水稻株高基因及其分子生物学研究进展

株高是水稻品种的重要农艺性状之一,植株过高容易引起倒伏而减产。近年来,随着研究手段的改进和水平的提高,在水稻株高基因的发现、定位、克隆及作用机理等方面的研究取得较大进展。本文介绍了国内外在该领域的研究进展概况。     

水稻株高构成因素的QTL剖析

利用水稻籼粳杂交 (圭 6 30× 0 2 42 8) F1 的花药离体培养建立的一个含 81个 DH家系的作图群体 ,对水稻株高构成因素 (穗长、第 1节间长、……、第 5节间长 )进行基因定位。DH群体中株高构成因素均呈正态分布。相邻的构成因素间呈极显著的正相关 ,而相距较远的构成因素间的相关较弱或不显著。采用 QTL(Quantitative trait lo-cus)分析 ,定位了影响株高构成因素的 6个 QTL:qtl7同时影响穗长和第 1、2、3节间长 ,qtl1 和 qtl2 同时影响第 4和第 5节间长 ,qtl1 0 a和 qtl1 0 b仅影响第 1节间长 ,qtl3 仅影响第 3节间长。采用 QTL 互作分析 ,检测到 19对显著的互作 ,每个构成因素受 2个或 2个以上的 QTL 互作对的影响。并且还发现 ,同一个 QTL 互作对可能影响不同的性状 ,以及一个 QTL 可以分别与不同的 QTL 产生互作而影响同一个性状或影响不同的性状 ,但总的看来 ,加性效应是主要的。这些结果揭示了株高构成因素间相关的遗传基础 ,在水稻育种中运用这些 QTL 将有助于对株高 ,以及对穗长和上部节间长度进行精细的遗传调控。     

高秆突变体Mh—1的株高遗传研究

Ｍｈ－１是从矮秆品种桂朝２号辐射诱变后代中产生的高秆突变体。用Ｍｈ－１与ｓｄ－１矮秆、非ｓｄ－１矮秆和普通高秆材料杂交,通过对Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３等世代以及测交后代的株高进行遗传分析,结果表明,Ｍｈ－１的高秆特性是由１对隐性抑制基因控制的,该抑制基因能调节ｓｄ－１基因的表达,而对由非ｓｄ－１基因控制的矮秆没有抑制作用,这一隐性抑制基因暂时被定名为ｉ－ｓｄ－１（ｔ）。还讨论了该基因的遗传学意义和可能的育     

水稻株高和抽穗期基因的定位和分离

利用241个重组自交系构成的群体,对水稻（Oryza sativaL.)株高和抽穗期进行基因定位,三年共定位到4个抽穗期的数量性状基因（QTLs)和4个株高OTLs,其中位于第7染色体C1023-R1440区间的QTL3年均可检测到,且效应大,同时影响株高和抽穗期。为了区分这个区间的QTL是一因多效还是紧密连锁的两个QTLs,从自交系群体里选取QTL区间来自明恢63,其他遗传背景与珍汕97高度相似的自交系RⅡ50,与珍汕97回交,获得含有363个单株的近等基因系BC1F2群体。考察株高和抽穗期。两个性状在群体里表现为双峰分布,它们的分离比符合期望的单基因盂德尔遗传分离比,BC1E2群体单株的株高和抽穗期基本表现为矮秆早抽穗,高秆迟抽穗,但是,6个单株表现相反的情况,以上结果证明,QTL能够作为盂德尔因子进行研究,在BC1F2群体里,株高和抽穗期是由单个基因控制的,第7染色体上是两个紧密连锁的基因分别控制株高和抽穗期。     

不同生育期水稻株高基因对GA3的敏感性及对内源激素含量的调节

水稻株高基因对GA3的敏感性在生育期间不一致,其中eui和sd1为全生育期敏感型;D53为苗期和分蘖期敏感型;Sd1和sds(t)为全生育期钝感型。矮秆基因型的GAs和IAA含量均低于高秆基因型,对GA3的敏感性与内源GAs含量的高低无关。苗期和分蘖期ZRs含量在高秆型中较高,而抽穗期则为矮秆型中较高。苗期ABA含量与对GA3敏感性一致,而与植株高度无关,分蘖期和抽穗期的ABA含量在矮秆型中较高。     

