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Identification of natural allelic variation in TTL1 controlling thermotolerance and grain size by a rice super pan-genome∞

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Journal of Integrative Plant Biology 2023年第12期65卷 2541-2551页

作者： Yarong Lin Yiwang Zhu Yuchao Cui Hongge Qian Qiaoling Yuan Rui Chen Yan Lin Jianmin Chen Xishi Zhou Chuanlin Shi huiying He taijiao hu Chenbo Gu Xiaoman Yu Xiying Zhu Yuexing Wang Qian Qian Cuijun Zhang Feng Wang Lianguang Shang Institute of Biotechnology Fujian Academy of Agricultural Sciences/Fujian Provincial Key Laboratory of Genetic Engineering for AgricultureFuzhou 350003China Shenzhen Branch Guangdong Laboratory of Lingnan Modern AgricultureGenome Analysis Laboratory of the Ministry of Agriculture and Rural AffairsAgricultural Genomics Institute at ShenzhenChinese Academy of Agricultural SciencesShenzhen 518124China Xiamen Key Laboratory for Plant Genetics School of Life SciencesXiamen UniversityXiamen 361102China College of Bioscience and Biotechnology Hunan Agricultural UniversityChangsha 410128China State Key Laboratory of Rice Biology China National Rice Research InstituteHangzhou 311401China Yazhouwan National Laboratory Sanya City 572024China

Continuously increasing global temperatures present great challenges to food *** size,one of the critical components determining grain yield in rice(Oryza sativa L.),is a prime target for genetic ***,there is an immediate need for genetic improvement in rice to maintain grain yield under heat ***,quantitative trait loci(QTLs)endowing heat stress tolerance and grain size in rice are extremely ***,we identified a novel negative regulator with pleiotropic effects,Thermo‐Tolerance and grain Length 1(TTL1),from the super pan‐genomic and transcriptomic ***‐of‐function mutations in TTL1 enhanced heat tolerance,and caused an increase in grain size by coordinating cell expansion and ***1 was shown to function as a transcriptional regulator and localized to the nucleus and cell ***,haplotype analysis showed that hapL and hapS of TTL1 were obviously correlated with variations of thermotolerance and grain size in a core collection of *** evolution analysis of available rice germplasms suggested that TTL1 was selected during domestication of the indica and japonica rice subspecies,but still had much breeding potential for increasing grain length and *** findings provide insights into TTL1 as a novel potential target for the development of high‐yield and thermotolerant rice varieties.

关键词： domestication grain size heat tolerance pan‐genome natural variation

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低甲烷排放转基因水稻对土壤微生物群落的影响

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生态学报 2024年第15期44卷 6667-6683页

作者：宋亚娜张珊珊胡太蛟吴明基福建省农业科学院生物技术研究所福建省农业遗传工程重点实验室福州350003

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料。土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性。通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的... 详细信息

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料。土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性。通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的高通量测序及mcrA、nifH、amoA和nirS等功能基因的荧光定量PCR,分析了低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)与野生型水稻(MH86)土壤微生物群落间的差异。结果显示:稻田土壤细菌群落的α-多样性指数在86R27-3与MH86间无明显差异,且仅在水稻分蘖期86R27-3的土壤真菌群落多样性指数Shannon、Simpson及均匀度指数Pielou_e显著高于MH86(P<0.05);β-多样性分析表明土壤细菌或真菌群落组成在86R27-3与MH86间均没有显著差异;但在水稻齐穗期:86R27-3土壤的放线菌门(Actinobacteria)、罗泽真菌门(Rozellomycota)的相对丰度显著高于MH86(P<0.05),而酸杆菌门(Acidibacteria)、子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度显著低于MH86(P<0.05);土壤微生物群落功能预测显示,86R27-3土壤氮、硫和锰代谢细菌功能群丰度显著低于MH86(P<0.05),如分蘖期的土壤硝酸盐还原、硝酸盐呼吸、硫代硫酸盐呼吸及硫呼吸,齐穗期和成熟期的好氧亚硝酸盐氧化及成熟期的锰氧化等;与MH86相比,86R27-3的土壤真菌功能群丰度有减有增,如在水稻不同生育期内的其未定义腐生物银耳目、嗜热囊菌科、镰刀菌属及韦斯特氏菌功能群丰度显著降低(P<0.05),而其分蘖期的动物内共生体腐生生物毕赤酵母属和未定义腐生物马勃科功能群丰度显著提高(P<0.05)。定量PCR分析表明86R27-3土壤中的产甲烷细菌mcrA基因丰度显著低于MH86(P<0.05),同时,土壤固氮菌nifH基因、氨氧化细菌amoA基因及反硝化细菌nirS基因的丰度在86R27-3土壤中也显著降低(P<0.05)。综上所述,低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)对土壤细菌或真菌的群落组成没有影响,但可引起主要细菌或真菌种类的相对丰度及某些细菌或真菌功能群丰度发生变化,并显著降低了稻田土壤微生物功能基因丰度。

