干旱胁迫下表观遗传机制对转C4型PEPC基因水稻种子萌发的影响

为探究干旱胁迫下表观遗传机制对高表达玉米(Zea mays) C₄型PEPC转基因水稻(Oryza sativa)种子萌发的影响, 以转C₄型PEPC水稻(PC)和野生型水稻Kitaake (WT)为试材, 采用10% (m/v)聚乙二醇6000 (PEG6000)模拟干旱条件, 通过单独和联合施用PEG6000、DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5azaC)和可变剪接抑制剂大环内酯类(PB)进行种子发芽实验, 测定种子活力、萌发过程中可溶性糖和可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性以及PEPC、糖信号相关基因和部分剪接因子基因的表达。结果表明, 0.25 µmol·L^-1PB处理对2种供试水稻在干旱条件下种子萌发均表现出显著抑制作用, 使干旱条件下种子萌发过程中可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及可溶性蛋白含量均有所下降, PB也抑制糖信号-蔗糖非发酵1 (SNF1)相关蛋白激酶(SnRKs)家族和剪接因子丝氨酸/精氨酸富集蛋白家族(SR proteins)相关基因的表达以及α-淀粉酶的活性, 但对PC的抑制作用小于WT。5 µmol·L^-15azaC处理对干旱条件下种子萌发的效果与可变剪接抑制剂相反。5 µmol·L ^-1 5azaC联合PEG6000干旱处理部分减缓了干旱对水稻种子发芽率的抑制作用, 使供试材料发芽率升高, 表明DNA甲基化和可变剪接机制参与了水稻芽期干旱耐性, 其中对PC的作用更大。     

干旱条件下外源蔗糖对高表达玉米C4型pepc水稻种子萌发的影响

为揭示外源蔗糖参与干旱胁迫下高表达转玉米C₄ 型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)基因(C₄ pepc)水稻(简称：PC)种子萌发的生理机制,该研究以 PC及其未转基因野生型受体‘Kitaake’(简称：WT)的种子为材料,研究外施不同浓度蔗糖联合模拟干旱(10% PEG 6000)处理下,其种子发芽参数、总可溶性糖及可溶性蛋白含量、蔗糖非发酵1 (sucrose nonfermenting 1, SNF1)相关蛋白激酶(SNF1 related protein kinase 1s, SnRK1s)基因以及PEPC基因表达等参数的变化。结果表明：(1)PEG 6000模拟干旱处理均显著抑制两材料发芽,但明显促进胚根的生长;外施蔗糖则呈现浓度效应,高浓度蔗糖(>150 mmol·L^-1)进一步加剧了干旱对发芽的抑制效应,而低浓度(<30 mmol·L^-1)则可缓解干旱的抑制,但与WT(<30 mmol·L^-1)相比,促进PC水稻萌发的外施蔗糖浓度(<6 mmol·L^-1)更低,且各处理的发芽表现与其α 淀粉酶活性的动态表现一致。(2)与WT相比,外施3 mmol·L^-1蔗糖联合干旱处理下,显著提高了PC种子的发芽率,且伴随PC内源蔗糖含量、总可溶糖和可溶性蛋白含量显著增加;且外施3 mmol·L^-1蔗糖使PC中内源C₃ pepc基因表达下调,而外源导入C₄ pepc基因表达显著增加。(3)与WT相比,干旱处理下外施3 mmol·L^-1蔗糖,PC的糖信号相关基因SnRKs亚家族基因(包括SnRK1s：OsK1a OsK24 OsK35和SnRK2s:SAPK6)的表达也显著增加。研究发现,外施低浓度蔗糖通过上调PC水稻种子中可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强SnRK1s亚家族基因和外源C₄ pepc基因的表达,提高了α 淀粉酶活性,从而缓解了干旱胁迫对PC种子萌发的抑制。     

