并为中国水稻育种提供了相应的分子蓝网.     

稻瘟病菌致病性的分子遗传学研究进展

由稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻生产上危害最为严重的真菌病害,对世界粮食生产造成巨大损失。稻瘟病菌成功侵染寄主包括分生孢子萌发、附着胞形成、侵染钉分化和侵染性菌丝扩展等一系列错综复杂的过程,其中每一环节都是由特定基因控制的。稻瘟病菌与水稻的互作符合经典的基因对基因学说,二者的不亲和互作是无毒基因与抗病基因相互作用的结果。近几十年来,世界各国的科学家对稻瘟病菌致病性的生物学及其遗传的分子机制进行了深入的研究。文章就稻瘟病菌致病性的分子遗传学及其遗传变异机制的研究进行了综述,同时对功能基因的研究方法进行了总结。     

农业生物技术及其产业——中国水稻分子育种的新机遇

水稻是我国最重要的粮食作物之一,全球一半以上的人口以稻米为主食。近年来,基于水稻亚种基因组序列的测定、遗传变异的全面了解和功能基因组的迅猛发展,大规模的水稻功能性基因被鉴定、克隆。     

利用人工杂交方法研究转基因对植物遗传多样性的影响

如何分析转基因对植物遗传多样性的影响一直以来是一个难题。提出了一种所谓“人工杂交”的分析方法 ,即利用具有相同遗传背景的转基因及其野生型植物群体 ,分别与一组具有代表性的遗传对象进行有性杂交 ,通过考察它们后代主要性状分离变异状况来评估转基因导入对群体遗传性状的多样性的影响。作为一个实例 ,选用了由转基因水稻及其野生型组成的 3对不同遗传群体 ,分别与 7个具有代表性 (如不同亚种、不同品种类型等 )的水稻品种进行杂交 ,获得 15对杂交组合 ,经杂种 F1 自交获得 F2 种子 ,通过观测 F2 分离世代的主要性状分离状况 ,比较和统计转基因水稻群体及其野生型群体后代的性状分离程度。结果表明 ,提出的“人工杂交”技术路线是可行的 ,为全面和深入开展相关研究开辟了一个新途径。同时根据本研究利用这 3对转基因水稻及其野生型群体的研究结果表明 ,在一些性状上转入的外源基因可以显著地增加种群内的遗传变异而在另外一些性状上却显著地减少了种群内的遗传变异 ,但尚不能得出或支持转基因植物可能对遗传多样性产生负面效应的结论。     

籼型光敏核不育水稻育性可转换性的基因定位和基因互作研究

本研究以来源于农垦58S的籼型光敏核不育系培矮64S(短日条件下育性难转换)和8902S(短日条件下育性易转换)及其F１、F２群体为材料,通过短日不同光温和不同生态条件4种处理,利用RFLP分子标记研究了影响光敏核不育水稻在短日条件下的育性可转换性的遗传、基因定位和基因互作,主要结果表明：影响光敏核不育水稻的育性可转换性表现为微效基因的作用,定位了7个控制光敏核不育水稻的育性可转换性QTL,即S2、S3a、S3b、S5、S8和S10。揭示了基因互作真实存在于光敏核不育水稻中,基因互作形式和互作类型对光敏核不育水稻的育性可转换性的影响表现多种多样,不同类型的基因互作所解释的遗传变异处于2.15%～10.07%之间。     

云南生态条件下基因枪法转溶菌酶基因水稻潜在变异性

在云南2种生态条件下,对基因枪法获得的转溶菌酶基因水稻高代品系D2-1-2和受体品种中花9号的农艺性状、稻米蛋白质含量、氨基酸含量和11种矿质元素进行了对照分析。结果表明转基因品系和受体对照在生育期农艺性状上无明显的差异,但转基因水稻结实率和株高明显低于受体品种;转基因水稻糙米蛋白质含量、氨基酸含量以及9种矿质元素含量都有所增加,其中钙、铁和锌等元素增加幅度较大。认为基因枪法转基因植物可能会产生一些潜在的遗传变异,因此,建议应对转基因植物进行多年多点的环境风险评价。     

