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2015年, 第29卷, 第6期
刊出日期：2015-11-10 上一期    下一期

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水稻OsWRKY7基因的表达研究 李茹, 周洁, 李冬月, 王栩鸣, 杨勇, 余初浪, 程晔, 严成其, 陈剑平 2015, 29(6): 559-570.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.001 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1714KB) ( )   WRKY蛋白是植物中一类重要的转录因子,不仅参与植物生长发育的调控,还参与植物对各种生物和非生物胁迫的响应。本研究从水稻日本晴中分离OsWRKY7基因的编码序列(CDS),并克隆其启动子序列进行表达研究。首先通过实时定量PCR的方法检测不同组织中OsWRKY7基因的相对表达量,结果表明,OsWRKY7在叶片中的表达水平较高,且开花期的剑叶中表达量高于7 d苗龄的幼叶。进一步将OsWRKY7启动子与GUS报告基因融合,构建了植物表达载体pOsWRKY7-GUS,并将此载体转化日本晴。转基因植株不同组织染色分析结果显示,该启动子在植株的主根尖、叶片、颖壳中有GUS活性,其中叶片上可见全叶范围分布的大量蓝色斑点,这些染色结果与实时定量PCR的结果一致。进一步的接菌和激素处理还显示,OsWRKY7启动子在根和叶中的表达均受水稻白叶枯病菌[Xanthomonas oryzae pv. Oryzae(Xoo)]P10生理小种侵染的诱导,同时还受外源施加的细胞分裂素和生长素诱导,而水杨酸则会抑制其在根和叶中的表达。此外,我们还将OsWRKY7基因的CDS序列分别与绿色荧光蛋白和酵母GAL4的DNA结合域融合,对该基因进行水稻茎原生质体亚细胞定位分析和酵母自激活检验,结果显示该基因定位于细胞核中并具有转录自激活活性。上述结果表明OsWRKY7具有明显的转录激活因子特征,其很可能参与了水稻对白叶枯菌的防御反应以及对多种激素信号的转导过程。

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水稻腺苷5'-磷酰硫酸激酶编码基因的克隆及其酶活分析 王德珍, 陆璐佳, 姜昭君, 饶玉春, 孙梅好 2015, 29(6): 571-577.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.002 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1314KB) ( )   硫是植物生长所必需的大量元素之一。植物通过根系吸收土壤中的硫酸盐,经ATP硫酸化酶活化为腺苷5'-磷酰硫酸(adenosine 5'-phosphosulfate,APS)。APS的代谢包括初级代谢和次级代谢,分别是APS还原酶催化APS生成亚硫酸盐;腺苷5'-磷酰硫酸激酶(adenosine 5'-phosphosulfate kinase,APSK)催化APS磷酸化生成3'-磷酸-腺苷5'-磷酰硫酸(3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate,PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。近年来的研究表明,拟南芥APSK在调节硫的初级和次级代谢的过程中具有重要功能,且受氧化胁迫的APSK1在亚基C86和C119间形成二硫键降低其催化活性。水稻的同工酶是否也会受到氧化还原调控尚无相关报道。对APSK序列进行分析,发现水稻APSK1含有与拟南芥APSK1 C86和C69同源的半胱氨酸。本研究对水稻APSK1基因进行了克隆、双突变和酶活分析。OsAPSK1及双突变C36A/C69A经原核表达、纯化,获得了OsAPSK1及双突变蛋白。体外酶活分析表明,在氧化环境中OsAPSK1活性受到抑制,而C36A/C69A双突变蛋白不受氧化环境的影响。推测水稻胞内受到氧化胁迫时会降低OsAPSK1的活性,从而促进还原型谷胱甘肽的合成,提高水稻的抗氧化能力。通过分析PAPS的含量与氧化胁迫之间的相关性及不同OsAPSK亚型的活性调节机制等将有利于进一步阐明APSK在胞内的功能。

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亚洲栽培稻遗传变异分析最少SSR引物数的研究 袁筱萍, 王彩红, 邓宏中, 徐群, 冯跃, 余汉勇, 王一平, 魏兴华 2015, 29(6): 578-586.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.003 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1494KB) ( )   以69份类型明确的亚洲栽培稻品种为材料,选用120对SSR引物,通过评估遗传多样性和群体结构,研究分析其遗传变异对SSR引物数的要求。结果表明:1)120对引物在69份试验材料中共检测到1256个等位变异,每个位点的等位基因数差异较大,变化范围为2~27,平均为10.5;平均Nei基因多样性指数变化范围为0.4058~0.9452,平均为0.7616;2)分析亚洲栽培稻遗传多样性时,至少需要72对SSR引物;3)分析亚洲栽培稻群体结构时所需最少引物数可降低至60对。