栽培稻旱胁迫叶片相关性状的遗传解析

利用籼稻窄叶青8号(ZYQ8)和粳稻京系17(JX17)衍生的加倍单倍体(DH)群体127个株系,2002年在杭州采用田间断水法栽培,在水分胁迫下,对叶片的卷叶、相对含水量和电导率3个性状进行了评价和QTL分析。结果表明,3个性状在DH群体中均存在双向超亲分离,接近正态分布,受数量性状基因的控制;检测到影响这些性状的6个QTL,其中卷叶3个(qLR—1,qLR—5和qLR—11)、相对含水量2个(qRWC—1和qRWC—6和电导率1个(qERC—6）。旱胁迫时,目测卷叶方便易行,适于对大批品种或资源筛选,对抗旱栽培稻品种的筛选和利用具有一定的指导意义。     

外源海藻糖增强高表达转玉米C4型PEPC水稻耐旱性的机制

为揭示海藻糖(Tre)调控转玉米(Zea mays) C4型PEPC基因水稻(Oryza sativa) (PC)的耐旱性机制,以PC及其野生型Kitaake (WT)为材料,通过水培试验,研究了Tre和12% (m/v)聚乙二醇(PEG)单独或联合处理对水稻生理生化特性的影响。结果表明,Tre处理可促进PC和WT水稻...     

转反义OsRACK1基因增强水稻抗旱能力

RAC1是一种多功能支架蛋白,广泛参与植物生长发育过程的调节。利用反义RNA技术抑制水稻（Oryzasativa）RACK1基因的表达,分析了RACK1基因在响应干旱胁迫中的功能。采用实时定量PCR对获得的转基因植株的RACK1基因表达进行分析,结果表明转基因水稻RACK1基因表达受抑制程度达到50％左右。与非转基因水稻（对照）相比,转基因水稻耐干旱能力强,膜脂过氧化程度低且丙二醛的含量少,SOD活性高。这些结果表明,RACK1蛋白负调节水稻对干旱胁迫的耐受过程,并且这种调节作用在很大程度上与植株体内的氧化还原系统有关。     

缺磷条件下不同水稻品种磷素吸收特性的研究

缺磷条件下,供试粳稻品种植株的单株鲜重、干重、全磷含量和单株磷累积量等具有较大差异,从中筛选出磷高效品种TP309和优质8号,其中TP309较磷低效品种早88-1的全磷含量和单株磷累积量分别增加37.50%~40.00%和82.76%~102.00%。单株根数、平均根长和根系体积与单株磷素吸收量的相关程度较小,光合速率(Pn)、叶片可溶蛋白含量和叶片可溶性糖含量均表现为随着吸磷量的增加而不断增大。     

脱落酸对水稻种子萌发及相关基因表达的影响

植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)调控着植物发育过程中的许多重要事件。实验以水稻(嘉育948)种子为材料,通过3种不同的外源ABA处理方法,观察萌发过程中根和芽的生长变化。结果表明,外源ABA对水稻种子的萌发率没有明显的影响,而对种子萌发过程中根和芽的生长速率具有显著的抑制作用(1A3A和1N3A);外源ABA对种子萌发过程中的抑制作用可部分逆转和恢复(1A3N);种子在低浓度的ABA中浸泡1d后再萌发,对根的生长有轻微的促进(1A3N)。通过RT-PCR和Northern杂交分析了水稻促有丝分裂原蛋白激酶5(OsMAPK5)、水稻酪蛋白激酶I1(OsCKI1)和β-葡糖苷酶2(BGLU2)3个基因在水稻种子萌发过程中(1A3A)转录水平上的表达差异,发现ABA抑制了这3个基因的表达,同时也影响了它们在根和芽中的表达模式。     

