淹水和干旱条件下水稻根系形成的QTLs及候选基因分析

为了研究不同水分条件下组成型根系性状和适应性根系性状的遗传机制,利用由IR64／Azucena发展的双单倍体（DH）群体分析了淹水和干旱条件下水稻幼苗种子根长（SRL）、不定根数（ARN）、总根干重（RW）及其对应的相对参数（干旱和淹水条件下根系性状的比值）的QTLs。淹水与干旱条件下检测到一个共同的种子根长QTL和一个共同的总根干重QTL。同时对前人发表的遗传群体定位的根系性状QTLs进行比较分析,检测到几个共同的根系性状QTLs。对与细胞伸长、分裂相关的候选基因进行了定位,其中4个细胞壁相关的ESTs（OsEXP2,OsEXP4,EXT和Xet）被定位在与不同水分条件下检测出的根系性状QTLs的相同区间。     

利用重测序技术获取转基因植物T-DNA插入位点

T-DNA插入位点的获得对于植物功能基因组学研究及转基因植物的筛选鉴定非常重要,但是目前常用的方法如反向PCR、半随机引物PCR等,除了操作复杂、消耗时间长外,特异性较差,效率也很低。本研究利用全基因组重测序技术,将3份转基因材料基因组DNA打包后进行重测序,利用转基因载体序列作为参考序列进行比对分析,得到4个T-DNA插入位点。对3份转基因材料进行PCR和Southern blot验证分析,成功获得了3份转基因材料全部T-DNA插入位点,其中1份材料为2拷贝插入。本文利用重测序技术建立了一种简单、可靠、高效的获取转基因植物T-DNA插入位点的方法,以期为植物功能基因组学及转基因研究奠定基础。     

植物茎分枝的分子调控

植物茎分枝结构决定了不同植物的不同形态结构.本文从腋生分生组织的发生、腋芽的生长两个方面综述了近年来植物分枝发生发育相关的分子机理研究及其进展.发现在不同植物中腋分生组织形成的基本机制是相似的，LS（lateral suppressor）及其同源基因在不同植物中都参与腋生分生组织的形成，而BL(blind)及其同源基因也参与调控腋生分生组织的形成.腋生分生组织的形成可能也是受激素调控的.目前，对腋芽生长的分子调控机制的认识主要集中于生长素通过二级信使的作用调控腋芽的生长.而生长素调控腋芽生长的机制已经较为清楚的有两条途径：一是生长素通过抑制细胞分裂素合成来调控腋芽的生长；另一途径是一种类胡萝卜素衍生的信号物质参与生长素的运输调控(MAX途径)来调控腋芽的生长.最新研究表明,TB1的拟南芥同源基因在MAX途径的下游负调控腋芽的生长.此外，增强表达OsNAC2也促进腋芽的生长.     

利用cDNA-AFLP技术分析旱作促进水稻种子根伸长过程中的基因表达

短期旱作促进水稻种子根的伸长。利用cDNA—AFLP技术分析种子根根尖在旱作条件下差异表达的基因,同时比较这些基因在种子根尖、侧根和不定根原基区的表达差异。在1640个片段中,70个在种子根根尖中受旱作诱导,其中24个被克隆并测序。2个基因分别编码丙酮酸脱氢酶激酶(PDK)和腺嘌吟转磷酸核糖基酶(APRT),并用电子拼接技术获得水稻的APRT全长cDNA;另一个经cDNA末端快速扩增法延长后仍无同源序列。Northern杂交验证了这3个基因的cDNA—AFLP表达谱。这是首次报告使用cDNA—AFLP技术研究水稻根组织的差异表达基因。     

PHO1反义转录本的功能研究

磷是植物生长发育必需的大量元素之一.而PHO1是磷从地下部往地上部运输的重要因子.与拟南芥不同,水稻PHO1存在天然顺式反义转录本.为了阐明PHO1反义转录本是否在植物响应磷胁迫中起调控作用,克隆了PHO1-2的反义转录本,分析了该反义转录本对缺磷的响应,并获得了该反义转录本增强表达的转基因苗.磷含量测定结果表明,转基因苗叶片中磷含量比野生型显著降低,但根中磷含量比野生型要高.这和PHO1功能缺失材料的表型一致.定量RT-PCR结果表明,在反义转录本增强表达的材料中PHO1的表达显著降低.结果表明,PHO1反义转录本可能通过调控PHO1的表达来调控体内磷的平衡.     

