水稻群体冠层光分布及光合作用模型

作物冠层光分布及光合作用模型,是作物栽培学、作物育种学研究的共同基础,对优化设计和评价作物株型、模拟作物生长发育与对环境变化的响应研究都有十分重要的价值.本文根据水稻群体冠层结构的特点,在虚拟切层法的基础上,建立了水稻群体冠层光分布及光合速率模型,模型包括冠层形态子模型、冠层光分布子模型和冠层光合速率子模型等.利用本模型,对设定的15625种水稻株型的光合速率进行了模拟计算,获得水稻最佳株型模型.结果表明,水稻群体光合速率与叶片数、叶含氮量、叶长、叶宽和叶倾角等5因素密切相关;最佳株型的上述5因素在冠层上部取值大,向下逐渐变小.     

水稻转基因技术的现状及在育种上的应用

近十几年来,随着分子生物学的飞速发展,人类对植物基因的结构、功能和表达有了较为清晰的了解,分子生物学对作物育种的促进作用越来越明显。与植物基因组的研究、ＲＦＬＰ和ＰＣＲ等辅助选择手段相比,转基因技术以其把外源基因主动导入、定向改造植物的优点日益为世人所瞩目。转基因技术使基因可以在植物、动物、微生物之间相互转移,克服了物种间的隔离,已成为一种新的育种手段。水稻是我国主要农作物之一,而且一直是我...     

水稻表型组学研究概况和展望

水稻功能基因组学和水稻育种研究都已进入大规模、高通量时代。表型信息获取与分析是水稻功能基因组学和现代作物育种研究的基础。目前,表型检测主要停留在传统人工获取的阶段,劳动量大,效率低,对大批量水稻样本的生长测量几乎不可行,表型数据的质量受人工主观因素影响也较大。某些表型参数的获取还需破坏性测量,无法实现连续测量。近年来,表型组学的兴起给解决这一问题带来了新的契机。现以水稻为主,对表型组学的国内外研究现状展开综述,并对表型组学的未来进行分析与展望。     

植物基因分离方法

植物基因分离一直是当今生物技术研究的热点。分离作物重要农艺性状的功能基因利于对基因的结构和表达进行研究,并可以经转基因技术进行分子育种。根据中心法则,介绍了从DNA、RNA到蛋白质的三个层次进行植物基因分离的方法。     

谷子SSR标记研究进展

谷子是一种重要的杂粮作物.谷子是二倍体自花授粉作物,基因组较小,与水稻基因组存在明显的共线性,是开展基因组研究的理想模式植物.SSR标记具有共显性、多态性高、操作简单等优点,广泛应用于遗传多样性研究、品种鉴定、遗传图谱构建、功能基因研究、分子标记辅助选择育种等领域.本文对谷子SSR标记的开发和应用进行总结,提出了谷子分子遗传研究中存在的问题,并对今后的发展趋势作了初步探讨,旨在为谷子分子遗传研究提供参考.     

基于GreenLab的油松结构-功能模型

 植物结构-功能模型(Functional-structural models, FSMs)将结构模型与过程模型结合起来, 用以描述环境机制驱动的植物生长, 输出植物的三维结构。GreenLab是一个近年来不断发展着的基于源-汇关系的通用植物结构-功能模型, 它多应用于农作物, 在树木方面的应用还很少。该文以幼龄油松(Pinus tabulaeformis)为研究对象, 首次将GreenLab模型应用到虚拟树木生长的研究中。采用破坏性取样, 实测了9株油松幼树的形态结构、拓扑结构和器官生物量信息, 根据拓扑编码体系组织数据。模型的直接参数是通过实测数据获得的, 隐含参数是利用非线性最小二乘法拟合反求获得的。对模型的假设进行了验证, 并对模型的模拟效果进行了评估, 结果表明: 节间总鲜质量、树木叶总鲜质量、节间鲜质量、节间长度观测值和模型模拟值建立的回归方程的决定系数在0.78~0.91之间, 因此该模型较真实地反映了油松的结构和生长过程。提出的树木结构和生物量测量及编码方法, 可作为针叶树建立结构-功能模型的参照。     

作物模型区域应用两种参数校准方法的比较

区域模拟的目的是利用有限的空间数据模拟出产量等作物性状的时空变异规律.然而站点作物模型应用到区域范围时涉及到数据归一化、参数简化、模型的校准和验证等问题.利用CERES-Rice模型对作物模型在我国的区域应用进行了尝试并对部分参数进行了校准.首先利用田间观测数据在各实验点上对模型进行了详细的站点校准,以验证模型在我国的模拟能力;其次,以我国水稻种植区(精确到亚区)为单位,运用平均值和标准差(RMSE)两种方法进行了区域校准和验证,即找出能反映出品种空间差异的代表性品种参数集;然后分别运用两种方法的校准结果,模拟水稻产量和成熟期,并将模拟结果与实测值进行了比较.结果表明:区域校准能反映出水稻生育期和产量的时空变化规律,其中RMSE法较平均值法效果好.目前作物模型区域应用过程中还存在大量的误差来源,有待进一步研究.     

