水稻OsDDB2基因过量表达载体的构建及其转化

利用农杆菌介导法将构建好的水稻OsDDB2过表达载体导入水稻,共获得植株4株,经PCR检测确定4株皆为转基因植株.田间性状分析发现转基因植株的结实率(平均6.05%)远远低于野生型植株的结实率(平均87.4%).相应地,花粉粒I_2-KI染色结果显示转基因植株的花粉数远少于野生型植株的花粉数.这些初步实验结果为进一步研究水稻DDB2基因的功能奠定了基础.     

基于Gene-Deletor系统的安全复合性状转基因烟草研究

本研究利用农杆菌介导法将带有水稻花粉特异启动子籼稻花粉过敏原基因(OSIPA)启动子驱动的Gene-Deletor外源基因清除系统,水稻Os GA3ox2(D18)启动子驱动水稻Os GA2ox1基因,玉米Ubiquitin启动子驱动BAR::GUS融合基因为筛选标记基因以及水稻Actin1启动子驱动驱动抗虫Cry1Ab基因复合性状植物表达载体p GM626-D18-Os GA2ox1遗传转化三星烟草。通过GUS组织化学染色及PCR分子鉴定,获得了43株转基因烟草植株。结果表明,水稻OsGA2ox1基因在烟草中表达能降低转基因烟草植株高度,但不影响植株生殖生长。转基因烟草对烟草斜纹夜蛾幼虫具有抗性,可抑制烟草斜纹夜蛾幼虫的取食与发育。以50 mg/L的除草剂Basta处理野生型和转基因烟草离体叶片,发现BAR基因提高了烟草抗除草剂的能力。对12株转基因烟草T0代花粉外源基因清除效率进行研究,发现部分烟草株系外源基因清除可达到100%,其他未完全清除外源基因株系的清除效率介于42.84%~99.97%之间。     

水稻籼粳杂交F_1植株育性与花粉育性的关系

以2个广亲和品种(轮回422,02428)分别与籼、粳稻配组及粳/籼、籼/粳、粳/粳配组,检测了杂种F1代的结实率及镜检亲本F1代的花粉活性.试验结果表明:除测49外,亲本花粉可育性均较高,杂种F1代的花粉育性因亲本不同而有所差异,以广亲和品种与籼、粳稻配组所得的杂种F1代的花粉可育性最高;籼粳杂种F1代的花粉败育率与植株不结实率的相关系数达0.8380.     

水稻籼粳杂交F1植株育性与花粉育性的关系

以2个广亲和品种(轮回422，02428)分别与籼、粳稻配组及粳/籼、籼/粳、粳/粳配组，检测了杂种F1代的结实率及镜检亲本F1代的花粉活性.试验结果表明：除测49外，亲本花粉可育性均较高，杂种F1代的花粉育性因亲本不同而有所差异，以广亲和品种与籼、粳稻配组所得的杂种F1代的花粉可育性最高；籼粳杂种F1代的花粉败育率与植株不结实率的相关系数达0.838 0.     

XCRK基因在水稻与细菌性条斑病菌互作中的功能解析

XCRK(Xoc-associated receptor-like kinase)基因是对水稻细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS)致病菌侵染应答的差异蛋白质组学研究中发现的一个拟抗病基因.生物信息学分析显示该基因位于水稻的1号染色体上,编码一个含有322个氨基酸的蛋白激酶.组织表达分析显示XCRK基因在根、茎、叶、花序等组织中均有表达,且其表达受高盐、H2O2和脱落酸(ABA)的诱导.为了探究XCRK基因在水稻BLS中的作用,通过PCR扩增XCRK基因编码区,构建超量表达载体,并转化水稻愈伤组织获得了超量表达XCRK基因的转基因水稻植株;同时构建了RNA干扰(RNAi)表达载体,并获得了抑制表达XCRK基因的转基因水稻植株.对T1代转基因植株进行了BLS抗性分析,结果显示:超量表达XCRK基因明显增强了转基因水稻对BLS致病菌的抗性;相反地,抑制表达XCRK基因的转基因水稻对BLS致病菌的敏感性则略有增强.综上结果表明XCRK基因正调控水稻对BLS的抗性,这为进一步研究该基因的作用机制提供了理论依据.     