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水稻窄叶突变体nal10的鉴定与基因精细定位 方云霞, 朱丽, 潘江杰, 余海平, 薛大伟, 饶玉春, 王小虎, 石珍源, 张栋, 祝阳舟, 董国军, 曾大力, 张光恒, 郭龙彪, 胡江, 钱前 2015, 29(6): 587-594.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.004 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1719KB) ( )   利用EMS诱变粳稻品种武运粳7号获得一个新窄叶突变体nal10,该突变体在苗期表现出极窄叶和弱小的特征,在生殖期表现出矮化、窄叶、畸颖和不育的表型。组织解剖学分析表明,nal10的叶片窄化可能是由于叶片大脉和小脉数量减少造成的。遗传分析表明,该窄叶表型受一对隐性核基因控制。利用nal10与台中本地一号(TN1)构建的F2群体,通过混合分离法,在第1染色体上找到3个紧密连锁的SSR标记(RM1287、RM562和RM5638)。进一步利用新发展的分子标记,最终将该基因定位在STS标记PK83和PK78之间的55.2 kb范围内,该区间共有8个开放阅读框。RT-PCR分析表明,NAL10的突变能够造成生长素生物合成、信号转导和运输基因转录水平的下降,因此NAL10是一个与生长素相关的窄叶新基因。这些结果为进一步克隆该基因、丰富水稻叶发育的遗传调控网络打下了基础。

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水稻窄卷叶突变体Nrl3(t)的基因定位 张晓惠, 秦亚芝, 张迎信, 占小登, 张振华, 沈希宏, 程式华, 曹立勇, 吴先军 2015, 29(6): 595-600.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.005 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1125KB) ( )   利用60Co-γ射线辐射诱变籼稻恢复系中恢8015,获得了一份窄卷叶突变体Nrl3(t)。与野生型中恢8015相比,突变体叶片显著变窄内卷、株高降低、穗长变短、结实率降低、千粒重降低、粒长粒宽减小。细胞学分析表明,突变体维管束减少和泡状细胞不够饱满是导致叶片变窄卷曲的原因。遗传分析表明该突变体受一对隐性核基因控制,以窄卷叶突变体Nrl3(t)与粳稻品种02428杂交获得的F2分离群体作为定位群体,利用SSR标记和新开发的InDel标记,将窄卷叶基因Nrl3(t)定位于第2染色体长臂标记C9和C10E之间约70.3 kb区间内。研究结果为该基因的克隆及进一步揭示水稻窄卷叶形成的分子机理奠定了基础。

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水稻黄绿叶突变体djyg的遗传分析与基因定位 李智强, 朱丹, 王志龙, 丁波, 王国梁 2015, 29(6): 601-609.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.006 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1427KB) ( )   在粳稻品种Dongjin大田种植过程中,发现一个黄绿叶自然突变体,命名为djyg。该突变体在苗期表现明显的黄绿叶表型,抽穗以后,叶色逐渐恢复正常。叶绿素含量测定结果表明,在苗期、分蘖盛期及抽穗期叶绿素b的含量分别下降53%、62%、36%。电镜结果表明,分蘖期突变体中基粒、类囊体垛堆凌乱、排列疏松,类囊体基质较为稀薄。qRT-PCR结果证实,PORA、Cab1R、PsbA的表达量在突变体中均较野生型明显下调。遗传分析结果表明,黄绿叶突变体djyg由一对隐性主效核基因控制,图位克隆确定该候选基因为编码叶绿素合成酶基因YGL1的一个新等位基因。该突变体未影响植株的主要农艺性状,可作为一个理想的表型标记应用于杂交稻育种工作中。