水稻条纹病毒分子生物学及抗病基因的研究进展

水稻条纹病毒(rice stripe virus,RSV)是水稻条纹叶枯病的致病原。综述了国内外对水稻条纹病毒的基因组结构、复制、转录、功能特点及抗水稻条纹病毒基因研究等方面最新研究进展。     

辣椒株高遗传分析

以辣椒矮秆自交系B9431（P1）和高秆自交系‘吉林长椒’（P2）为双亲,构建P1、F1、P1、B1、B2和F2 6个家系世代群体,应用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对该6个世代群体株高进行多世代联合分析,结果显示：株高遗传符合1对主基因＋多基因遗传模型,高秆对矮秆表现为不完全显性,F1代株高的势能比值为0．39,显性程度为0．91。B1、B2和F2群体主基因遗传率分别为20．35％、17．20％和35．29％,多基因遗传率分别为5．08％、19．75％和0;主基因效应表现为负向加性效应,其值为-6．43,显性效应为0;多基因加性效应值和显性效应值分别为-8．89和9．77。研究还表明,主基因与多基因间的基因效应存在一定差异,主基因加性效应值相当于多基因加性效应值的72．33％,主基因无显性效应,显性效应是由多基因控制遗传。     

水稻蜡质基因及其利用研究进展

简要介绍了水稻蜡质基因的等位基因位点及其表达特性。并从蜡质基因第1内含子核苷酸和蜡质基因剪切方式以及蜡质基因相关的顺式作用元件与反式作用因子等方面阐述了水稻蜡质基因表达调控,还概述了水稻蜡质基因的分子标记辅助选育方面的研究。从近年来的报道显示,利用反义RNA技术抑制水稻内源蜡质蛋白的表达是目前蜡质基因应用研究的主要方向。关于蜡质基因的研究,在其它作物中也都有报道。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa21的分子生物学研究进展

由黄单胞杆菌水稻致病变种Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)引起的白叶枯病是水稻重要细菌性病害之一。迄今,已有7个水稻白叶枯病抗性基因被克隆。Xa21是第一个被克隆的白叶枯病抗性基因,因具有广谱抗性而受到广泛的关注。对Xa21的发现、定位及克隆、表达特征、编码产物XA21的生化特性、作用与调控以及XA21介导的免疫反应模式等方面的研究结果进行综述,并对今后的研究方向进行展望。     

应用RFLP标记分析水稻株高与分蘖的遗传相关性

供试材料为高杆少分蘖梗稻品种Palawan与半矮杆籼稻品种IR42杂交F₂代.F₂株高与分蘖数呈正态分布.株高与分蘖数呈显著(P<0.01)负相关.104个分布于12条染色体的RFLP标记基因型之间表型平均值正交比较和分子标记区间作图分析结果表明,染色体1半矮杆基因位点sd-1附近有隐性加性效应,部分显性效应,和超显性效应的株高数量性状位点(QTLs).与其连锁的分子标记顺序为RG690-RZ730-RG381-RG801.另一个影响株高的显性加性QTL位于染色体2RZ166-RG157之间.影响分蘖数两个加性显性QTLs位于染色体4RG91-RZ656之间和染色体12RG457-RG241A之间.RG801与RG264(染色体6)位点之间具有显著(P<0.001)的加显与显加交互效应.     

赤霉素信号转导的分子生物学研究进展

近年来在拟南芥、水稻等模式植物中对赤霉素信号转导途径进行了广泛的研究,主要是通过对赤霉素相关突变体的生理及分子生物学研究,鉴定出一些介入赤霉素信号转导途径的重要基因,并根据相应蛋白的特征结构域,推导了它们的功能．利用双突变体分析相关基因,提出了赤霉素信号转导途径的基本机理,但植物激素的网状交互调控机制仍需进一步研究．     

植物基因表达转录分析中内参基因的选择与应用

管家基因能够在生物体细胞中表达和不断地被转录,对于维持细胞功能发挥重要作用,并在细胞中组成型稳定表达。随着基因表达研究的深入,发现许多管家基因的表达也受到不同程度的调控。选择合适的管家基因作为内参对于准确定量分析目标基因的表达水平至关重要。通过对植物基因表达研究中常用的内参对照基因的表达特性,综述了可以筛选作为内参对照基因的标准和条件的验证。     