bar基因表达框和完整质粒转化对水稻农艺性状的变异效应比较

通过分析转基因植株的株高、分蘖数、结实率、千粒重四个主要农艺性状的变异,比较基因枪法转化的基因表达框(仅含启动子、基因开放阅读框和终止子序列)和完整质粒两种基因载体形式对水稻农艺性状的变异效应.结果表明,与非转基因亲本相比,转基因植株的千粒重和分蘖数与对照无显著差异;株高变异也不大,17个转基因株系中,仅基因表达框转化的2个株系XFb-36和XFb-63株高变矮;而结实率变异最大,有9个转基因株系结实率显著降低,变异率达50%以上.总体上看,基因表达框和完整质粒两种基因载体形式对水稻农艺性状的变异效应差异不明显,基因枪转化对水稻农艺性状的变异效应主要表现为降低植株的育性,转基因水稻植株的农艺性状变异主要来源于转基因过程中组织培养引起的无性系变异.     

osRACD基因表达与光敏核不育水稻光周期育性转换的相关性

为检测水稻低分子量GTP结合蛋白编码基因osRACD与光敏核不育水稻农垦58S光周期育性转换的相关性,用农杆菌介导转化和潮霉素抗性筛选获得了大量的转基因水稻植株.通过PCR、Southern杂交、RT-PCR和Northern检测等,证明反义osRACD基因和正义osRACD基因均已分别在转基因农垦58N和58S水稻植株的幼穗中得到了稳定的表达.成熟转基因植株的自交结实率统计分析表明,反义osRACD基因的表达大大降低了转基因58N水稻植株的育性,其平均结实率明显低于对照植株;而正义osRACD基因在转基因58S水稻植株的幼穗中表达后,使得长日下生长的、本来不育的58S植株的育性得到一定程度上的恢复,有的植株的结实率还高于短日下生长的对照植株;而且,osRACD基因表达水平越高的转基因58S植株,其对应的结实率也越高.降低幼穗中内源osRACD基因的表达水平会导致转基因58N水稻植株的育性降低,恢复长日下生长的转基因58S水稻植株幼穗中osRACD基因的表达,则可恢复其育性.这表明,osRACD基因的表达参与了农垦58S光周期育性转换的调控过程.这是第一个报道的参与光信号传导与光敏核不育水稻光周期育性调控的低分子量GTP结合蛋白的编码基因.     

稻瘟病抗性基因 Pi63 启动子4 个构建体的表达及抗性分析

利用农杆菌介导法获得带有不同长度启动子区域的稻瘟病抗性基因Pi63全长基因的转基因水稻,并采用实时荧光定量PCR方法鉴定了T1代阳性植株的基因拷贝数,进一步测定了单拷贝转基因植株在接种稻瘟病菌前后Pi63基因的表达量变化.结果表明:接种后4个分别带有不同长度启动子的Pi63转基因植物T1代中Pi63基因的表达量均升高,其抗病相关的顺式作用元件处于P1与P2中间的区域,P0到P1的区域存在负调控元件.此结果可为进一步揭示水稻稻瘟病抗性基因Pi63的分子机理奠定基础.     

拟南芥NCED3基因在水稻中的过量表达可以提高水稻的干旱胁迫耐受性

9-顺-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是高等植物脱落酸(ABA)生物合成途径中的关键酶,其催化的裂解反应直接生成ABA的前体物质.本文应用拟南芥rd29A诱导型启动子和35S组成型启动子成功地将AtNCED3基因在水稻中过量表达,通过耐旱性筛选实验证明转基因水稻对干旱胁迫的耐受性有了显著提高,并且该优良性状在T2代中得到稳定遗传.进一步的分析表明,过量表达AtNCED3可以促进转基因水稻种子的休眠;在含rd29A诱导型启动子的转基因水稻中检测到ABA下游基因OsBZ8的表达;推测 AtNCED3在水稻中的过量表达可能会提高水稻中内源 ABA的水平,从而提高植株的耐旱性.     

