水稻抗衰老IPT基因与抗白叶枯病基因Xa23的聚合研究

以转抑制衰老有关的异戊烯基转移酶(IPT)基因株系GC-1、携带抗白叶枯病基因Xa23的“CBB23”和抗稻瘟病水稻品种“合系15号”为供体．采用分子标记辅助选择与生物学鉴定相结合的方法,将IPT基因与Xa23及抗稻瘟病基因进行聚合。在3个复交组合中获得了17株聚合IPT基因与Xa23基因的植株,用这些植株与两系杂交稻亲本9311、E32、培矮64S及W9834S进行杂交和回交,经PCR分子检测和抗白叶枯病、抗稻瘟病鉴定和细胞分裂素含量的测定,最终在4个BC,回交组合“(9311／／／合系15／CBB23／／GC-1)X9311”、“(E32／／／合系15／CBB23／／GC-1)XE32”、“(培矮64S／／／合系15／CBB23／／GC-1)X培矮64S”和“(GC-1／CBB23／／W9834S／合系15)XW9834S”中获得了17株携带IPT基因与Xa23基因的BC1F1植株,这些植株对来自北方稻区21个稻瘟病菌系全部表现为抗。携带IPT基因的抗病植株再与杂交稻亲本进行回交．在2个BC2回交组合“[(9311／／／合系15／CBB23／／GC-1)X9311]X9311’’和“[(E32／／／合系15／CBB23／／GC-1)XE32]XE32”中获得了7株携带IPT基因与Xa23基因的植株,这些植株再经过1—2代回交和自交,即可用于杂交稻育种。     

死亡信号传递: 叶绿体与线粒体间信号交流调控植物程序性细胞死亡

程序性细胞死亡(PCD)是生物体受遗传调控的自主细胞死亡现象, 在植物生长发育和抵抗环境胁迫中起重要作用。PCD的发生可受线粒体中活性氧(ROS)诱导。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组早期的研究发现了1个拟南芥(Arabidopsis thaliana)细胞死亡突变体mod1, 并暗示植物细胞中存在叶绿体与线粒体之间的信号交流调控PCD, 但其中的具体作用机制尚不清楚。最近, 他们通过大规模筛选mod1突变体的抑制突变体, 克隆了3个新的抑制基因plNAD- MDH、DiT1和mMDH1。此3个基因分别编码质体定位的NAD依赖的苹果酸脱氢酶、叶绿体被膜定位的二羧酸转运蛋白1和线粒体定位的苹果酸脱氢酶1, 突变后都可抑制mod1中ROS的积累及PCD的发生。通过对这些基因进行深入的功能分析, 他们论证了苹果酸从叶绿体到线粒体的转运对线粒体中ROS的产生及随后PCD的诱导起重要作用。该研究拓展了我们对植物细胞中细胞器间交流的认识, 为我们深入理解植物PCD发生机制提供了新线索, 是该领域的一项突破性进展。     

甘露醇磷酸化酶基因的敲除对D-甘露醇合成的影响

为了探究甘露醇分解利用途径对甘露醇合成的影响,在重组菌株R_1(K-12/pTrc99a-mdh)的基础上,通过CRISPR/Cas9敲除E.coli PTS系统中的cmtA、cmtB、mtlA基因,阻断了E. coli K-12中甘露醇的分解途径,获得了重组菌株R_3(K-12/?cmtA?cmtBmdh~+)和R_5(K-12/?cmtA?cmtB?mtlAmdh~+)。与出发菌株R_1相比,R_3的生长速率没有降低,而R_5的生长速率明显下降。并且R_5在以甘露醇为唯一碳源的培养基上已无法生长,说明cmtA、cmtB、mtlA三个基因全部敲除后,菌株已无法再利用甘露醇作为碳源进行生长。最后,构建的重组菌株R_5,测得MDH酶活力为258 U/mL,用高效液相色谱对胞外产物进行检测,可检测到少量的甘露醇,为进一步探究大肠杆菌合成甘露醇的调控机制奠定基础。     

杂交水稻育种将迎来新时代

杂种优势是生物界一种普遍的现象,在许多作物中得到应用．杂交水稻自20世纪70年代开始在中国大规模种植,对于粮食生产具有举足轻重的作用．现有的“三系法”和“两系法”杂交育种技术对粮食增产贡献巨大,但它们的技术缺陷也非常明显．本文在总结已有杂交育种技术的操作流程及优缺点的基础上,阐述了利用智能不育杂交育种技术,实现隐性雄性核不育材料在杂交水稻中应用的技术流程．这种飞跃性技术的运用将推动杂交水稻的生产进入一个新的时代．