作物抗旱机理及基因工程研究进展

综述了作物抗旱的生理学机制,从渗透调节、Lea蛋白,水通道和脱水素、氧化胁迫与耐受、基因的研究与开发及转录调节、ABA和生化处理6个方面介绍了作物抗旱基因工程的研究进展。以期为我国节水抗旱农业的研究提供一些新的思路和新的手段。     

同源四倍体水稻籼型突变体Wx基因序列分析及特异识别分子标记的建立

同源四倍体水稻突变株D4063-1直链淀粉含量比来源二倍体明恢63下降一半,即其直链淀粉含量为5.23%。为研究其直链淀粉含量下降的原因, 根据普通水稻Wx基因设计引物, 扩增测序获得了D4063-1Wx基因的全序列, 并与已报道的Wx基因进行比对分析; 同源四倍体水稻D4063-1Wx基因最显著变化为在外显子序列中发生碱基缺失, 导致移码突变, 在第9外显子终止密码子提前出现。D4063-1Wx基因碱基位点的变化还导致其序列上酶切位点的变化,对常用限制性内切酶位点分析结果表明, 同源四倍体水稻相对于籼稻和粳稻多了2个sphⅠ酶切位点, 相对于粳稻减少了6个AccⅠ, 增加了4个XbaⅠ, 1个XhoⅠ, 1个PstⅠ和1个SalⅠ酶切位点。聚类分析表明D4063-1Wx基因序列与籼稻亲源关系较近, 由此推测D4063-1Wx基因来源于籼稻的Wxa基因型。另外, 根据D4063-1Wx基因的碱基差异, 推测D4063-1Wx基因外显子碱基变化导致的RNA加工障碍是其直链淀粉降低的主要原因, 并可能与其米饭较软等品质相关。本研究还根据D4063-1和籼稻、粳稻的序列差异及D4063-1在该片段上的特征序列位点设计了用于识别D4063-1的寡核苷酸片段,并作为PCR反应的引物命名为AUT4063-1,将该引物与作者设计的扩增普通籼稻、粳稻Wx基因的引物F5配合使用, 建立了识别D4063-1的显性和共显性两种检测方式的分子标记, 为快速、准确鉴别低直链淀粉含量突变体D4063-1创造了条件。     

同源四倍体水稻恢复系TP-4和D明恢63与保持系D46B的细胞遗传学比较

以高结实率的同源四倍体水稻恢复系TP-4和D明恢63及优良保持系D46B为材料进行细胞遗传学研究。所有四倍体材料的染色体组成均为2n = 48, 这与有丝分裂的结果一致。恢复系TP-4和D明恢63及保持系D46B的中期Ⅰ单价体和三价体的比例都很低, 配对染色体的比率在99%以上, 具有优良的细胞学特征。恢复系TP-4和D明恢63在中期Ⅰ四价体频率分别为2.00/PMC和2.26/PMC, 而保持系D46B在中期Ⅰ四价体频率为6.00/PMC, 极显著地高于恢复系品系因而具有更好的染色体配对性质; 后期Ⅰ保持系D46B的染色体滞后频率为10.62%, 远低于恢复系材料TP-4的19.44%和D明恢63的23.14%, 接近二倍体对照明恢63的7.30%水平; 末期Ⅰ保持系D46B具有比恢复系更低频率的微核数而末期ⅡD46B的正常四分小孢子比率不但高于恢复系品系甚至高于二倍体对照。相关分析表明后期Ⅰ染色体滞后细胞比率同末期Ⅰ异常细胞比率呈极显著的正相关, 推测后期Ⅰ染色体分离和末期Ⅰ微核形成可能是由相同的显性单基因或主效基因控制。