植物角质层蜡质合成与调控的分子生物学研究进展

角质层覆盖于陆生植物的地上部分。沉积于其表面的外角质层蜡质组成了植物与外部环境之间的屏障。蜡质的合成是由大量酶类协同作用的结果,又是一个积极可调控的过程。综述了近年来角质层蜡质合成与调控的分子生物学研究进展,包括突变体筛选、基因克隆和鉴定,以及功能基因组学研究等三方面,并对植物蜡质代谢基因克隆鉴定中存在的问题进行了探讨。     

硒蛋白的分子生物学研究进展

已有35种硒蛋白被分离和表征,但许多硒蛋白及其功能仍未完全阐明.硒半胱氨酸(Sec)作为参入蛋白质的第21种氨基酸,由硒蛋白mRNA上的UGA编码.在原核生物,Sec参入硒蛋白的复杂机制已经较为明确,需要四种基因产物（SELA、SELB、SELC和SELD）和一个存在于硒蛋白mRNA上的被称为Sec插入序列(SECIS)的茎环(stem loop)样二级结构.在真核生物,硒蛋白生物合成途径可能在SECIS的结构和位置、特异的延伸因子及其他RNA-RNA或RNA-蛋白质因子之间的相互作用等方面与原核生物不同.另外,哺乳动物硒蛋白mRNA上的UGA翻译为Sec的过程低效,特定位点的UGA密码子不同功能(终止密码和Sec密码)的调控可能是硒蛋白表达低效的关键.     

光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用

光激活荧光蛋白是指用特定光照射时,其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性,可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质,并从多个方面对其应用进行了概括,包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显微镜中的应用等,且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。     

光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用

光激活荧光蛋白是指用特定光照射时, 其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性,可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质, 并从多个方面对其应用进行了概括, 包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显微镜中的应用等, 且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。     

玉米株高和穗位高的遗传基础与分子机制*

株高和穗位高是玉米重要育种性状,直接影响植株的养分利用效率及抗倒伏性,进而影响玉米产量。玉米株高和穗位高属于典型数量性状,目前通过数量性状位点(quantitative trait loci mapping,QTL)定位和全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)等方法已挖掘到较多相关遗传位点,通过QTL精细定位及利用突变体克隆了一些调控株高和穗位高关键基因。但是由于各研究组所利用的群体类型和大小、标记类型和密度以及统计方法不同,所鉴定QTL差异较大,单个研究难以揭示玉米株高和穗位高遗传结构。早期QTL定位的结果多以遗传距离来展示,不同时期GWAS研究所使用参考基因组版本不同,这进一步增加了借鉴和利用前人研究结果的难度。首次将目前已鉴定株高和穗位高遗传定位信息统一锚定至玉米自交系B73参考基因组V4版本,构建了株高和穗位高性状定位的一致性图谱,并鉴定出可被多个独立研究定位的热点区间。进一步对已克隆玉米株高和穗位高调控基因进行总结与分类,揭示株高和穗位高性状调控机制,对深度解析株高和穗位高遗传结构、指导基因克隆和利用分子标记辅助选择优化玉米株高和穗位高性状均具有重要意义。     

水稻叶绿素合成缺陷突变体及其生物学研究进展

叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素,叶绿素合成缺陷突变是一类明显的性状突变,其在理论研究和实际应用方面均具有重要的意义。本文介绍了国内外在水稻叶绿素合成缺陷突变体的发掘、作用机理及其基因定位等方面的研究进展。     

转录组学平台技术及其在植物抗逆分子生物学中的应用

不利的环境条件是影响作物产量和生态环境的重要因素之一.植物抗逆分子生物学的研究是植物学领域的研究热点之一.转录组学与蛋白质组学技术是筛选抗逆基因以及揭示植物抗逆分子机制的主要技术.综述主要的转录组学平台技术的原理、特点及其在植物抗逆分子生物学中的应用.总结植物抗逆分子生物学研究面临的问题并对发展前景作出展望.