科研产出
抽穗期低温胁迫对水稻产量性状及稻米品质的影响
《湖南农业科学 》 2021
摘要：以水稻品种黄华占和隆晶优570为供试材料,进行抽穗期17℃低温胁迫处理,设置处理时间为1、3、4和7 d,以常温处理为对照,研究抽穗期低温胁迫对水稻干物质积累、光合速率、产量性状和稻米品质的影响。结果表明:抽穗期低温胁迫会严重影响水稻的光合速率,进而降低水稻的干物质积累量、结实率、千粒重以及稻米的精米率、整精米率和直链淀粉含量,造成严重减产,同时抽穗期低温冷害还会提高水稻的垩白度、垩白粒率和蛋白质含量,导致稻米品质下降,且随着低温胁迫时间的延长,其影响越大;2个水稻品种中黄华占的抗低温能力明显强于隆晶优570。
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水稻种子耐厌氧萌发全基因组关联分析
《植物遗传资源学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：本研究通过解析水稻芽期耐淹性的遗传基础,挖掘相关QTL,筛选优良单株,为分子标记辅助育种提供优异种质和理论支撑。选取318份国内外水稻种质资源,在正常有氧和厌氧条件下测定种子萌发期的胚芽鞘长度,并计算相对胚芽鞘长度,通过整合基因型和表型数据进行全基因组关联分析。318份水稻种质间相对胚芽鞘长度差异明显,相对胚芽鞘长度的平均值为-0.238,中位值为-0.342,最低值为-0.923,最高值为3.069。全基因组关联分析共鉴定到83个SNP与种子耐厌氧萌发性状显著相关。通过合并距离较近的SNP,共鉴定到27个耐厌氧萌发QTL,3个QTL与已报道的耐厌氧萌发QTL位置相近。其中qAG4-2与耐厌氧萌发性状的关联度较高,共有20个候选基因位于qAG4-2内,其中1个基因在厌氧条件下相对于正常有氧条件上调表达,2个基因下调表达。本研究挖掘的控制水稻耐厌氧萌发的QTL及优异种质资源将为水稻耐厌氧育种提供重要支撑。
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蔗糖转运蛋白OsSUT5在水稻花粉发育及结实中的作用
《中国农业科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】蔗糖是植物体内光合产物运输的主要形式。蔗糖-质子同向运输蛋白（sucrose transporter/sucrose carrier,SUT/SUC）在植物细胞之间的蔗糖跨膜运输以及植物组织和器官之间的蔗糖分配中具有重要作用。水稻SUT家族共有5个成员。已有研究表明,敲除OsSUT1、OsSUT2、OsSUT3、OsSUT4对水稻的生长发育产生显著影响,说明这些基因不可替代。然而,OsSUT5的功能还未见报道。阐明OsSUT5在水稻生长发育中的作用,将为全面了解SUT蛋白在模式植物水稻中的生理功能提供新的依据。【方法】通过对水稻OsSUT5的时空表达特性进行实时荧光定量PCR分析,同时利用OsSUT5的推测启动子驱动GUS在水稻体内表达,获得其基因编码蛋白的组织定位信息,以及在烟草叶片表皮细胞内进行OsSUT5-GFP融合蛋白瞬时表达,对蛋白进行亚细胞定位,比较基因编辑技术（CRISPR-Cas9）创制的OsSUT5不同纯合突变株系与野生型对照水稻的形态和生理特征,获得OsSUT5的功能信息。【结果】转录水平上,OsSUT5在水稻茎、叶、花序和颖果中均有表达,并且该基因编码蛋白在营养器官中的表达集中于维管组织。在生殖器官中,OsSUT5的表达主要位于花药及发育的颖果内。该基因编码蛋白在水稻发育的颖果特别是盾片和胚根鞘中高表达。烟草叶片表皮细胞内的瞬时表达显示OsSUT5-GFP融合蛋白定位于细胞质膜。与野生型水稻相比,3个OsSUT5纯合突变株系均表现为花粉活性以及离体萌发率明显降低。与此相吻合的是,OsSUT5突变株系未授粉的小穗比例相对于野生型显著增加,同时突变株系结实率显著下降。通过对OsSUT5突变株系颖果的观察和比较显示,OsSUT5突变体水稻颖果的垩白相对于野生型明显增多,其颖果长度相对于野生型对照也有一定程度的增加,但统计结果表明OsSUT5突变体水稻的千粒重与野生型无显著区别。【结论】OsSUT5在水稻花粉发育甚至受精过程中可能发挥重要作用;敲除OsSUT5对水稻的结实率、籽粒的形态和品质有明显影响。推断OsSUT5在水稻开花结实中的作用（包括对花粉活性和颖果内胚乳发育的影响）与其蔗糖运输功能密切相关。
关键词： 水稻 OsSUT5 CRISPR-Cas9 花粉萌发 结实率 垩白
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水稻CMS-WA育性对播栽温度敏感性分析
《南京农业大学学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]本文旨在分析播栽温度对水稻野败型细胞质雄性不育性(wild abortive type cytoplasmic male sterility,CMS-WA)的影响,为不育系选育、提纯、繁殖和制种提供理论依据。[方法]设置16.8、21.2、24.5、27.3、30.1℃5个播栽温度,在自然温度梯度压力下,选择3个不同微效恢复基因数量的野败型(wild abortion type,WA)不育系珍汕97A、龙特浦A和京福1A,以嵌合颖花率和黑染花粉率为指标进行对比研究,应用回归模型和主效可加互作可乘模型(additive main effects and multiplicative interaction,AMMI),分析不育系花粉育性的变化动态。[结果]随着播栽期的推迟,不育系播始历期缩短,生育进程加快,有效积温总体呈先升后降趋势,表现感温性。播栽温度在20.1～30.1℃时能提高不育系黑染花粉率和嵌合颖花率,呈正效应。随着播栽温度的上升,3个不育系的黑染花粉率和嵌合颖花率总体上均表现上升趋势,龙特浦A响应极显著,京福1A和珍汕97A表现不显著。珍汕97A花粉育性平均值较低,黑染花粉率和嵌合颖花率分别为1.398%和5.628%,其基因型互作效应主成分轴(interaction principal component axis,ICPA1)值分别为-1.632和-1.512,表明其不育性稳定,花粉育性对播栽温度敏感度低;龙特浦A和京福1A花粉育性平均值较高,二者的黑染花粉率分别为9.836%和7.580%,嵌合颖花率分别为14.788%和11.810%,黑染花粉率基因型IPCA1数值分别为1.114和0.518,嵌合颖花率基因型IPCA1数值分别为0.133和1.379,表明其不育性较不稳定,花粉育性对播栽温度变化相对敏感。[结论]根据温度对不育系育性影响的变化规律,对于温度敏感型的不育系,宜采取早繁早制的措施,保证种子纯度。在不育系选育和遗传提纯上,应在微效恢复基因高效表达的温度条件下进行,可及早剔除不合格单株或株系,以获得不育性较稳定后代。