逆境诱导水稻谷胱甘肽合成酶基因的表达研究

用RACE方法获得了全长的水稻谷胱甘肽合成酶(GS)基因的cDNA,并命名为OsGS(GeneBankaccession No.:AY453405)。该cDNA全长1 892 bp,编码一个由540个氨基酸组成的多肽,预测其氨基端(N端)含有一段定位叶绿体的信号肽。比较水稻基因组定位结果表明OsGS基因位于水稻12号染色体短臂上,转录区全长6 321 bp,由12个外显子和11个内含子组成。通过RT-PCR对OsGS在水稻正常生长条件和逆境条件下的表达进行了研究。结果表明,在正常生长条件下,OsGS在水稻幼苗的根和叶以及抽穗期水稻的根中表达;但不在抽穗期水稻的叶、茎和幼穗中表达,这显示OsGS在水稻中的表达具有发育和组织特异性。利用抽穗期水稻的叶片为材料,经高温、干旱和重金属逆境处理后,OsGS在抽穗期叶片中的转录被诱导表达;而在盐、低温、伤害逆境下则不被诱导。在轻度和中度干旱胁迫4 h后OsGS基因可被诱导表达。外源ABA处理也能够提高OsGS的转录水平,这显示OsGS可能是依赖ABA信号途径的环境胁迫诱导基因。     

杂草稻落粒粳的抗逆境特性研究

杂草稻落粒粳（Oryza sativa）发生在我国辽宁丹东.落粒粳植株明显高于当地大多数栽培品种,颖果呈中长型,成熟后容易掉粒;果壳稻草色或黄间黑灰色,小穗无芒或有芒,芒长4～12 cm;颖果千粒重235 g,种皮桔红色.落粒粳种子在13～38 ℃条件下的发芽率均大于88%,水层2.5～10 cm处理,落粒粳植株干重减少50%～69%.在幼苗期,落粒粳对无芒稗的各项影响因子均明显大于化感潜力品种I-kung-pao,表明落粒粳无化感作用.落粒粳可以忍耐0.5%的盐碱.     

不同氮素形态及水分胁迫对水稻苗期水分吸收、光合作用及生长的影响

采用室内营养液培养,聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫处理、HgCl2抑制水通道蛋白活性的方法,在3种供氮形态下（NH4^＋-N／NO36-N为100／0、50／50和0／100）,研究了水稻苗期水分吸收、光合及生长的状况。结果表明,在非水分胁迫下,水稻单位干重吸水量以单一供NO3^--N处理最高,加HgCl2抑制水通道蛋白活性后,单一供NO3^--N、NH4^＋-N和NH4^＋-N／NO3^--N为50,50处理的水稻水分吸收分别下降了9．6％、20．7％和16．0％;但在水分胁迫下,单一供N03^--N的处理水分吸收量显著降低,低于其它2个处理,加HgCl2抑制水通道蛋白活性后,水分吸收量分别降低了1．0％、18．8％和23．5％。在2种水分条件（水分胁迫与非水分胁迫）下,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和细胞间隙CO2浓度等指标均以单一供NH4^＋-N处理最大,NH4^＋-N／NO3^--N为50,50处理次之,单一供NO3^--N处理最小。HgCl2处理结果表明,不同形态氮素营养能够影响水稻幼苗根系水通道蛋白活性。在2种水分条件下,NH4^＋-N／N03^--N为50,50处理的生物量（干重）均最大。本研究为水稻苗期合理施肥以壮苗提供了理论依据。     

外源CO和NO对水稻种子萌发过程中干旱胁迫损伤的缓解效应

选用水稻品种‘Ⅱ优128’种子为材料,以1.0μmol.L-1高铁血红素(Hematin,H)和200μmol.L-1硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)分别作为CO和NO供体,采用PEG-6000模拟干旱胁迫,研究外源CO和NO对干旱胁迫下水稻种子萌发和萌发过程中抗氧化能力的影响。结果表明:高铁血红素和硝普钠处理可以显著提高干旱胁迫下水稻种子的发芽率、芽长和根长;同时显著提高种子淀粉酶活性,显著增加其可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量;还不同程度地诱导增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性,同时降低质膜相对透性和丙二醛(MDA)含量。研究证实,外源CO和NO可通过调节渗透调节物质含量和保护酶活性来有效缓解干旱胁迫对萌发水稻种子造成的氧化伤害,促进种子萌发生长。     

CaPUB1, a Hot Pepper U-box E3 Ubiquitin Ligase,Confers Enhanced Cold Stress Tolerance and Decreased Drought Stress Tolerance in Transgenic Rice (Oryza sativa L.)

