水稻抗非生物逆境功能基因的发掘

水稻遭受的非生物逆境包括干旱、淹涝、盐害、低温、高温等。非生物逆境抗性有着复杂的遗传和分子基础,解析水稻非生物逆境抗性的机制将有助于抗逆新品种的培育。抗逆性受到很多小效应遗传位点的控制,成百上千个与形态和生理响应以及发育相关的基因和抗逆性相关。尽管在水稻中已鉴定了很多抗逆相关基因,但直接利用抗逆基因进行水稻抗逆遗传改良的成功例子还非常少。最近的抗逆基因功能研究发现,很多基因在形态和生理水平响应或调控不同的逆境,这为理解水稻复杂的抗逆机制提供了新的线索。现简要概述了近年来水稻主要非生物逆境抗性相关基因分离和功能鉴定方面的研究进展。     

水稻红莲型不育系雄性配子发育过程中线粒体功能基因转录本的编辑位点研究

RNA编辑普遍存在于高等植物线粒体中,是线粒体产生功能蛋白所必不可少的过程。以红莲(HL)型水稻细胞质雄性不育系粤泰A、保持系粤泰B及杂种红莲优6四分体时期的花药、单核花粉和二核花粉为材料,研究了线粒体功能基因———atp6、coxⅡ及嵌合基因orfH79转录本的编辑位点。结果表明,atp6转录本的编辑能力明显受到恢复基因的影响。atp6转录本在不育系中不被编辑或部分编辑,而在引入了恢复基因的杂种一代中,其编辑能力均大幅提高。coxⅡ转录本在3个材料中编辑状态没有差别,而嵌合基因orfH79在各个材料中均不被编辑。由此推测,红莲型水稻细胞质雄性不育与atp6转录本编辑能力的基本丧失紧密相关。     

高通量分析技术在资源微生物及功能基因发掘中的应用

随着新的微生物资源不断被发现以及微生物基因组测序数据的积累和完善,目前研究重点和难点是如何从大量数据中快速发现和鉴定与微生物重要表型相关的功能基因,这就需要高通量的分析研究手段,主要涉及建库和筛选两个主要技术单元。其中,建库是指构建能够覆盖微生物全基因组的突变或干扰文库,所涉及的技术包括宏基因组、转座子插入突变、RNA干扰(RNA interference,RNAi)、反转录子文库重组工程(retron library recombineering,RLR)、CRISPR抑制(CRISPRi)和CRISPR激活(CRISPRa)等。筛选则是通过某种胁迫压力来促使文库菌群的差异化生长,并结合高通量测序全面发掘与特定表型相关的功能基因,从而为后续研究提供有效信息。本文对功能基因组学研究中现有的高通量分析技术进行了梳理、总结和展望,以期为这类技术方法的拓展、优化以及应用提供参考。     

没有雄性基因的小鼠胚胎也能发育成熟

小鼠胚胎可以不需要从雄鼠得到遗传物质发育为成鼠。这个还没有发表的惊人结果,是从两位遗传学前线的知名研究人员那里来的,它打乱了现行的胚胎发育理论,而且可能导致更深入地了解雄性精子在胚胎生存及发育中的作用。     

水稻产量性状的功能基因及其应用

水稻产量是一个复杂的农艺性状,由单株有效穗数、每穗实粒数和粒重三要素决定。自参考基因组序列释放之后,水稻产量的遗传基础研究取得较大进展。产量相关基因图位克隆获得重大突破,一大批产量相关的主效QTL得到克隆,产量形成的分子机制正在逐步得到解析。同时,相关基因功能标记的创建大大提高了产量定向改良的效率。现综述水稻产量功能基因组研究进展。     

中国对虾雄性生殖系统的结构及发育

本文较详细地叙述中国对虾雄性生殖系统的结构,与以前作者描述的有异。其精巢为分叶状;输糟管中段和分泌管道共处于同一圆管之内;生殖管道上皮多有分泌功能。在一次发育期中精子的发生大约持续两个月,产生的精子量大;雄虾具有多次交配的能力。     

水稻表皮毛发育相关基因研究进展

表皮毛作为大多数陆生植物表面的常见结构,不仅增强了植物抵抗干旱、紫外线和病虫害等不良环境因素的能力,其发育形成过程更是研究植物细胞命运分化的重要模型,因此对表皮毛发育调控机制的研究具有重要意义.目前,模式植物拟南芥表皮毛发育的一些关键基因已被克隆,表皮毛发育的调控机制也逐渐明了.但是有关水稻表皮毛发育机制的研究很大程度...     