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叶面施用不同形态锌化合物对稻米锌浓度及有效性的影响 张庆, 王娟, 景立权, 杨连新, 王云霞 2015, 29(6): 610-618.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.007 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1899KB) ( )   2014年土培条件下,以日本晴、L81和L71为供试材料,开花及花后1周叶面喷施硫酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌和EDTA二钠锌(Zn2+浓度均为0.2%,以喷施等量清水为对照),研究叶面喷施不同形态锌化合物对稻穗不同部位糙米锌浓度及有效性的影响。结果表明,稻穗不同部位糙米锌浓度差异显著,其中稻穗上部糙米锌浓度显著大于稻穗中部和下部,植酸、植酸与锌摩尔比则相反,不同处理趋势一致。与不施锌相比,硫酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌和EDTA二钠锌使所有品种糙米锌浓度平均分别增加33%、31%、26%和27%,其中锌处理对稻穗上、中部糙米锌浓度的影响显著大于稻穗下部,供试材料中以日本晴的响应最大。锌处理对糙米植酸浓度影响较小,但对植酸与锌摩尔比影响较大。与对照相比,硫酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌和EDTA二钠锌使所有品种糙米植酸与锌摩尔比平均分别下降25%、24%、22%和18%,其中稻穗上部和中部的降幅大于稻穗下部,日本晴和L71的降幅大于L81;锌处理×品种和锌处理×品种×部位间互作均达显著水平。以上数据说明,水稻籽粒生长早期喷锌处理可大幅增加糙米锌浓度及其生物有效性,增幅因锌化合物、供试品种以及籽粒在稻穗上的着生部位(以强势粒响应更大)而异。

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根际氧浓度对水稻分蘖期养分吸收和根系形态的影响 徐春梅, 谢涛, 王丹英, 陈松, 计成林, 章秀福, 石庆华 2015, 29(6): 619-627.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.008 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(674KB) ( )   以秀水09和春优84为材料,利用在线溶氧仪(氧气、氮气调节)设置4个氧浓度(低氧,0~1 mg/L;中氧,2.5~3.5 mg/L;高氧,>6 mg/L,即饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气;CK,常规水培,不进行氧调节),研究根际氧浓度对水稻幼苗生物量、养分吸收、积累以及根系形态的影响,探讨根际氧浓度变化情况下两个水稻品种幼苗养分吸收、积累和根系形态的差异。结果表明,与O2浓度正常水平(对照)相比,中氧处理增加两个水稻品种幼苗根系、茎叶和总生物量。秀水09分别增加30.30%、32.96%和32.46%;春优84分别增加7.01%、1.77%和9.17%;高氧处理减少两个水稻品种幼苗根系、茎叶和总生物量,秀水09分别减少35.35%、15.62%和17.76%;春优84分别减少43.95%,18.92%和21.34%。低氧处理增加供试品种的根冠比。中氧处理增加两个水稻品种的N、P、K、Mn、Mg和Ca的吸收累积总量,低氧处理增加其Fe、Cu和Zn的吸收累积总量。中氧处理增加两个供试品种幼苗根系总根长、表面积、总根尖数和细根比例,降低幼苗粗根比例,有利于水稻幼苗对养分的吸收,使部分营养元素含量增加。同时,中氧处理对水稻幼苗生物量、养分吸收、积累、分配和根系形态的影响存在显著品种差异。

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机插密度与氮肥运筹对中嘉早17产量形成及氮肥利用率的影响 陈佳娜, 谢小兵, 伍丹丹, 曹放波, 单双吕, 高伟, 李志斌, 邹应斌 2015, 29(6): 628-636.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.009 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1031KB) ( )   针对长江流域双季稻机插秧发展缓慢的问题,以常规早稻品种中嘉早17为材料,在大田条件下研究了栽插密度与氮肥用量对机插双季稻产量的影响。结果表明,机插双季稻产量并未随栽插密度增加而显著增加。以高密(36.4万穴/hm2)+高氮(施纯氮量早稻175.5 kg/hm2,晚稻189 kg/hm2)处理产量最高,其中,早稻为7.80 t/hm2,晚稻为9.05 t/hm2,但与高密+中氮(施纯氮量早稻110 kg/hm2,晚稻140 kg/hm2)处理产量差异不显著,且栽插密度和施氮量间互作效应不显著。氮肥利用率随氮肥用量增加而下降,随栽插密度增加而提高。其中,氮肥吸收利用率中氮比高氮平均增加13.26%,高密度比低密度平均增加17.53%。由此可见,提高栽插密度,减少氮肥用量,既可通过大幅增加有效穗以实现高产,又能显著提高氮肥利用率。少氮密植可作为长江流域机插双季稻高产高效栽培的关键技术。