关键词：低甲烷排放转基因水稻微生物群落功能基因高通量测序

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抗虫转基因水稻及其杂交水稻对土壤微生物群落多样性与组成的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第1期32卷 15-29页

作者：宋亚娜陈在杰林艳胡太蛟吴明基王锋福建省农业科学院生物技术研究所/福建省农业遗传工程重点实验室福州350003

微生物是土壤物质循环与肥力演变的驱动者,其群落组成关系到土壤微生态系统的稳定与可持续性。对抗虫转基因水稻土壤微生物群落变化的研究是其环境安全性评价的重要内容。本研究基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因的高通量测序,分析了... 详细信息

微生物是土壤物质循环与肥力演变的驱动者,其群落组成关系到土壤微生态系统的稳定与可持续性。对抗虫转基因水稻土壤微生物群落变化的研究是其环境安全性评价的重要内容。本研究基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因的高通量测序,分析了田间试验中抗虫转基因水稻‘MFB’及其转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’与非转基因常规水稻‘闽恢3301’及杂交水稻‘天优华占’的土壤微生物群落多样性与组成的差异,并得出以下结果。首先,与两个非转基因水稻品种相比,抗虫转基因水稻及转基因杂交水稻均能显著增产(P<0.05)。同时,高通量测序结果表明,除水稻成熟期的土壤真菌群落外,与‘闽恢3301’相比‘MFB’的土壤细菌或真菌群落的α-多样性指数Chao1、Observed_species和Shannon均有所提高,且分别在水稻成熟期或分蘖期达到显著性水平(P<0.05);水稻齐穗期转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤细菌及真菌群落的多样性指数Shannon均介于‘MFB’与‘天优华占’之间;微生物群落β-多样性分析结果表明,本田间试验中不同品种水稻土壤细菌或真菌的群落组成均没有显著差异。但与‘闽恢3301’相比,稻田土壤细菌中丰度最高的变形菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显增加,且在水稻分蘖期及成熟期达显著水平(P<0.05),而土壤真菌中丰度最高的子囊菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显减少,且在水稻分蘖期及齐穗期差异显著(P<0.05);水稻齐穗期‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤变形菌门或子囊菌门的相对丰度也均介于‘MFB’与‘天优华占’之间。此外,通过对微生物群落的功能组成预测可见,随水稻生长,‘MFB’与‘闽恢3301’的土壤细菌群落功能组成间差异存在增大的趋势。综上所述,本研究田间试验中,抗虫转基因水稻及其转基因杂交水稻在增产的同时提高了稻田土壤细菌或真菌群落的多样性,改变了主要细菌或真菌种类的相对丰度,但对细菌或真菌的群落及功能组成的影响不显著。

关键词：抗虫转基因水稻细菌群落真菌群落高通量测序

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水稻幼穗分化特异性启动子pRFL的克隆和特征分析

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应用与环境生物学报 2016年第4期22卷 675-679页

作者：苏军林智敏刘霞胡太蛟李刚颜静宛福建省农业科学院生物技术研究所福建省农业遗传工程重点实验室福州350003

组织特异性启动子能够驱动基因在特定的时期和部位表达,克服组成型启动子启动的外源基因在受体植物中非特异、持续、高效表达所造成的浪费,是基因工程技术最重要元件之一.本研究利用PCR技术从水稻基因组中克隆了幼穗分化特异表达基因RF... 详细信息