水稻OsYDA基因调控气孔发育的功能分析

气孔是植物特化的表皮结构,在植物蒸腾过程和与外界气体交换过程中起到重要作用。拟南芥YDA（AtYDA）是MAPK级联信号途径中的一种激酶（MAPKKK4）,它在叶片气孔的发育过程中起着负调控的作用。AtYDA功能缺失导致叶片气孔显著增加,而表达组成型激活形式的AtYDA（ΔN-YDA）则会导致表皮产生无气孔表型。本研究克隆了水稻中与AtYDA同源的2个基因OsYDA1和OsYDA2。在拟南芥中过量表达这2个基因都导致了叶片气孔密度的减少和叶片失水速率的降低。而表达ΔN-OsYDA1和ΔN-OsYDA2的转基因植株则呈气孔系数下降的表型。这表明OsYDA与AtYDA在调控气孔发育的功能上具有保守性。     

水稻光感雄性核不育基因的研究与利用

导致植物雄性不育的原因十分复杂,既有基因的作用,也有染色体畸变,细胞质因子以及不利环境因素的影响,但光周期与育性相关性只在极少数植物中有过报道。1973年,湖北省石明松等人在单季晚粳稻农垦58中发现了一株天然雄性败育株。这一天然不育株在长日照下表现为不育,短日照下则表现为可育,首次发现了水稻雄性不育性同光周期之间的关系,这种不育性基因已被有关专家命名为“光感雄性核不育基因”。光照实验表明这一自然突变不育株在长光照下表现为不育,在短光照下则表现为可育。温度对不育度的影响不显著,因此可以排除温度对这种不育特性的影响,即排除“温敏”的可能性。进一步实验指出,抽穗期前15天的日照时数与结实率的相关性达极显著水平,表明     

水稻株型功能基因及其在育种上的应用

株型是与水稻产量密切相关的重要农艺性状,开展水稻株型功能基因组研究具有重要的现实意义。随着水稻全基因组测序工作的完成,在水稻株型形成的分子机理研究方面取得了一系列重大研究进展。现简要回顾株型的研究历史,分别从株高、叶型、分蘖数目、分蘖角度和穗型方面简要概述在水稻株型形成的分子机理方面取得的研究成果,并简要介绍水稻株型功能基因在育种上的应用情况。     

基因印记的功能及应用

基因印记是体细胞来源于不同亲代的一对等位基因发生的差异性表达,即机体仅表达来自亲本一方的等位基因,而另一方不表达或很少表达。该文主要对印记基因的特征、功能和应用前景进行了简单阐述,表明印记基因有重要应用价值而且极有希望成为新的家畜改良和育种工具。     

控制水稻叶绿体发育基因OsALB23的定位

叶绿体的正常发育是高等植物进行光合作用的前提条件。通过电镜观察,我们发现水稻白化突变体Osalb23的叶绿体发育缺陷,内部缺少正常类囊体片层结构。遗传学分析表明该突变体属于单位点隐性突变。利用图位克隆的方法,我们将基因定位于水稻第二条染色体分子标记R2M501和R2M502之间约280kb范围内。通过生物信息学软件预测,这段区间包括6个叶绿体蛋白基因。     

一个水稻双功能激酶基因的克隆及特征

从水稻中分离克隆出一个双功能激酶（OsSTY）基因,它编码一个含417个氨基酸的蛋白,其分子量为45926Da,等电点为7．689。OsSTY参与多种胁迫条件下的信号传导途径。低温或高温（4℃和37℃）处理后,OsSTY激酶的表达显著提高。机械损伤、水杨酸、乙烯等处理也促进该基因转录。另外,0sSTY基因在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）ste7基因缺失株（ste7／ste7）中的异源表达能够抑制该菌株在氮源饥饿条件下假菌丝生长的缺陷。Ste7是酿酒酵母的一个丝氨酸／苏氨酸／酪氨酸双功能激酶,它与OsSTY的激酶功能域有32％的同源性和50％的相似性。这揭示出OsSTY激酶能够校正,至少能部分地校正酿酒酵母ste7基因缺失株的假菌丝生长缺陷。     

水稻OsRPK2基因的克隆及功能初步鉴定

类受体蛋白激酶基因OsRPK1在水稻的抗逆信号传导中起着重要作用。本研究扩增获得与OsRPK1高度同源的OsRPK2基因,构建p1300:35S:OsRPK2过表达载体后转化拟南芥。对35S:OsRPK2纯合体拟南芥进行抗逆性分析表明,在盐、ABA、PEG胁迫下,OsRPK2过表达拟南芥萌发率都明显低于野生型拟南芥,其幼苗的根长生长和成株生长状况方面比野生型拟南芥表现出更为明显的受抑现象。生理检测表明,盐胁迫处理后,与野生型拟南芥相比,35S:OsRPK2转基因拟南芥中叶绿素含量下降更为明显,脯氨酸上升量较小,丙二醛含量上升更为明显,这些内在生理机制使得OsRPK2过表达拟南芥抗逆性明显下降。通过对35S:OsRPK2拟南芥的qRTPCR检测发现,OsRPK2的过量表达使拟南芥抗逆信号通路下游的SAD、SOS3和FRY基因表达明显受到抑制,OsRPK2基因可能通过SOS和CDPK信号通路影响拟南芥的抗逆性。     