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水杨酸减轻高温抑制水稻颖花分化的作用机理研究 符冠富, 张彩霞, 杨雪芹, 杨永杰, 陈婷婷, 赵霞, 符卫蒙, 奉保华, 章秀福, 陶龙兴, 金千瑜 2015, 29(6): 637-647.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.010 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2147KB) ( )   水稻颖花原基分化期高温可抑制颖花分化,导致每穗粒数下降,最终会影响水稻产量的形成。以杂交稻甬优12为材料,探讨高温下不同浓度水杨酸(salicylic acid, SA)对水稻颖花分化的影响,并揭示其作用机制。研究表明,常温下适量SA促进水稻颖花分化,但高浓度SA严重降低每穗粒数。然而高温下,10~50000 μmol/L SA处理每穗粒数均高于对照。无论常温或高温,100 μmol/L水杨酸处理效果最好,其每穗粒数及产量均显著高于对照。SA增强水稻耐热性表现在三个方面:1)高温下SA处理的叶片实际荧光量子效率及净光合速率均高于对照;2)高温下SA处理的颖花SOD、POD及CAT活性显著高于对照,而MDA含量则显著低于对照;3)无论高温或常温,SA处理的颖花ZR及IAA含量均高于对照,尤其在高温下,差异达显著水平。

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不同气孔密度水稻剑叶光合特性及蔗糖代谢研究 单提波, 姚文钧, 徐正进, 樊金娟, 武静莲 2015, 29(6): 648-652.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.011 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(388KB) ( )   以叶片不同气孔密度(高、中和低气孔密度)水稻品系为试验材料,在齐穗期研究水稻剑叶光合特性、糖分含量和蔗糖代谢酶活性。结果表明,水稻叶片中蔗糖含量、蔗糖磷酸合成酶活性与气孔密度呈极显著正相关;蔗糖合成酶活性与气孔密度呈显著正相关。高气孔密度水稻叶片Rubisco活性、净光合速率、蔗糖含量、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性显著高于低气孔密度水稻;不同叶片气孔密度与中性转化酶呈显著负相关。研究认为,气孔密度增加提高了水稻叶片光合效率,促进了蔗糖积累及蔗糖代谢酶活性提高,有利于更多光合产物——蔗糖向籽粒转运。

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水稻科学数据平台的创建及应用 鄂志国, 王磊 2015, 29(6): 653-657.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.012 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(574KB) ( )   国家水稻数据中心(http://www.ricedata.cn)是一个以水稻为研究对象,融贯多学科的综合性数据平台。它创建了中国水稻品种及其系谱数据库,构建大品种指纹数据集和优异种质数据集,开发“系谱树”和骨干亲本算法;创建了水稻功能基因数据库,以文献析出的方式整合国内外报道的水稻功能基因,开发基于浏览器的遗传图谱生成程序和基因结构图生成程序,构建重要功能基因的分子标记数据集和育种上有利基因的整合数据集;自主开发了用于知识管理的本体系统,开创性地将此系统应用于水稻功能基因数据库和参考文献数据库的管理。平台致力于在生物数据与育种需求之间架起一座桥梁,目前已得到广泛应用,在国内产生重要影响。

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水稻抗干尖线虫基因OC-XII的克隆及表达研究 王峰, 陈俏丽, 李丹蕾, 零雅茗, 王博文, 张瑞芝, 贾岩岩, 李永航, 裴雨滢, 昕明 2015, 29(6): 658-664.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.06.013 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1457KB) ( )   抗性验证试验表明籼稻大白谷抗水稻干尖线虫侵染。为进一步探究此抗性与病程相关蛋白——半胱氨酸蛋白酶抑制剂(Cystatin)的相关性,基于水稻基因组数据克隆籼稻大白谷Cystatin家族的OC-XII基因,分别进行OC-XII、Japonica-OC-XII和Indica-OC-XII蛋白质三维结构构建,并与水稻干尖线虫组织蛋白酶B(Cathepsin B)进行分子对接以验证OC-XII基因编码蛋白对Cathepsin B的抑制功能。通过荧光定量qPCR验证OC-XII基因在线虫侵染前后的表达特性,OC-XII蛋白可以与水稻干尖线虫Cathepsin B蛋白质特异结合,线虫侵染后OC-XII基因在浸染12h~2d期间表达量持续上调,侵染3d后下调。表明OC-XII基因在大白谷抗水稻干尖线虫侵染过程中发挥功能,具有对植物寄生线虫进行生物防治的潜力,有必要对其进行深入研究。