组织特异性启动子能够驱动基因在特定的时期和部位表达,克服组成型启动子启动的外源基因在受体植物中非特异、持续、高效表达所造成的浪费,是基因工程技术最重要元件之一.本研究利用PCR技术从水稻基因组中克隆了幼穗分化特异表达基因RFL翻译起始位点上游2 001 bp的启动子序列,命名为pRFL.生物信息分析显示,该片段含有36个转录起始核心启动子元件TATA-box和多个启动子增强子区顺式作用元件CAAT-box,以及多个光反应调控元件和植物激素响应元件等.将其与GUS基因构建成植物表达载体,导入水稻"日本晴",组织化学染色法检测显示,转基因水稻植株叶片、茎均无GUS显色,花序及发育中的小花有较强表达;荧光定量PCR测定幼穗GUS基因转录活性,显示pRFL驱动的GUS基因表达量比actin启动子驱动的GUS基因表达量高2.9倍.上述结果初步证明了pRFL为幼穗分化特异性启动子.

关键词：水稻幼穗分化特异性启动子克隆特征分析

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一个水稻Bowman-Birk家族基因功能的研究

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泉州师范学院学报 2018年第6期36卷 20-24页

作者：颜静宛林智敏苏军宋亚娜胡太蛟王锋福建省农业科学院生物技术研究所农业遗传重点实验室福建福州350003

采用荧光定量分析和过量表达的方法研究水稻Bowman-Birk家族基因BBTI-13基因的功能.结果显示,BBTI-13在野生型日本晴水稻中具有组织特异性,在胚和花药中表达最低;BBTI-13基因的烟草亚细胞表达定位表明其为组成型表达;过表达株系的田间... 详细信息

采用荧光定量分析和过量表达的方法研究水稻Bowman-Birk家族基因BBTI-13基因的功能.结果显示,BBTI-13在野生型日本晴水稻中具有组织特异性,在胚和花药中表达最低;BBTI-13基因的烟草亚细胞表达定位表明其为组成型表达;过表达株系的田间表型分析发现,过表达转基因植株与野生型相比株型矮化,粒型稍变大.并通过对水稻株形矮化相关基因的表达进一步分析表明,BBTI-13基因的过量表达会引起水稻相关矮化基因的上调和下调反馈,其中Ghd2、DTH7、Ghd7、THIS1和Ghd8表现上调,OsBZR1、OsSIN表现下调.

关键词：水稻 Bowman-Birk 基因克隆功能分析

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Reflectin基因起源及其蛋白质逐级组装的性质

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科学新闻 2018年第4期 119-119页

作者： Zhe Guan Tiantian Cai Zhongmin Liu Yunfeng Dou Xuesong hu Peng Zhang Xin Sun Hongwei Li Yao Kuang Qiran Zhai Hao Ruan Xuanxuan Li Zeyang Li Qihui Zhu Jingeng Mai Qining Wang Luhua Lai Jianguo Ji Haiguang Liu Bin Xia taijiao Jiang Shu-Jin Luo Hong-Wei Wang 谢灿北京大学生命科学学院

文章简介在自然界中,头足纲动物以动态变色和拟态隐形而著称。这其中涉及两种类型的颜色,分别是色素色彩和结构色彩。Reflectin是一类只存在于头足纲动物体内的特殊蛋白质家族,其构成了它们结构色变化的物质基础,然而其基因来源以及如... 详细信息

文章简介在自然界中,头足纲动物以动态变色和拟态隐形而著称。这其中涉及两种类型的颜色,分别是色素色彩和结构色彩。Reflectin是一类只存在于头足纲动物体内的特殊蛋白质家族,其构成了它们结构色变化的物质基础,然而其基因来源以及如何介导结构色彩变化的分子机理尚不清楚。本研究将reflectin基因起源追溯到一种与头足纲动

关键词：蛋白质结构色 Reflectin 分子机理

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