水稻功能基因图位克隆研究进展

图位克隆是建立在植物分子标记图谱之上的一种基因克隆技术。利用分子标记技术对目的基因进行精细定位,用与目的基因紧密连锁的分子标记筛查DNA文库,构建包含目的基因区域的物理图谱,通过染色体步移等方法找到包含目的基因的克隆,再通过遗传转化试验对目的基因进行功能验证。介绍了基因图位克隆的研究技术原理与技术环节,并对近年来水稻功能基因图位克隆研究进展进行了综述。     

MADS-box基因在植物发育中的功能

MADS-box基因是一类序列特异的调节基因家族,是同源异型基因。它编码的蛋白质是一类转录因子,在植物的发育尤其在花器官的发育调控中起作用。文章介绍MADS-box基因调控植物开花的作用模式、MADS-box基因间的相互调控以及MADS-box基因功能的研究进展。     

中华鳖Amh基因的克隆、表达及在雄性分化中的功能初探

为了阐明Amh基因在中华鳖雄性性别分化中的调控作用,本研究对Amh基因进行cDNA序列克隆和表达分析,同时通过慢病毒介导的RNA干扰技术对Amh基因进行了功能验证.RACE结果显示,中华鳖Amh基因的cDNA序列全长为3233 bp,5'非翻译区为997 bp,3'非翻译区为834 bp,可读框为1401 bp,编码466个氨基酸.实时荧光定量PCR结果显示,在成体组织中,Amh基因在睾丸中高度特异性表达;在胚胎发育过程中Amh基因在性别分化启动前的第16期便开始呈现雄性特异性表达,并贯穿此后整个发育时期,而在雌性性腺中则维持非常低的表达水平.在芳香化酶抑制剂诱导的雌性向雄性性逆转胚胎性腺中Amh表达显著上升;在雌二醇诱导的雄性向雌性性腺中,Amh表达则显著下降.RNA干扰实验表明,Amh基因敲低后,ZZ(基因型雄性)胚胎性腺外形和组织结构明显雌性化,皮质区发育,而髓质区高度退化,出现雄性转雌性的性逆转现象;同时雄性分化相关基因Sox9表达下调,而雌性分化相关基因Cypl9al表达则急剧上调.上述结果表明,中华鳖Amh是雄性特异性因子,在早期雄性性别分化过程中是必需的关键基因,本研究为中华鳖性别决定机制研究奠定了基础.     

水稻雄性核不育研究进展

本文详细介绍了国内外对水稻雄性核不育的研究进展,指出了水稻雄性核不育基因对水稻雄性不育研究的重要性以及对水稻三系配套的重要性,并对水稻雄性核不育的研究前景做了展望。     

新型水稻黄单胞菌噬菌体资源的发掘与功能鉴定

由水稻黄单胞菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,简称Xoo)引起的白叶枯病是水稻种植过程中毁灭性的细菌病害,对我国经济和食品安全造成巨大威胁.施用抗生素和化学生物防治手段的防控效果并不稳定,且易污染环境,还存在食品安全问题.为了应对该病害不可预知的爆发,利用噬菌体防控水稻白叶枯病可以作为一种备选方案,以减少化学杀菌剂和抗生素的使用.本研究利用中国不同水稻产区的9株水稻黄单胞菌和模式菌株PXO99A为靶标,从32份土壤样品中分离到了15个高效的Xoo噬菌体单株,说明黄单胞菌噬菌体广泛存在于中国各地的土壤中.选取其中Xoo_sp8和Xoo_sp9,电镜观察确定其具有二十面体的头部和细长的尾部,为典型的有尾噬菌体.宿主谱检测分析发现Xoo_sp8和Xoo_sp9都可以感染除PXO99A以外的9株不同生理小种的水稻黄单胞菌,且在培养基条件下能有效抑制其生长.测定其基因组序列后,根据末端酶大亚基(large terminase subunit,terL)相似性建立其与已报道的不同细菌噬菌体间的系统发育树,发现这两株噬菌体都与已报道的Xoo噬菌体亲缘关系很远,为新型的Xoo噬菌体.本研究分离发掘了15个对Xoo高效感染的噬菌体,为利用噬菌体防控水稻白叶枯病相关杀菌剂产品开发提供了宝贵的种质资源,同时也提出了土壤环境是分离Xoo噬菌体的重要来源的观点.     

水稻黄绿叶基因的克隆及应用

进一步提高水稻产量，最大限度满足国家对食物安全的需求是水稻遗传育种的重大任务。水稻干物质产量的90％-95％来自光合作用。目前高产水稻光能利用率也仅1．5％-2．0％。理论上，植物光能利用率可达13．0％-14．0％，水稻理想的光能利用率应达3．0％-5．0％。因此，培育高光效的超高产品种是提高产量的主要途径之一。长期以来，水稻光合作用的相关研究大多停留在生理水平上，同时，传统的杂交育种手段在改良水稻光能利用方面至今尚未取得令人满意的结果，而叶色突变体是开展光合作用研究的理想材料。