植物小肽信号生物学功能及其在作物改良中研究进展

作为植物体内一类重要的信号分子,小肽在飞摩尔(fmol)级的浓度下被相应的细胞质膜类受体激酶识别并结合,开启小肽-受体介导的细胞间信号转导过程,从而调控植物干细胞的生长与增殖,调节根、茎、叶、花和果实等多种植物器官的发育,协调植物响应生物和非生物胁迫等多种生理过程。随着研究的不断深入,越来越多的报道揭示了小肽在水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)、马铃薯(Solanum tuberosum)及番茄(Solanum lycopersicum)等多种作物农艺性状中的重要调控功能,暗示着小肽信号在作物遗传改良中的巨大应用潜力。本文系统总结了小肽-受体介导的信号转导模式在植物中的生物学功能及分子机制,重点综述了小肽在调控作物产量、品质和抗性等重要农艺性状中的研究进展,并讨论了小肽信号应用于作物育种改良的策略,最后提出了小肽研究的未来方向。     

快速徒手切片法观察谷子和水稻叶片显微结构

水稻是世界上一半以上人口的主食,且是禾本科植物分子生物学研究的模式植物。谷子是狗尾草属植物,是我国北方重要的杂粮,是典型的C4植物,谷子与水稻基因组共线性很高。对谷子和水稻两种作物的对比研究能够对研发C4水稻提供理论依据。突变体库是研究功能基因组学的重要材料,目前对突变体库的构建技术已经很成熟,但是对目的突变体,尤其是对解剖学方面的突变体材料筛选主要方法是进行石蜡切片,该过程费时费力。本研究旨在改进徒手切片方法对材料进行预筛选,能大大缩减工作量,提高工作效率,该方法得到结构完整、清晰的水稻和谷子叶片徒手切片。     

赤霉素生物合成与信号传递对植物株高的调控

植物株高是影响作物产量和品质的重要农艺性状。赤霉素(Gibberellins,GAs)是调控植物株高的重要激素,GA相关株高基因的克隆与分子机制研究对于合理调控作物生长发育和农业生产具有极其重要的利用价值,在水稻、小麦等粮食作物育种中得到了广泛应用。为了促进GA在果树、花卉等园艺作物育种中的有效利用,文中在分子生物学水平上介绍GA生物合成和GA信号传递途径对植物株高的调控。     

水稻生长动态模拟研究进展

在查阅了国内外水稻生长动态模拟研究领域大量献的基础上,主要就气候变化对水稻生长的影响的模拟,水稻生产潜力的估算,生育期预测,氮肥的优化管理,水稻群体质量指标的模拟与优化以及水稻干物质生产模拟等6个方面的研究动态进行了综述。提出了水稻生长动态模拟模型研究和应用中存在的建模方法,参数确定和生产应用等3个方面的问题,最后对该领域今后的攻关内容进行了探讨,认为进一步研制和完善包括营养元素,病虫害在内的,以作物生理生态为基础的水稻生产系统综合性模拟模型,充分利用以信息技术为主体的现代科学技术,组织全国范围的协作试验以建立水稻品种参数数据库和研制估算水稻品种参数的数学方法,将水稻生长动态模拟模型和专家系统结合,组建水稻生产优化管理决策支持系统,是提高水稻生长动态模拟模型实用性的关键。     

机器学习方法在植物基因组信息预测中的研究现状

随着高通量测序技术的飞速发展,植物基因组学研究目前已经积累了海量多组学数据。因此如何开发和改进相关处理软件工具,从而有效利用这些海量数据发掘有用的生物学信息,成为当下亟需解决的重要科学问题。其中机器学习方法凭借其显著的预测、分类、数据挖掘和集成能力,在此领域受到广泛关注。本文系统综述了不同类型机器学习方法的基本原理和流程,以及这些方法在植物基因组功能预测中的研究进展,重点总结了机器学习模型在植物分子相互作用预测、重要功能位点预测、功能注释、作物育种等方面的应用成果,并展望了该领域未来的发展方向和应用前景。本文有助于植物研究者快速了解和应用机器学习方法,从而推进植物遗传相关机制的研究和作物性状改良。     