水稻籼粳杂交F1植株育性与花粉育性的关系

以广亲和品种轮回422、02428分别与籼、粳稻配组及粳／籼、籼／粳、粳／粳配组，检测杂种F1代的实率及镜检亲本F1代的花粉活性，试验结果表明：除测49外，亲本花粉可育性均较高，杂种F1代的花粉育性因亲本不同而有所差异，以广亲和品种与籼、粳稻配组所得的杂种F1代的花粉可育性为最高；籼粳杂种F1代的花粉败育率与植株不结实率的相关系数（r）达0.8380。     

水稻OsDTH10基因CRISPR/Cas9编辑突变体的创建及功能分析

为了探究OsDTH10基因在水稻生长发育及开花中的作用,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对OsDTH10基因进行定向编辑.在OsDTH10基因的第4个外显子处设计sgRNA的靶位点,通过PCR扩增与Os U6SK空载体连接形成OsU6SK-sg RNA融合载体,再将获得的sg RNA和Cas9连接到植物双元载体pCAMBI1300中,得到重组载体pCAMBI1300-CRISPR/Cas9-OsDTH10.利用农杆菌介导的植物转化法得到转基因植株,对其进行鉴定并测序.本研究共获得3个株系8株转基因植株,测序结果显示,2号株系的4株转基因植株由于发生了单碱基的插入,基因测序出现了套峰.田间表型观察发现,2号株系的4株T0代转基因植株抽穗期早于空载体对照,获得的T1代转基因植株抽穗期比对照的提早8 d.这些结果表明,重组载体pCAMBI1300-CRISPR/Cas9-OsDTH10成功实现了对水稻OsDTH10基因的定向编辑.     

水稻锌指蛋白基因OsSZP载体构建、遗传转化及功能分析

文章通过RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术对水稻锌指蛋白基因OsSZP的功能进行分析。定量聚合链式反应(polymerase chain reaction,PCR)分析结果表明,通过RNAi技术可获得OsSZP表达水平明显降低的转基因株系。与野生型相比,OsSZP基因下调植株的秕谷率显著增加,花粉育性降低,表明锌指蛋白基因OsSZP对水稻雄配子发育具有调控作用。表达模式分析结果表明,OsSZP在水稻幼苗和成熟植株根中均不表达,在水稻花药中表达水平较高。此外,OsSZP基因的表达也受温度、光照的影响。     

新疆杏品种花育性的调查分析

为了解南疆杏栽培品种花的育性,探索杏败育机理,克服生产中杏败育现象,调查了新疆农科院轮台国家果树资源圃托乎提等10个新疆栽培杏品种的单花花药数、单药花粉数、花粉萌发率和雌蕊败育率。结果表明:1)不同杏品种间单花花药数存在一定的差异,其中托乎提的单花花药数最高,为32.72粒/花,黄胡安娜的单花花药数最低,为28.88粒/花;2)同一品种不同部位的单药花粉量差异不显著,而不同品种间的单药花粉数存在一定的差异。其中,黄胡安娜的单药花粉数极显著高于晚熟杏和奎克皮曼;3)8个杏品种花粉萌发率为4.86%~15.02%,不同品种的花粉萌发率存在一定的差异;4)10个供试杏品种的雌蕊败育率为27.00%~93.00%,其中,托乎提雌蕊败育率最高,为92.87%,洪待克雌蕊败育率最低,为27.15%。不同品种之间雌蕊败育率存在着一定的差异。     

极危植物毛果木莲花粉败育及其结籽率研究

 毛果木莲是云南特有种,也是被IUCN评估为极危种(CR)的濒危植物.通过石蜡切片技术与显微观测技术对极危物种毛果木莲花粉败育、花粉胚珠比与结籽率进行研究,发现该物种花粉败育率达29%,正常花粉胚珠比>4527,结籽率聚合果达到34%,单果达44%.结合花粉胚珠比,初步认为该物种交配系统为专性异交类型,花粉败育对结籽率低影响不大.结合该物种野外种群调查,初步分析认为该物种的选择性败育特性是适应外界环境资源有限的一种生殖保障策略.     

一个水稻花发育特异性启动子的克隆与活性分析

用PCR方法从水稻中克隆了EXPANSIN家族基因OsEXPB1的启动子,利用PLACE软件在线分析其上游2.7kb的序列,发现存在2种与花粉特异性表达有关的顺式作用元件.将该启动子与GUS报告基因融合,构建重组表达载体并转移到水稻中,对水稻各组织进行GUS染色.结果显示:水稻幼嫩组织中均有GUS染色信号;进入生殖生长期后,在营养组织中均没有检测到GUS的表达;只在花器官中检测到GUS信号,在花发育晚期,GUS信号则主要出现在花粉粒中.荧光实时定量PCR进一步验证了GUS染色的结果.综上所述,在水稻成熟植株中,OsEXPB1启动子是一个花发育特异性启动子,可为利用水稻生殖生长期的花特异性表达启动子来进行转基因实验提供备选.     

