水稻高产形成的分子生态学基础及其应用研究

介绍了10多年来在水稻产量形成的发育遗传及其分子生态学基础的研究成果,分析了传统上应用比较生理学研究作物高产形成的优点与不足,强调应积极引进其它学科的研究内容及其方法,深化对作物栽培科学问题的认识,提出了根据作物不同发育阶段的基因作用规律及其性质,研究制定相应措施。及时调控那些受显性遗传效应机制和加性效应基因与环境互作同向表达的性状是实现高产稳产的技术关键,认为这是作物遗传生态栽培学的主要特色与技术创新,并就作物栽培向分子栽培学的发展及其前景作了初步探讨。     

《水稻分子生态栽培学》书评

正《水稻分子生态栽培学》的出版.无疑对学术界同行是件好事.本书作者率先应用现代生物学理论与技术,研究作物栽培学科学问题.从水稻细胞质类型和核质互作角度研究了杂交水稻性状表达的遗传生态特性及其栽培调控策略,很好地回答了学术界争论的焦点问题;利用数量遗传方法构建了遗传群体,系统研究了水稻产量及其构成因素表现的遗传生态特性,并运用差异蛋白组学技术研     

书讯

正近日由福建农林大学林文雄教授撰写的《水稻分子生态栽培学》一书由福建科学技术出版社出版发行.本书作者在连续主持国家重点研发计划专项基金、国家自然科学基金和教育部博士点基金项目等研究的基础上,系统总结20多年科研成果的学术专著.该书将传统作物栽培学与现代系统生物学的理论与技术有机结合,创造性地运用植物分子生态学观点和方法来完善和发展作物栽培学     

生态基因组学研究进展

生态基因组学是一个整合生态学、分子遗传学和进化基因组学的新兴交叉学科。生态基因组学将基因组学的研究手段和方法引入生态学领域,通过将群体基因组学、转录组学、蛋白质组学等手段与方法将个体、种群及群落、生态系统不同层次的生态学相互作用整合起来,确定在生态学响应及相互作用中具有重要意义的关键的基因和遗传途径,阐明这些基因及遗传途径变异的程度及其生态和进化后果的特征,从基因水平探索有机体响应天然环境(包括生物与非生物的环境因子)的遗传学机制。生态基因组学的研究对象可以分为模式生物与非模式生物两大类。拟南芥、酿酒酵母等模式生物在生态基因组学领域发挥了重要作用。随着越来越多基因组学技术的开发与完善,越来越多的非模式生物生态基因组学的研究将为生态学的发展提供重要的理论与实践依据。生态基因组学最核心的方法包括寻找序列变异、研究基因差异表达和分析基因功能等方法。生态基因组学已广泛渗透到生态学的相关领域中,将会在生物对环境的响应、物种间的相互作用、进化生态学、全球变化生态学、入侵生态学、群落生态学等研究领域发挥更大的作用。     

水稻叶色基因克隆与分子机制研究进展

叶色突变体是研究水稻光合作用、叶绿素合成与降解及其生长发育调控机制的重要材料,而且在水稻杂交制种、提高生物量等方面具有较高的实际应用价值。目前,超过120个水稻叶色相关基因被克隆,分布在水稻12条染色体上,其中第3号染色体克隆的基因最多。水稻叶色调控机制涉及多个调控途径,包括色素生物合成与降解、质体转录复合物、转录后修饰、核质信号转导、叶绿体蛋白酶以及转录因子与表观遗传。本文从水稻叶色遗传机理与基因克隆、分子调控机制及其在水稻育种上的应用进行了总结与展望,以期为水稻高光合育种及挖掘适用于杂交制种的水稻叶色种质资源提供依据。     

水稻化感作用及其分子生态学研究进展

综述了近年来国际上研究水稻化感作用的新进展,比较分析了当前常用于室内评价水稻化感作用潜力的几种生物测试法的优缺点,指出了琼脂迟播共培法是较为理想的室内生物测试法并已广泛应用于化感作用研究中。在此基础上,分析了水稻化感作用的数量遗传特性及其QTL定位的研究现状;阐明了水稻化感作用的遗传多样性及其分子生态特性;并就当前普遍关注的焦点问题：逆境条件（如低氮或高伴生杂草密度胁迫）常引起水稻化感作用潜力增大的生理过程与分子机制作了阐述。结合近年来应用差异蛋白组学和生物信息学的研究实例,阐明了逆境引起水稻化感作用增强与其酚类合成代谢相关酶蛋白表达丰度增加,萜类合成代谢相关酶蛋白表达丰度下降有关。就究竟什么是水稻的化感物质及其作用方式等问题作了分析与讨论．指出水稻的化感抑草效应是其众多化感物质综合作用的结果,应重视区分化感物质对靶标杂草的原生作用和进入土壤生态系统中经生物转化后的次生作用。根据当前植物化感作用研究的发展趋势,阐明了进一步研究水稻化感作用的焦点问题,提出了水稻化感作用的根际生物学特性与分子生态学机制,是未来国际上竞相角逐的重点研究领域,并认为以现代系统生物学理论为指导,运用基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术方法,是揭示这一分子生态学过程与机制的重要技术选择和优先研究领域。     