中国发现水稻新基因

据最新出版的《水稻基因通讯》报道,中国水稻研究所博士李西明等科研人员,从云南地方品种鬼衣谷等材料中研究发现的1个名为抗白背飞虱的新基因Wbph6(t),已经被国际水稻基因命名组织正式命名为Wbph6,这是中国在水稻抗白背飞虱研究领域中注册的第1个抗性基因。国际水稻基因命名组织称,此前国际上关于水稻白背飞虱抗性基因命名的抗性基因有5个,它们分别是Wbph1、 Wbph2、Wbph3、Wbph4和Wbph5。中国水稻研究所的这一发现使白背飞虱的抗性标准基因上升到6个。     

籼型光敏核不育水稻育性可转换性的基因定位和基因互作研究

本研究以来源于农垦58S的灿型光敏核不育系培矮64S（短日条件下育性难转换）和8902S（短日条件下育性蝗转换）及其F1,F2群体为材料,通过短日不同光温和不同生态条件4种处理,利用RFLP分子标记研究了影响光敏偿育水稻在短日条件下的育性可转换性的遗传,基因定位和基因互作,主要结果表明：影响光敏不育水稻的育性可转换性表现为微效基因的作用,定位了7个控制光敏核不育水稻的育性可转换性QTL,即S2,S3a,S3b,S5,S8和S10,揭示了基因互作真实存在于光敏核不育水稻中,基因互作形式和互作类型对光敏核不育水稻的育性可转换性的影响表现多种多样,不同类型的基因互作所解释的遗传变异处于2．15％－10．07％之间。     

利用基因组数据分析水稻基因顺式作用元件

为了研究籼粳亚种基因调控序列的总体特性,我们利用籼粳稻以及拟南芥基因组和全长mRNA序列获取了大量高可信度的调控序列,通过这些序列,分析了水稻基因调控序列顺式作用元件(信号)的数量、分布以及与GC含量的关系等．研究结果表明:一些信号在水稻基因调控序列中发生显著的数量变化,同时一些信号数量在水稻与拟南芥基因间存在明显差异, 这说明这两种单双子叶植物间信号的使用上存在偏好,同时水稻不同类型基因以及特有与非特有基因间在信号的使用上也存在差异．这些差异信号的分布直接导致了调控序列GC含量的波动．本研究没有发现水稻籼粳两个亚种间在调控序列方面(顺式调节因子和GC含量等)存在明显差异．     

《人类遗传学》：科学家找到麻风病遗传易感基因

记者近日从中科院昆明动物研究所获悉,该所姚永刚课题组的博士生张登峰等开展了补体系统相关基因遗传变异与麻风易感的关联分析,发现补体系统在麻风易感中发挥重要作用。该研究成果发表在《人类遗传学》（Human Genetics）。     

植原体遗传多样性研究现状与展望

植原体是引起众多植物病害的一类重要的无细胞壁的原核致病菌, 其寄主种类多、危害面积广, 对经济、环境等影响严重。大量研究表明植原体存在丰富的遗传多样性。本文就植原体遗传多样性研究现状作一概要评述, 并对植原体遗传变异的研究技术、产生机制、与致病性关系等今后可能的研究方向作一展望。对已完成的5个植原体全基因组序列分析发现, 它们在大小、结构和功能等方面皆存在显著差异, 缺少很多标准代谢所需的基因。不同植原体中质粒的数量、大小和功能等也存在一定差异。植原体含有2个核糖体RNA编码基因, 其序列在不同株系中的变异奠定了现今植原体分类鉴定的基础。对植原体蛋白编码基因如核糖体蛋白编码基因(rp)、蛋白延伸因子基因(tuf、fusA)、转运蛋白基因(secY、secA)、效应子及非编码区序列如启动子、假基因等的深入研究可进一步揭示植原体更丰富的遗传变异特征。由于植原体分离培养困难, 人们对其形态特征、生理代谢等了解甚少, 因而全基因组测序、多位点序列分析等现代分子生物学技术将会成为植原体遗传变异研究的主要手段。植原体遗传多样性研究进展有助于从分子水平上系统地阐明植原体遗传变异规律、系统进化特征及其与寄主(植物和昆虫)、生态环境间的互作和适应关系, 并产生新的认识。这对于提高植原体的分类鉴定、致病机制、流行预测及病害防治等研究水平具有重要的作用和意义。     