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水稻CMS-WA育性的光温敏感性分析
《农业生物技术学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：水稻(Oryza sativa)细胞质雄性不育(cytoplamic male sterility, CMS)系花粉育性不同程度的波动,直接影响杂交稻种子纯度。为了研究水稻野败型细胞质雄性不育(cytoplamic male sterility of wild abortion, CMS-WA)系育性的光温敏感性,本研究设置4个播栽期,4个不同光照长度处理,选择3个微效恢复基因数量不同的野败型(wild abortion type, WA)不育系'珍汕97A'、'龙特浦A'和'京福1A',以嵌合颖花率(rate of florets with fertile anthers)和黑染花粉率(dark pollen rate by I2-IK dyed)为育性指标,应用回归模型分析播栽期温度及光照长度对不育系花粉育性的影响。结果表明,光温互作对不育系中微效恢复基因的表达有重要的影响,随着播栽温度的上升,3个不育系的黑染花粉率和嵌合颖花率总体上均表现上升趋势,'珍汕97A'、'京福1A'的花粉育性对光照长度没有明显的反应,而光照长度对'龙特浦A'的效应达显著水平(P<0.05)。'龙特浦A'可归类为温光并进型,光照长度作用随播栽期温度同时发生互促效应,温光并进型不育系采取早繁早制的措施,种子纯度高;而在选育和提纯上,应在高播栽期温度短日照的条件下进行,及早剔除不合格单株或株系。'珍汕97A'和'京福1A'可归类为温度敏感型,光照长度效应不明显,因而低播栽期温度下繁殖和制种,高播栽期温度下选育和提纯,效果较好。本研究结果对不育系原种提纯、选育改良及繁殖制种具有指导和参考作用。
关键词： 水稻 野败型(WA) 细胞质雄性不育(CMS) 温光互作 育性
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抗稻瘟病Pid3/Pid3-A4基因特异InDel分子标记开发与应用
《杂交水稻 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为更加高效利用抗稻瘟病基因Pid3/Pid3-A4,通过分析3K水稻测序数据中Pid3基因等位变异,设计了Pid3和Pid3-A4基因特异InDel分子标记Pdg-C与PA4-C,利用这2个标记对中国杂交水稻常用亲本材料或品种以及美国水稻微核心种质资源进行检测.结果显示,Pdg-C和PA4-C能够分别快速、准确、经济地区分Pid3和Pid3-A4基因;通过克隆测序、表达分析及接菌鉴定,明确了水稻品种华占携带Pid3基因,栽培稻311100携带Pid3-A4基因,它们作为抗病基因供体更便于在水稻育种中利用.
关键词： 水稻 抗稻瘟病基因 Pid3/Pid3-A4 等位基因特异分子标记
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SLAF-seq BSA定位水稻黄叶转绿基因grc2的效果研究
《农业生物技术学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：将传统分群分析法(bulk segregant analysis, BSA)与全基因组特异性位点扩增片段测序手段(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)深度整合的SLAF-seq BSA技术为快速定位质量性状基因提供了可能。然而,对这一技术的定位准确性程度却少有报道。本研究以水稻(Oryza sativa)黄化转绿基因grc2 (green-revertible chlorina, grc2)为对象,分析了SLAF-seq BSA定位结果与传统图位定位结果的差异。首先,通过简化基因组测序获得了在'grc2'突变体和正常叶色水稻'Y58S'之间表现出单核苷酸多态性的5 302个SLAF标记;然后,利用Y58S/grc2的F2群体中的100个野生型单株和100个突变型单株构建了两个极端混池,再通过自动化计算各SLAF标记在极端混池中的父母本基因型频率,筛选到了符合在0.01水平满足父本('grc2')、母本('Y58S')基因型在野生型混池中为33∶66且在突变型混池中为99∶1的关联标记共13个,这些标记集中分布在Chr06前臂的0.98～1.21 Mb与1.57～1.99 Mb两个相邻区域。经连锁分析发现,第1区域的关联标记AM1、AM6与grc2基因的遗传距离仅为0.625和0 cM;将关联标记比对至日本晴参考基因组后,发现第1关联区域恰好覆盖了grc2基因的传统定位区间,表明SLAF-seq BSA的定位结果具有参考价值。本研究结果为支撑SLAF-seq BSA能快速关联质量性状基因提供了证据。
关键词： 基因定位 质量性状基因 特异性位点扩增片段测序(SLAF-seq) 分群分析法(BSA) 水稻
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水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位
《中国水稻科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：【目的】蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F_2群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。
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