水稻OsNAP基因的功能分析及其在育种价值方面的研究

NAC转录因子是植物特异的转录因子.本研究通过从水稻日本晴(Oryza sativa L.)的基因组中克隆到一个与拟南芥衰老相关的基因AtNAP(Atlg69490)的同源基因OsNAP.OsNAP的ORF为1 179bp,推测其编码蛋白含有392个氨基酸,等电点为8.55,分子质量为42.195ku.为进一步研究OsNAP的功能,利用显性抑制元件SRDX构建其pCAMBIA1304-35S:OsNAP-SRDX表达载体,通过农杆菌浸染方法将其转化水稻中花11品种.T1代转基因植株通过潮霉素、RealtimePCR、和Western blot鉴定,筛选出4个OsNAP高表达的阳性植株.在种子成熟期,观察到T1代转基因4号植株较野生型相比有明显的延缓衰老的表型,其他农艺性状如单株分蘖数、单株总粒数、单穗饱和穗粒数、千粒重、结实率等都优于野生型.实验证明抑制OsNAP基因的表达能够延缓水稻叶片衰老并可以提高产量,具有潜在的育种价值.     

过量表达OsDTH11基因对水稻穗发育和花粉育性的影响

为了探究水稻成花转变基因家族成员OsDTH11的功能,采用反向遗传学方法,构建OsDTH11的过表达载体并通过农杆菌介导转化水稻,获得了水稻OsDTH11过量表达转基因植株.分子检测结果表明:OsDTH11在转基因植株中的表达明显上升,说明过量表达载体正常工作,起到了过量表达作用.表型分析发现,过量表达OsDTH11不影响水稻成花转变的时间,但转基因植株表现出穗发育不良、结实率降低(只有野生型的46%).通过碘染法进行花粉育性鉴定,与对照植株相比,过量表达OsDTH11的转基因植株花粉育性明显降低,从而降低了水稻结实率,表明OsDTH11可能在水稻穗及花的发育方面发挥作用.组织特异性表达分析结果表明:OsDTH11在水稻各个组织中均有表达,在穗中表达量很高,在分生组织、叶片和根中表达较弱.这一结果也说明OsDTH11有可能在水稻穗的生长发育过程中发挥重要作用.     

导入反义蜡质基因降低两系不育系稻米直链淀粉含量

为了提高两系不育系261S水稻的选配范围，研究利用根癌农杆菌介导法将蜡质基因反义片段导入261S未成熟种子形成的愈伤组织，经抗性筛选及PCR检测获得46棵T0代转基因植株．采用GUS染色追踪分析获得转反义蜡质基因纯合的T2代转基因植株．10个转基因植株糙米经直链淀粉含量分析显示：未转基因261S对照水稻糙米直链淀粉平均含量为18．54％，大部分转基因后代糙米直链淀粉含量有不同程度的降低，降低程度最大的转基因后代糙米直链淀粉平均含量为13．55％，比对照降低26．91％．开展本研究可为两系杂交稻优质育种奠定基础．     

优质早籼不育系HD9802S不育基因tms5的遗传分析及应用研究

tms5是从温敏核不育系安农S-1中鉴定到的不育基因.为验证tms5也是控制不育系HD9802S育性的关键基因,将R287中野生型TMS5基因通过农杆菌介导的转基因方法导入HD9802S中,通过转基因T0代植株育性观察及T1代单株的共分离检测,互补实验从遗传上证明不育系HD9802S不育基因即是tms5.同时本研究通过基因编辑的方法敲除R287中TMS5基因,转基因T0代单株在高温下表现为不育,说明选择合适的受体材料,通过基因编辑技术敲除TMS5基因可以创建新的不育系.     

转水稻osRACD反义基因拟南芥植株的育性分析

利用反义RNA技术,将水稻低分子量GTP结合蛋白基因osRACD反向置于CaMV 35 S启动子的调控下,构成反义基因表达载体pBID,并用真空渗透法转化拟南芥植株.转基因植株的荚果自花谢之后就停止生长,其后荚果便自顶端开始逐渐枯黄并死亡;而对照植株的荚果在花谢之后仍继续生长直到成熟.花粉离体萌发生长实验显示,转基因植株花粉萌发后的生长延伸过程受到抑制,形成短而略粗的花粉管;而对照植株花粉萌发后的生长状况正常,形成长圆柱形的花粉管.这些结果表明,osRACD基因的功能是参与控制花粉管的生长延伸过程,其编码的蛋白质可能是调控光敏核不育水稻58S育性的重要因子之一.