水稻基因组测序及基因功能的鉴定

水稻是重要的粮食作物。作为单子叶模式植物,水稻基因组的大规模测序具有巨大的理论价值和现实意义。目前已获得了籼稻“93—11”和粳稻“日本晴”高质量的基因组数据,这为在基因组水平上深入研究其生长、发育、抗病和高产等的遗传机理提供了便利,从而为进一步解决世界粮食危机提供了新的突破口和契机。随着水稻基因组计划的顺利结束,其研究重心也已由建立高分辨率的遗传、物理和转录图谱为主的结构基因组学转向基因功能的研究。结构基因组学研究获得的大量序列数据为揭示和开发功能基因开辟了广阔的前景。目前,利用图位克隆和电子克隆等方法已成功分离了多个水稻抗病、抗虫、抗逆境、抗倒伏、高产、优质等重要农艺性状相关的基因,对培育水稻新品种,促进农业的可持续发展意义重大。据估计,水稻至少拥有3．7万个非转座因子相关的蛋白编码基因。因此,完成全基因组序列测定后,重要基因功能的鉴定已成为当前基因组学研究的主要目标。反向遗传学、大规模基因功能表达谱分析和蛋白质组研究等策略已在研究水稻重要基因的功能方面发挥了重要作用。文章综述了水稻基因组测序及基因功能研究的现状,并就新基因发掘和基因功能注释的方法作了评述,期待为水稻遗传工程和育种实践提供参考。     

人microRNA相关的遗传变异与肿瘤

微RNA(microRNA,miRNA)是新发现的一类进化上高度保守的重要的转录后调控因子,通过调节基因的表达而参与调控细胞凋亡、增殖及分化等生理过程,同时与肿瘤等疾病的发生发展密切相关。近年来研究发现,miRNA、miRNA生物合成通路基因及miRNA的靶基因结合位点的遗传变异(例如单核苷酸多态性和拷贝数变异等)可影响miRNA调控功能的发挥,并产生显著的遗传学效应。文章主要综述了miRNA相关的遗传变异与肿瘤易感性和临床转归等的研究进展。     

论受控于X连锁基因性状的变异性

本文应用数量遗传学方法,结合概率运算,从理论上分析了由X连锁基因控制的性状在雌雄群体中的变异情况。表明雄（男）性群体的这类性状遗传变异范围有大于雌（女）性群体的倾向。对这一问题的探讨,将有助于对X连锁基因及所决定性状的遗传特性、进化特点及基因定位等的研究提供新的思路。     

水稻蜡质基因及其利用研究进展

简要介绍了水稻蜡质基因的等位基因位点及其表达特性。并从蜡质基因第1内含子核苷酸和蜡质基因剪切方式以及蜡质基因相关的顺式作用元件与反式作用因子等方面阐述了水稻蜡质基因表达调控,还概述了水稻蜡质基因的分子标记辅助选育方面的研究。从近年来的报道显示,利用反义RNA技术抑制水稻内源蜡质蛋白的表达是目前蜡质基因应用研究的主要方向。关于蜡质基因的研究,在其它作物中也都有报道。     