水稻转基因技术的现状及在育种上的应用

近十几年来,随着分子生物学的飞速发展,人类对植物基因的结构、功能和表达有了较为清晰的了解,分子生物学对作物育种的促进作用越来越明显。与植物基因组的研究、ＲＦＬＰ和ＰＣＲ等辅助选择手段相比较,转基因技术以其把外源基因主动导入、定向改造植物的优点日益为世人所瞩目转基因技术使基因可以在植物、动物、微生物之间相互转移,克服了物种间的隔离,已成为一种新的育种手段。     

转基因植物中外源基因的遗传学行为

１９８４年,首次利用农杆菌Ｔｉ质粒将外源基因导人烟草获得成功［１」,随后,转基因禾本科作物在水稻上也获得了成功［２,３］。随着各种遗传转化技术的创立与改进,近十几年来,在许多作物上都获得了转基因植株。植物遗传转化技术在基础研究和应用研究中的价值得到了很大体现。尤其是在应用研究上,植物遗传转化技术与常规的育种技术相比,它以超越种间隔离的特点吸引了广大的分子育种家投入到这方面的研究。迄今为止,许多有应用前景的基因已导入到双子叶植物和单子叶植物,并有少量转基因植物已释放到大田应用［４,５］。我们实验室…     

ISAAA信息

植物育种专家利用全基因组选择方法改良作物品种在美国康乃尔大学植物育种与遗传学系,美国农业部农业研究局研究人员Mark Sorrells和Jean-Luc Jannink开     

驯化对作物微生物组多样性和群落结构的影响及作用途径

植物与共存微生物的相互作用对植物的生长、发育、健康等具有重大影响。人类驯化导致现代作物品种与其野生祖先在生理遗传特性、生长环境等方面存在明显差异, 这必然会影响作物与其微生物组的相互作用。理解驯化对作物微生物组的影响及其作用机理, 是充分应用微生物组进行作物改良或人工育种的重要理论基础。结合课题组前期研究基础, 该文综述了驯化对作物地下和地上部分细菌和真菌(尤其是益生菌和病原菌)群落组成和多样性影响的研究现状; 并结合驯化对作物植株形态、根系构型、根系分泌物等生理特征以及生长环境的影响, 分析了驯化塑造作物微生物组的作用途径, 提出了该领域值得重点关注的研究和发展方向。     

中国水稻遗传学研究进展与分子设计育种

我国是一个农业大国,水稻是保障我国粮食安全和实现农业可持续发展的主粮作物.经过几十年的努力,我国科学家在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了瞩目的成就,特别是在水稻复杂农艺性状基因解析方面取得了一系列重要的原创性研究成果,开创了以水稻为模式作物研究复杂性状基因调控网络的新领域.随着水稻功能基因组学的发展,我国科学家率先践行了分子设计育种理念,为培育高产、优质、抗逆、营养高效利用的"绿色超级稻"提供了有效的策略,对于确保我国粮食安全具有重要的意义.     

主要禾谷类作物比较基因组学研究策略与进展

随着拟南芥、水稻等模式植物基因组测序计划的完成, 比较基因组学作为一门新兴学科, 近年来发展迅速, 为植物基因组的进化、结构和功能研究开辟了新的途径。文章综述了比较基因组学在作物比较遗传作图、基因结构区域的微共线性、ESTs和蛋白质水平的比较以及基于比较基因组学的基因和QTL的克隆等方面内容与研究进展, 分析了不同水平上比较基因组学研究策略的原理、特点、可行性, 以期为利用模式生物的基因和基因组数据、采用比较基因组学策略克隆作物重要性状功能基因、阐明基因组结构与进化提供帮助。     

PRNs基因家族研究进展

Pirins（简称PRNs、PIRs）是含有Cupin结构域的基因家族,属于功能各异的Cupin超家族成员之一。PRN蛋白的N端结构域含有金属离子结合位点,在原核和真核生物中高度保守。人hPRN可作为转录因子辅因子和氧化还原感受器参与癌症发生过程,是癌症治疗的潜在靶点。植物PRNs基因家族一般含有多个成员,其生物学功能尚未得到深入研究。概述了PRNs蛋白的基本结构及其生化特征,并综述了PRNs在人、微生物和植物中的生物学功能,以期为进一步解析水稻等作物中PRNs的功能提供一定线索,并为基因编辑等生物育种技术改良作物提供新的靶点。     

植物细胞核雄性不育相关bHLH转录因子研究进展

雄性不育广泛存在于种子植物中。植物雄性不育不仅是植物生殖发育研究的重要内容,同时也可作为杂种优势利用的有效工具,因而具有重要的理论和应用价值。bHLH转录因子家族是植物中成员最多的转录因子家族,在植株的整个生长发育过程中起着重要的调控作用。本文介绍了拟南芥、水稻、玉米等几种重要模式植物bHLH转录因子调控雄蕊发育的作用机制,并重点阐述其功能异常引起细胞核雄性不育的分子机制,以期为作物育种与理论研究提供参考。