我国水稻产量相关功能基因研究取得重大进展

科学时报报道．中国科学院上海生科院植物生理生态所、植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究员领导的研究组，在水稻产量相关功能基因研究上取得突破性进展，成功克隆了控制水稻粒重的数量性状基因GW2．并深入阐明了该基因的生物学功能和作用机理，显示该基因在高产分子育种中具有应用前景。相关论文已于2007年4月8日在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然-遗传学》。     

甘蔗分蘖发生及成茎的调控研究进展

甘蔗是以收获地上茎为主的重要糖料作物,蔗糖分储藏在蔗茎节间,而分蘖是甘蔗有效茎形成的关键,因此促进甘蔗分蘖成茎是提高甘蔗产量的最有效途径之一。目前,水稻分蘖机理的研究取得了突破性进展,甘蔗也具有禾本科植物特殊的分蘖特性,但相关研究相对滞后,尤其是分子调控机制。本文详细阐述了甘蔗分蘖的生物学特性及现实意义,从栽培技术与管理、环境条件、植物生长调节剂(植物激素)和遗传因素等方面阐述甘蔗分蘖发生及其生长发育的研究结果,为深入研究甘蔗分蘖调控的分子机理提供新视角,也为甘蔗高产栽培技术及分子辅助育种提供理论依据。     

光调控植物发育的一个新机制被揭示

中科院上海生科院植物生理生态所植物分子遗传国家重点实验室研究员林鸿宣领导的研究组,在水稻重要性状遗传与功能基因研究上又取得重要进展。该研究组通过对水稻耐盐相关基因OsHAL3的功能分析,揭示了光调控植物发育的一个新机制。相关研究论文于6月21日在线发表于国际著名学术杂志《自然·细胞生物学》（Nature Cell Biology）．并将刊登在7月份的该杂志上。     

植物分子生态学进展(Ⅱ)——地理系统学、外来种、遗传保护及其它

从地理系统学、外来种、遗传保护、研究中的污染问题四个方面介绍了当前植物分子生态学的研究内容。分子标记在地理系统学的研究中有助于了解上一个冰期中物种避难地和冰期后的物种迁移路径 ;对于外来种 ,主要讨论了其通过杂交和渐渗杂交的方式适应新的环境 ;关于遗传保护 ,本文从四个方面强调了其重要性 ;除此之外 ,还介绍了分子生态学研究中不易察觉的污染问题并提示了转基因植物的生态影响。     

植物分子生态学进展（II）——地理系统学、外来种、遗传保护及其它

从地理系统学、外来种、遗传保护、研究中的污染问题四个方面介绍了当前植物分子生态学的研究内容。分子标记在地理系统学的研究中有助于了解上一个冰期中物种避难地和冰期后的物种迁移路径;对于外来种,主要讨论了其通过杂交和渐渗杂交的方式适应新的环境;关于遗传保护,本文从四个方面强调了其重要性;除此之外,还介绍了分子生态学研究中不易察觉的污染问题并提示了转基因植物的生态影响。     

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。     

我国水稻功能基因研究获重大进展

中科院上海生科院植物生理生态所植物分子遗传国家重点实验室研究员林鸿宣及其博士生任仲海、高继平等与美国加州大学伯克利分校教授栾升及其助手李乐攻博士进行合作,在水稻重要农艺性状功能基因研究上取得突破性进展,成功克隆了与水稻耐盐相关的数量性状基因SKC1,并阐明了该基因的生物学功能和作用机理。相关论文已在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然——遗传学》(Nature Genetics),并将刊登在10月份的《自然——遗传学》上。林鸿宣领导的研究组多年来潜心于水稻耐盐数量性状基因的克隆研究并取得了突破,成功克隆了盐胁迫下控制水稻地上…     