橘大实蝇的产卵行为观察

2005年6月,在湖北省清江河谷地区早熟蜜柑园内观察了橘大实蝇Bactrocera(Tetradacus)minax(Enderlein)的产卵行为。整个产卵过程可分为定位、准备、穿刺、排卵和结束5个阶段。产卵1次所需的时间和排卵的数量与天气状况有关,一般需时14~46min。产卵深度因柑橘的品种和处在产卵期的果实直径大小而不同,在脐橙、柚、早熟蜜柑上的平均产卵深度分别为7.2,13.3和8.1mm。每雌的怀卵量平均71粒。雌成虫在产卵过程中有多头雄成虫在其周围活动或者是等待与其交尾,产卵和交尾在同一时段内多次交替进行。     

水稻温度超敏突变体ths1的鉴定和基因定位

从籼稻品种‘Kasalath’甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变突变体库中筛选到一个温度敏感突变体ths1(temperature hyper-sensitive 1)。与野生型相比,突变体ths1的主根伸长和侧根发育对温度变化非常敏感:在30°C条件下ths1表型与野生型一致;在温度低于26°C时,ths1主根变短,侧根缺失。在低温(24°C)条件下ths1侧根原基停留在原基起始阶段,根尖ROS含量显著高于野生型。遗传分析显示,ths1表型由半显性单基因控制。利用F2群体对ths1基因进行定位,将突变基因定位在第1染色体长臂着丝粒附近C01M14到RM11110两个标记之间的694 kb区间。研究结果为进一步克隆THS1基因,揭示植物感受外界温度变化的分子生理机制奠定基础。     

侧翼序列获取技术研究进展

侧翼序列是指染色体中特定位点两侧的DNA序列,包含着候选基因、转录调控、染色体结构、生物安全等信息,在基因组学研究中具有重要的作用。侧翼序列获取技术主要应用于启动子和增强子等调控序列的克隆、鉴定T-DNA或转座子插入位点、染色体步移、全基因组空隙填补等,是结构基因组研究以及功能基因组研究的重要手段,在转基因动植物鉴定及安全管理等方面具有重要应用。随着分子生物学的发展,目前已经建立了许多侧翼序列的获取方法,依据技术原理可以分为质粒拯救法、反向PCR法、外源接头介导PCR法、半随机引物PCR法和基因组重测序法等5大类。本文系统总结了近年来侧翼序列获取技术的研究进展,并对这些技术的原理以及应用情况进行了较为系统的综述,为侧翼序列信息的获取提供参考。     

丛枝菌根真菌与氮添加对不同根形态基因型水稻氮吸收的影响

植物主要依赖自身根系从土壤中获取矿质养分; 具有不同根形态的植物对于养分的吸收能力存在差异。丛枝菌根真菌(AMF)能与陆地植物根系形成共生关系, 帮助植物吸收矿质养分。但是, AMF对于植物根系养分吸收的促进效应是否会受根形态的影响还鲜有研究。该研究选取4种不同根形态基因型水稻(根毛缺陷突变体rhl1、侧根缺陷突变体iaa11、不定根缺失突变体arl1和野生型Kas)为研究对象, 设置2种施氮水平处理(低氮: 20 mg·kg^-1氨氮; 高氮: 100 mg·kg^-1氨氮), 利用稳定同位素¹⁵N示踪标记技术, 探究AMF和氮添加对不同根形态植物氮吸收的影响。研究结果发现, 相比低氮处理, 高氮处理下, rhl1、Kas、iaa11与arl1的茎叶¹⁵N浓度分别提高了60%、72%、128%与118%, 说明氮添加显著促进了水稻氮吸收, 且iaa11与arl1对氮添加的响应更强烈。在低氮水平下, AMF对rhl1、Kas、iaa11与arl1氮吸收的平均效应值分别为17%、31%、42%、51%, 表明AMF对于植物氮吸收的促进效应受根形态影响, iaa11与arl1对AMF的响应明显高于Kas与rhl1; 相较于低氮水平, 高氮水平下AMF对于不同根形态水稻氮吸收的促进效应都会显著降低, 表明氮添加削弱了AMF对植物氮吸收的促进效应。该研究阐明了4种不同根形态基因型水稻氮养分吸收存在显著差异, 其中氮吸收能力较弱的基因型水稻对AMF的响应更强, 该结果补充了植物与AMF在养分吸收上存在功能互补的控制实验证据。