Abiotic stresses such as drought and low temperature critically restrict plant growth, reproduction, and productivity. Higher plants have developed various defense strategies against these unfavorable conditions. CaPUB1 (Capsicum annuum Putative U-box protein 1) is a hot pepper U-box E3 Ub ligase. Transgenic Arabidopsis plants that constitutively expressed CaPUB1 exhibited drought-sensitive phenotypes, suggesting that it functions as a negative regulator of the drought stress response. In this study, CaPUB1 was over-expressed in rice (Oryza sativa L.), and the phenotypic properties of transgenic rice plants were examined in terms of their drought and cold stress tolerance. Ubi:CaPUB1 T3 transgenic rice plants displayed phenotypes hypersensitive to dehydration, suggesting that its role in the negative regulation of drought stress response is conserved in dicot Arabidopsis and monocot rice plants. In contrast, Ubi:CaPUB1 progeny exhibited phenotypes markedly tolerant to prolonged low temperature (4°C) treatment, compared to those of wild-type plants, as determined by survival rates, electrolyte leakage, and total chlorophyll content. Cold stress-induced marker genes, including DREB1A, DREB1B, DREB1C, and Cytochrome P450, were more up-regulated by cold treatment in Ubi:CaPUB1 plants than in wild-type plants. These results suggest that CaPUB1 serves as both a negative regulator of the drought stress response and a positive regulator of the cold stress response in transgenic rice plants. This raises the possibility that CaPUB1 participates in the cross-talk between drought and low-temperature signaling pathways.     

辽宁省近15年的部分水稻主栽品种的简单重复序列(SSR)多态性分析

应用简单重复序列(SSR)标记方法对辽宁省近15年的14个大面积种植的水稻品种进行遗传多样性分析的结果表明,17对引物共产生43个位点,其中多态性位点17个,平均每对SSR引物检测到2.53个,占位点总数的39.53%。用Nei’s公式计算水稻品种间的遗传距离,并以算术平均非加权聚类(UPGMA)法进行聚类分析并结合系谱分析结果表明,辽宁省近15年的水稻主栽品种遗传多样性不够丰富,多数品种间的亲缘关系较近,欲进一步提高产量还需拓宽遗传基础。     

水稻响应缺铁的韧皮部汁液蛋白质组学分析

为鉴定水稻(Oryza sativa)响应缺铁的根冠长距离信号转导物质, 采用TMT标记技术分析了不同浓度铁处理下水稻韧皮部汁液的蛋白质组学变化, 共鉴定出206个差异蛋白, 其中54个蛋白表达丰度上调, 152个蛋白表达丰度下调。差异蛋白的KEGG通路分类主要包括激素信号代谢、谷胱甘肽代谢、碳代谢以及mRNA转运等代谢途径。此外, 对差异蛋白对应的生理指标进行测定, 发现激素、蔗糖、谷胱甘肽和转运蛋白等在缺铁条件下变化显著, 后续对这些差异蛋白的功能研究有助于揭示水稻响应铁素营养的长距离信号途径。     

水稻对重金属元素的吸收与分配机理的研究进展

20世纪以来,随着工业的快速发展及人口的大幅度增加,重金属在环境中快速地积累.水稻(Oryza sativa)作为我国最重要的粮食作物,稻田重金属污染不仅导致水稻生长发育受阻,产量下降,更为严重的是重金属在水稻体内大量累积,并通过食物链传递,危害人的健康,直接影响我国的粮食安全.本文就水稻对有毒重金属元素的吸收、运输和分配及其机理方面的最新研究进展进行综述,同时对今后的研究提出看法.     