水稻白叶枯病菌GX1329基因组文库的构建及含编码TAL效应物基因的克隆的分离

由革兰氏阴性细菌水稻白叶枯病菌引起的水稻白叶枯病是亚洲、北美以及非洲部分地区最严重的水稻病害之一,水稻白叶枯病可使水稻减产高达50%以上.研究表明水稻白叶枯病菌的毒力主要依靠三型分泌系统所分泌的效应物.为了解水稻白叶枯病菌广西菌株GX1329中含有avrBs3/pthA家族基因的情况,本研究应用AluⅠ部分酶切其基因组DNA,构建了含有736个克隆的菌株GX1329的基因组文库.BamHⅠ酶切分析随机挑取的15个文库克隆表明,克隆的外源DNA随机性良好,克隆的最小片段为27.7 kb,最大为58.5 kb,平均大小为39.9 kb,文库克隆容量约为2.8×103 Mb,该文库中包含基因组中任一个基因的概率为99.4%.利用来自水稻白叶枯病菌菲律宾菌株PXO86的无毒基因avrXa10的第252位~第486位核苷酸序列作为探针,通过菌落原位杂交从GX1329基因组文库中筛选到37个含avrBs3/pthA家族基因的克隆.再通过Southern杂交分析,得到了17个独立克隆.这17个克隆中至少含有13个不同的avrBs3/pthA家族基因.这些基因在GX1329基因组中有的单独存在,有的两个或两个以上串联存在.本工作基本上明确了菌株GX1329基因组中avrBs3/pthA家族基因的数量,为进一步研究菌株GX1329中avrBs3/pthA家族基因的功能奠定了基础.     

水稻开花光周期调控相关基因研究进展

水稻开花调控是一个极其复杂的生命过程,由自身遗传因素和外界环境共同决定。光周期途径是调控水稻开花的关键途径,在这个途径中成花素基因Hd3a和RTF1处于核心地位,其上游调控途径主要包括Hd1依赖途径、Ehd1依赖途径及不依赖于Hd1和Ehd1的途径。这3条途径在汇集了光信号的各种信息后,将信号在Hd3a和RTF1处整合,并通过成花素形式将信息传递给下游开花基因,调控水稻开花。本文从成花素、光信号感受基因和昼夜节律基因、成花素上游调控基因、互作蛋白和下游调控基因等几方面阐述水稻开花光周期调控相关基因的研究现状,为水稻开花调控的深入研究提供参考。     

Nature系列期刊导读

<正>研究发现控制水稻粒形和稻米品质的重要基因近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究员领导的团队从优质杂交水稻不育系泰丰A中成功分离并克隆了一个控制水稻粒形和提升稻米品质的重要基因GW7。这一基因能通过改变细胞分裂模式,让稻米变得更为细长,有效地减少垩白率和垩白面积,从而提高稻米在外观、口感等方面的     

害虫生物型及其遗传机理

以农作物上5种重要害虫的生物型为例,简单地概括了分子标记在害虫生物型研究中的应用,重点阐述几种重要害虫如黑森瘿蚊,麦二叉蚜,褐飞虱,稻瘿蚊和烟粉虱等的生物型遗传变异机理。黑森瘿蚊、麦二叉蚜和稻瘿蚊的生物型由单基因控制,特定害虫生物型与作物基因型之间存在“基因_基因”关系;褐飞虱的致害性为多基因控制的数量性状;烟粉虱生物型的遗传变异机理尚不明确。还指出生物型遗传研究中待进一步解决的问题如生物型的遗传组成差异与致害力的关系等。     

外显子组测序技术在人类疾病研究中的应用

外显子组测序是针对基因组中的蛋白质编码区,靶向富集外显子区域测序,以发现疾病相关遗传变异的技术。该技术近年越来越多地应用于发现人类基因组低频变异、鉴定单基因遗传病致病基因和肿瘤等复杂疾病易感基因研究,成为人类疾病相关变异研究的重要工具。综述了外显子组测序技术的基本原理及其在人类疾病相关基因研究中的应用。