海南野生稻资源调查收集与保护

为了加强海南野生稻资源的保护和研究利用,2002—2013年对海南省18市(县)野生稻资源进行野外调查、资源收集和原、异位保护。初步查明,目前在全省15个市(县)发现154个野生稻自然居群,其中普通野生稻136个、疣粒野生稻11个、药用野生稻7个。收集到野生稻居群87个,其中普通野生稻80个、疣粒野生稻4个、药用野生稻3个,总共2900余份野生稻种茎,经繁殖和编目后妥善保存于海南省农业科学院试验基地的热带野生稻异位保存圃中,并参照农业行业标准-农业野生植物原生境保护点建设技术规范,分别在文昌、琼海、儋州、万宁、陵水和保亭等县(市)建立了6个野生稻原生境保护点,其中普通野生稻4个,疣粒野生稻1个,药用野生稻1个。根据调查结果,对海南野生稻濒危状况及其根源进行了分析,提出了海南野生稻保护相关建议。     

海南普通野生稻OrERF1的克隆和表达分析

根据EST(expressed sequence tags,EST)序列信息,从海南普通野生稻中克隆了一个AP2/ERF(apetala2/ethylene response factor)类转录因子OrERF1。该基因包含一个1 014 bp的完整阅读框,编码337个氨基酸。推导OrERF1氨基酸序列具有典型的AP2/ERF类转录因子结构特征,与水稻(Oryza sativa)、大麦(Hordeum vulgare)、玉米(Zea mays)和橙子(Citrus sinensis)中相应的AP2/ERF类蛋白具有较高的同源性。聚类分析表明OrERF1是ERF类转录因子。对OrERF1启动子序列进行分析,发现存在多种激素应答和胁迫响应的调控元件。Real-time PCR结果显示,低温、干旱和盐胁迫均能诱导OrERF1的表达。这些结果表明OrERF1可能在逆境响应过程中具有重要功能。     

海南普通野生稻稻瘟病的抗性鉴定与评价

在苗期应用自然诱发鉴定法对海南普通野生稻(Oryza rufipogonGriff.)41个居群的410份材料进行了2年的稻瘟病(rice blast)抗性鉴定,结果表明:经过初鉴和复鉴,410份海南普通野生稻中有21份表现高抗,占5.1%,117份表现抗,占28.5%,说明海南普通野生稻具有较好的稻瘟病抗性。     

甘薯4-香豆酸辅酶A连接酶基因的生物信息学鉴定和表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase, 4CL)在苯丙烷类代谢途径中具有重要调控作用。该研究利用转录组数据在甘薯品种QS48中鉴定了11个4CL基因,并将这些基因命名为Ib4CL1～Ib4CL11。序列比对和功能域分析发现, 11个Ib4CL蛋白均具有典型的4CL结构特征,包含保守的BoxⅠ和BoxⅡ的结构域。进化和保守基序分析显示,Ib4CL1和Ib4CL2属于Ⅰ类4CL,Ib4CL3属于Ⅱ类4CL,而Ib4CL4～Ib4CL11属于4CL类似蛋白。转录组数据和荧光定量PCR分析显示,Ib4CL3和Ib4CL10在甘薯QS48的叶中转录表达水平显著高于茎和块根,与绿原酸的积累呈正相关关系;Ib4CL4和Ib4CL8在嫩叶中表达较高,与花青素的积累密切相关。研究结果为进一步揭示甘薯4CL基因在苯丙烷类代谢途径中的功能奠定了基础。     

利用SSR标记分析海南普通野生稻的遗传多样性

选用平均分布于水稻基因组的28对SSR引物,对海南不同纬度5个普通野生稻居群的163份材料进行遗传多样性和遗传结构研究。结果表明:(1)海南普通野生稻具有较高的遗传多样性,28个位点共检测到227个等位变异,平均等位变异数A=8.1071,有效等位变异数Ae=4.4190,平均期望杂合度He=0.4004,实际观察杂合度Ho=0.7062,香农指数I=1.6048;(2)居群的遗传分化系数较大,总的遗传变异中有46.40%存在于居群间(Fst=0.4640);(3)居群内杂合体较高(F is=-0.7069),根据固定指数(F=0.0588)计算出的异交率t=0.8889,说明海南普通野生稻的繁育系统属于一种较高的异交混合交配类型。     

甘薯IbGL3的克隆和表达分析

紫色甘薯富含花青素,具有较高的食用和药用价值。花青素的生物合成受到结构基因和调节基因的控制。bHLH(basic helix-loop-helix protein)转录因子能够调节多个花青素结构基因的表达,在花青素生物合成途径中具有重要的调控作用,但目前在甘薯中还没有关于bHLH调控花青素生物合成的相关报道。为进一步了解IbGL3基因在甘薯花青素生物合成的功能和作用机理,该研究根据甘薯转录组数据,利用RT-PCR技术在甘薯中克隆了一个2 120 bp的bHLH基因IbGL3,该基因包含一个1 878 bp的开放阅读框,编码625个氨基酸,蛋白质分子量69.08 kD,理论等电点(pI)5.20。IbGL3蛋白和其他植物中类黄酮合成相关的bHLH蛋白具有较高的同源性,都包含保守的MIR区、bHLH结构域和ACT类似结构域。系统发育进化树分析结果显示,IbGL3与其他植物类黄酮相关bHLH蛋白聚为一类,属于Ⅲf 亚类成员。表达结果显示,IbGL3基因在紫色甘薯中的表达量最高,在浅紫色甘薯中的表达量次之,在白色甘薯中表达量最低, 与花青素积累正相关,因此推测其在甘薯花青素生物合成途径中具有重要的调控作用。     

海南普通野生稻稻瘟病抗性资源调查和鉴定

为挖掘海南普通野生稻稻瘟病抗性资源,2010年诱发鉴定了41个居群410份材料苗期叶瘟,2011年接种稻瘟病菌（YC25）鉴定了37个居群121份材料穗颈瘟,2012年调查了80个居群2461份材料田间自然状态的抗病性。结果表明：苗期叶瘟抗性鉴定有21份高抗、117份抗病。苗期抗、高抗叶瘟性的138份材料中穗颈瘟鉴定4份高抗和3份抗病,14份表现为田间自然抗病。苗期叶瘟鉴定不抗病或未作此鉴定材料中,4份表现为抗穗颈瘟和田间自然抗病。这些抗性材料来自海口、文昌、万宁、三亚、澄迈、东方等地。本研究为海南普通野生稻资源进一步研究和抗稻瘟病育种利用提供参考