低钾胁迫对水稻(Oryza sativa L.)化感潜力变化的影响

研究以国际公认的化感水稻P1312777和非化感水稻Lemont为供体,稗草（Echinochloa cru-galli L.）为受体,采用稻／稗共培体系,研究低钾胁迫对水稻化感潜力变化的影响及其机制。受体稗草的形态指标分析结果表明,低钾胁迫促使化感水稻P1312777对共培稗草的根长、株高和干重的抑制率均升高,增幅远大于非化感水稻Lemont。受体稗草生理生化指标分析结果表明,低钾胁迫下化感与非化感水稻对受体稗草保护酶系（SOD、POD、CAT）及根系活力的抑制作用增强,但化感水稻P1312777比非化感水稻Lemont的抑制程度大,且达极显著差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,低钾胁迫下,化感水稻P1312777根部与叶部中酚类代谢的关键酶——苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羟化酶、羟化酶、O-甲基转移酶的基因均上调表达,而非化感水稻根部相应酶均下调表达,叶部除苯丙氨酸解氨酶上调,其余酶也下调表达。而萜类代谢途径关键酶——HMG—CoA还原酶、角鲨烯合酶、单萜烯环化酶、倍半萜烯环化酶、二萜烯环化酶的基因,在两种水稻根部中呈现出相同或相似的表达方式（上调或下调）,即HMG—CoA还原酶上调表达,角鲨烯合酶、单萜烯环化酶、倍半萜烯环化酶、二萜烯环化酶下调表达;而在水稻叶部,非化感水稻Lmont相应酶基因表达方式仍然不变,化感水稻P1312777除了角鲨烯合酶下调表达,其余4个酶均上调表达。水稻根系分泌物中酚类物质的HPLC分析结果表明,低钾胁迫下,化感水稻P1312777根系分泌物中,所检出的酚酸类物质总量是正常营养条件下的2．30倍,而非化感水稻Lemont则是正常营养条件下的0．91倍。综合分析认为低钾胁迫下,化感水稻P1312777抑草能力增强主要是由于酚类代谢途径关键酶基因表达上调,导致酚类代谢途径旺盛,分泌出更多的酚类物质,进而破坏受体稗草保护酶系统,抑制了稗草的正常生长。     

授粉对水稻柱头蛋白质合成及钙离子富集的影响

应用非平衡等电聚焦和双向电泳技术,在不同水稻品种开花前后发育早期的雌蕊柱头中,发现两类5种电泳特性相似的主要多肽;在自交或杂交亲和授粉后并无明显变化;而在杂交不亲和授粉后,柱头中出现分子量为17．5kD,等电点为8．5的新带,可能与杂交不亲和授粉后的识别反应有关。在成熟柱头表面有大量钙离子富集,在幼嫩柱头表面却未发现;用成熟花粉强迫自交授粉,可诱导钙离子在幼嫩柱头表膜富集,说明钙离子的富集不但与柱头的成熟而且也与花粉的接触有关。     

水稻雄性不育恢复系明恢63的感光基因分析

水稻恢复系明恢63是中国应用面积最大、利用最广泛的恢复系。利用抽穗期感光性近等基因系EG0～EG7及ER～LR对明恢63进行的分析表明,明恢63在E1、E2、E3位点分别带有E1、e3、E3基因,在Se-1位点带无感光功能的Se-1^e基因。进一步用抽穗期QTL近等基因系NIL(Hd1)和NIL（Hd4)进行的研究表明,明恢63带有显性感光基因E1和无感光功能的Se-1^e基因,并推测明恢63带有能抑制E,基因表达的隐性抑制基因。认为籼型杂交稻抽穗期受不育系和恢复系感光基因及感光性抑制基因的共同作用。初步讨论了明恢63广适性的遗传基础。