中国科学院光合作用与环境分子生理学重点实验室简介

中国科学院光合作用与环境分子生理学重点实验室成立于2001年12月,由光合作用研究中心、分子发育生物学研究中心和信号转导与代谢组学研究中心组成。主要研究方向是利用基因组学、蛋白质组学和代谢组学方法研究光合作用过程中的传能转能机理、植物对环境应答、植物生长发育、信号转导的分子调控及其在农业生物工程上的应用等。实验室成立以来已在Nature、The Plant Cell、Plant Physiology、The Plant Journal以及Proteomics等国际著名刊物发表论文多篇。实验室在光合膜蛋白复合体结构与功能研究、光合作用对环境适应的机理研究、水稻根系发育功能基因研究、植物干细胞维持、花粉发育囊泡运输、青蒿素生物合成的分子调控等领域取得了一批重要成果。     

松材线虫入侵种群形成与扩张机制——国家重点基础研究发展计划“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”进展

从种群遗传学和生态学两个不同角度分析了松材线虫成功入侵的机制,种群遗传多样性研究表明,松材线虫入侵过程中,无明显的奠基者效应和由遗传漂变引起的种群遗传瓶颈,由于不同入侵来源的种群多次大量入侵,导致我国入侵种群具有丰富的遗传多样性,入侵过程中保持有高的种群遗传多样性,是松材线虫成功入侵的遗传学机制之一,种间竞争实验结果表明,松材线虫具有高的繁殖潜能和强的竞争能力,在入侵过程中能对本地近缘种产生种间竞争和生态替代,竞争性替代是松材线虫成功入侵的生态学机制之一,种间杂交和基因渗入,有利于松材线虫的入侵,同时,从功能基因组的角度,研究了与松材线虫适应性相关的一些重要基因的结构、功能及其进化,探讨松材线虫成功入侵的生态适应性分子机制,并从生态系统的抵御性和恢复性角度,探讨了生态系统对松材线虫入侵和扩散的影响,此外,对尚需继续深入研究的科学问题进行了讨论,研究结果为进一步揭示松材线虫成功入侵机理的研究奠定了基础,并为松材线虫病的有效管理和控制提供了科学依据。     

水稻粒型调控相关信号通路的鉴定与解析

水稻是最重要的粮食作物之一，其产量对世界粮食安全影响巨大。提高水稻的产量是育种的永恒主题，也是解决全球人口迅速增长和耕地面积持续下降矛盾的迫切需求。水稻粒型是决定其单株产量的主要因素之一，是受多基因控制的能够稳定遗传的数量性状，由籽粒的粒长、粒宽和粒厚共同决定。籽粒大小由调控母体组织和合子的信号协同控制，与颖壳细胞的增殖和扩张、胚乳的生长发育密切相关。近年来，基于图位克隆和全基因组关联分析技术的发展，对粒型调控机制的的遗传研究逐步深入。大量粒型相关数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)被确定，许多粒型相关基因被克隆并进行了功能解析，这些基因大多表现为一因多效，与其他粒型基因共同协调表达，进而构成调控网络。鉴定和解析水稻粒型调控的遗传和分子机制，能为水稻分子设计育种提供新的思路。本文从胚乳发育和颖壳发育视角，概述了水稻籽粒发育的基本过程，以及粒型相关QTL的研究现状，聚焦于近来取得较大进展的G蛋白信号通路、促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联、泛素-蛋白酶体途径以及miRNA相关通路在...     

我国水稻耐盐功能基因研究取得重大进展

中科院上海生科院植物生理生态所植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究员及其博士生任仲海、高继平等与美国加州大学伯克利分校栾升教授及其助手李乐攻博士进行合作，在水稻重要农艺性状功能基因研究上取得突破性进展，成功克隆了与水稻耐盐相关的数量性状基因SKC1，并阐明了该基因的生物学功能和作用机理。相关论文已在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然一遗传学））（Nature Genetics），并将刊登在10月份期的《自然．遗传学》上。     

水稻叶片水势的QTL定位与候选基因分析

为探究叶片水势(LWP)相关基因在水稻(Oryza sativa)抗旱中的作用及其遗传机制,以热研2号(Nekken2)和华占(HZ)为亲本以及构建的120个重组自交系(RILs)群体为实验材料,对水稻分蘖期叶片水势进行检测,并利用前期基于高通量测序构建的分子遗传连锁图谱进行数量性状基因座(QTL)分析。结果表明,共检...     

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。     

植物氮素吸收与转运的研究进展

氮素是植物生长发育所必须的基本营养元素,在植物生长发育和形态建成中起着重要作用.土壤中植物所利用的主要氮素形式是铵态氮和硝态氮,在进化过程中植物形成不同的吸收和转运铵态氮和硝态氮的分子机制.该文对植物吸收与转运氮素的生理学特征、分子机制及涉及的相关基因等研究进行概括性综述,为研究水稻中氮素吸收、转运相关基因提供理论基础...