miR396-GRF模块: 水稻分子育种的新资源

籽粒大小与颖花数量是影响水稻(Oryza sativa)产量的重要因素。miR396-GRF模块在拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻等植物的营养器官和花器官生长发育过程中扮演着多面角色。最近, 中国科学家在miR396-GRF模块调控水稻籽粒大小和穗粒数的分子机理研究方面取得了突破性进展。     

水稻穗发育功能基因对穗期氮肥的响应

为探讨氮肥对水稻(Oryza sativa)穗发育的调控作用, 使用高通量测序技术检测氮肥处理前后水稻叶片和幼穗组织中转录组的变化, 并从中筛选到大量差异表达基因。这些基因的功能涉及转录调控、激素代谢和信号转导、物质代谢和转运、胁迫响应、信号转导(受体)和蛋白质降解等。同时对目前克隆得到的穗发育相关基因进行分析, 发现在氮素穗肥的作用下, 部分重要功能基因的表达量发生了明显变化, 其中一些基因还参与调控水稻株高、抽穗期、分蘖和结实率等性状。对这些差异表达基因的功能研究有助于揭示氮素穗肥调控水稻每穗颖花数的分子机制。     

水稻Rop基因OsRac5表达特性

Rop在植物生长、发育、免疫及环境信号应答等多种生物学过程中具有重要作用。已有研究显示水稻Rop基因OsRac5可能与育性控制有关,但是该基因的表达特性,以及非生物胁迫和植物生长物质对其表达的影响尚不清楚。本文采用qRT-PCR技术检测了OsRac5在水稻生长发育过程中、非生物胁迫以及植物生长物质处理条件下的表达特性,结果显示OsRac5在水稻生长发育过程中在多种组织广泛表达,尤其在根和雌雄蕊形成期的幼穗中高表达;干旱、高盐和低温等非生物胁迫均能诱导OsRac5表达;ABA、GAs、6-BA等植物生长物质能上调OsRac5基因表达,提示该基因与水稻幼穗发育、抗逆性及细胞生长等过程相关。     

晚粳,早籼光敏核不育水稻幼穗分化后光周期效应的比较

报道了日长对不同晚粳（Ｏｒｙｚａｓａｔｉｖａｓｕｂ．ｊａｐｏｎｉｃａ）及早籼（Ｏ．ｓａｔｉｖａｓｕｂ．ｉｎｄｉｃａ）水稻幼穗发育的影响。发现在晚粳中,二次枝梗期之后所给予的长日处理除延迟幼穗分化进程外,还会影响颍花的发育,表现为颍花密度及结实率下降。而早籼稻中则无明显的类似效应。因此日长对幼穗发育的影响与日长对幼穗分化诱导的影响有一定的相关性。同时,长日对晚粳幼穗发育的影响与引起光敏不育表现的时期相同,表明光敏不育水稻的雄性不育是该突变体雄蕊发育对长日抑制幼穗发育影响的一种特殊反应。     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO₂浓度增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响.结果表明,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响,但使水稻生育进程加快,全生育期显著缩短,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度;FACE处理能显著增加分蘖数,极显著增加穗数,提高结实率,但使每穗颖花数显著减少;FACE处理能显著提高水稻产量,在高N条件下增产幅度更大;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施.     

水稻穗型的遗传调控研究进展

穗型作为水稻(Oryza sativa)重要的农艺性状,近年来一直是研究热点。该文简要介绍了水稻穗部发育的一般过程,总结了近年来发现的调控水稻穗型相关基因,并根据水稻幼穗发育过程将其分为4类:分别调控枝梗分生组织的形成、枝梗分生组织的大小、小穗分生组织的转变时间以及枝梗的伸长;并概括分析了上述基因在调控水稻幼穗发育过程中所呈现出的路径关系。最后对水稻穗型遗传调控研究的未来发展方向进行了展望。     

吡喃酮类衍生物对水稻的杀雄作用与活性氧代谢的关系

在幼穗发育的雌雄蕊形成期用化学杀雄剂Ⅲ号(一种吡喃酮类衍生物)30mg/m2处理籼稻HX-3和粳稻镇稻88后,其幼穗、颖花和花药中的活性氧产生速率和丙二醛(MDA)积累高于对照,而过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(ASA-POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性则低于对照.在处理后第5天,与对照相比,幼穗中H2O2、O2、MDA含量明显增高,而相关的抗氧化酶活性下降.至处理后第15天,花药中H2O2、O2、MDA含量均比对照增加约1.5倍以上,同时POD、ASA-POD、SOD活性比对照下降一半以上.化学杀雄剂III号处理水稻导致雄性不育的发生,可能与幼穗、颖花和花药中较高的活性氧积累和膜脂过氧化加剧,从而损伤幼穗及花药细胞结构有关.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下 ,研究开放式空气CO2 浓度增加 (FACE) 2 0 0 μmol·mol-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响 .结果表明 ,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响 ,但使水稻生育进程加快 ,全生育期显著缩短 ,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度 ;FACE处理能显著增加分蘖数 ,极显著增加穗数 ,提高结实率 ,但使每穗颖花数显著减少 ;FACE处理能显著提高水稻产量 ,在高N条件下增产幅度更大 ;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量 ,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施 .     

不同生育阶段夜温升高对双季水稻产量的影响

利用两间玻璃温室内夜间不同的温度条件,研究了水稻不同生育阶段的夜温升高对双季早、晚稻产量的影响.结果表明：播种-幼穗分化（一次枝梗分化期）期间夜温升高,有利于双季水稻的分蘖,植株有效穗数显著增加,平均夜间最低温度每升高1 ℃,双季早、晚稻的产量分别提高10.02%～13.18%和6.52%～7.78%（P＜0.01）;幼穗分化-抽穗（10%稻穗抽出剑叶鞘）期间夜温升高,导致颖花退化,使每穗发育颖花数减少,平均夜间最低温度每升高1 ℃,双季早、晚稻的产量分别下降3.76%～6.67%和3.66%～6.94%（P＜0.01）;灌浆结实期（抽穗-成熟）夜温升高,双季早稻的结实率和产量显著下降,而双季晚稻的结实率和产量显著提高,平均夜间最低温度每升高1 ℃,双季早稻的产量下降2.07%～5.61%（P＜0.05）,双季晚稻的产量提高1.63%～2.28%（P＜0.05）.表明不同生育阶段的夜温升高对双季水稻产量的影响存在明显差异.     

2012年第8期《遗传》封面说明

水稻的开花时间、花序和花器官的形态结构对它们的产量和品质构成重要的影响。多少年来,水稻颖花发育的过程和机理,一直是人们很想揭开的奥秘。这不仅是因为水稻颖花在生长发育中处于中心位置,而且其花器官发育过程也为研究基因的表达调控与器官形态特征之间关系,提供了一个极其独特的思路。因此,阐明水稻颖花发育的遗传机制不