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Aβ-Carotene Ketolase Gene NfcrtO from Subaerial Cyanobacteria Confers Drought Tolerance in Rice

Rice science 2024年第1期31卷 62-76页

作者： GAO Ningning YE Shuifeng ZHANG Yu ZHOU Liguo MA Xiaosong YU Hanxi LI Tianfei HAN Jing liu zaochang LUO Lijun College of Plant Science and Technology Huazhong Agricultural UniversityWuhan 430070China Shanghai Agrobiological Gene Center Shanghai 201106China College of Life Sciences Shangrao Normal UniversityShangrao 334001China Institute for Agri-food Standards and Testing Technology Shanghai Academy of Agricultural SciencesShanghai 201403China

Nostoc flagelliforme is a terrestrial cyanobacterium that can resist many types of stressors,including drought,ultraviolet radiation,and extreme *** this study,we identified the drought tolerance gene NfcrtO,which encodes aβ-carotene ketolase,through screening the transcriptome of *** under water loss *** expression of NfcrtO under 0.6 mol/L sorbitol or under 0.3 mol/L NaCl stress significantly increased the growth rate of Escherichia *** NfcrtO was heterologously expressed in rice,the seedling height and root length of NfcrtO-overexpressing rice plants were significantly higher than those of the wild type(WT)plants grown on½Murashige and Skoog solid medium with 120 mmol/L mannitol at the seedling *** analysis revealed that NfcrtO was involved in osmotic stress,antioxidant,and other stress-related ***,the survival rate of the NfcrtO-overexpression lines was significantly higher than that of the WT line under both hydroponic stress(24%PEG and 100 mmol/L H_(2)O_(2))and soil drought treatment at the seedling *** traits,including the activity levels of superoxide dismutase,peroxidase,catalase,total antioxidant capacity,and the contents of proline,trehalose,and soluble sugar,were significantly improved in the NfcrtO-overexpression lines relative to those in the WT line under 20%PEG ***,when water was withheld at the booting stage,the grain yield per plant of NfcrtO-overexpression lines was significantly higher than that of the WT *** two-hybrid analysis identified interactions between NfcrtO and Dna J protein,E3 ubiquitin-protein ligase,and pyrophosphate-energized vacuolar membrane proton ***,heterologous expression of NfcrtO in rice could significantly improve the tolerance of rice to osmotic stress,potentially facilitating the development of new rice varieties.

关键词： antioxidant enzyme β-carotene ketolase drought resistance Nostoc flagelliforme osmotic stress rice transcriptome analysis

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Blue revolution for food security under carbon neutrality: A case from the water-saving and drought-resistance rice

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Molecular Plant 2022年第9期15卷 1401-1404页

作者： Hui Xia Xianxian Zhang Yi liu Junguo Bi Xiaosong Ma Anning Zhang Hongyan liu Liang Chen Sheng Zhou Huan Gao Kai Xu Haibin Wei Guolan liu Feiming Wang Hongyang Zhao Xingxing Luo Danping Hou Qiaojun Lou Fangjun Feng Liguo Zhou Shoujun Chen Ming Yan Tianfei Li Mingshou Li LeiWang zaochang liu Xinqiao Yu HanweiMei Lijun Luo Shanghai Collaborative Innovation Center of Agri-Seeds Shanghai Agrobiological Gene CenterShanghaiChina Shanghai Academy of Agricultural Sciences ShanghaiChina Key Laboratory of Grain Crop Genetic Resources Evaluation and Utilization Ministry of Agriculture and Rural AffairsShanghaiChina Key Laboratory of Low-carbon Green Agriculture in Southeastern China Ministry of Agriculture and Rural AffairsChina

The increasing concentration of greenhouse gases(GHGs)in Earth's atmosphere leads to global warming,which further causes a series of climate changes and does great harm to both human society and natural *** GHG emissions,mainly in theform of methane(CH4)and nitrous oxide(N2O),areasignificantsourceofGHGs,accountingfor~14%total global GHGs(Zhang et al.,2022).One major source of agricultural GHGs is CH4 emissions from rice paddies,which is responsiblefor~10%-12%ofhuman-inducedCH4emissions(van Groenigen et al.,2013)and contributes~2.40%to the enhanced global warming effect(Zhang et al.,2022).The global warming potential of GHGs emissions from rice systems is roughly four times higher than either wheat or maize(Linquist et al.,2012).

关键词： drought neutral resistance

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SRAP标记技术及其在蔬菜作物遗传多样性分析中的应用

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中国农学通报 2009年第21期25卷 43-48页

作者：刘丽娟刘灶长陈海荣罗利军上海市农业生物基因中心上海201106 华中农业大学武汉430070

根据SRAP标记技术的技术原理和初步应用情况,笔者认为SRAP标记是一种具有操作简便快速、成本低、可信度高、易于测序等特点的DNA多态性分子标记,在马铃薯、水稻、苹果、柑橘类果树、樱桃、梅子、油菜、大蒜、芹菜和棉花等植物中具有良... 详细信息

根据SRAP标记技术的技术原理和初步应用情况,笔者认为SRAP标记是一种具有操作简便快速、成本低、可信度高、易于测序等特点的DNA多态性分子标记,在马铃薯、水稻、苹果、柑橘类果树、樱桃、梅子、油菜、大蒜、芹菜和棉花等植物中具有良好的应用效果。

关键词： SRAP标记分子标记蔬菜遗传多样性

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水稻开花光周期调控相关基因研究进展

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遗传 2016年第6期38卷 532-542页

作者：孔德艳陈守俊周立国高欢罗利军刘灶长上海市农业生物基因中心上海201106

水稻开花调控是一个极其复杂的生命过程,由自身遗传因素和外界环境共同决定。光周期途径是调控水稻开花的关键途径,在这个途径中成花素基因Hd3a和RTF1处于核心地位,其上游调控途径主要包括Hd1依赖途径、Ehd1依赖途径及不依赖于Hd1和Ehd... 详细信息

水稻开花调控是一个极其复杂的生命过程,由自身遗传因素和外界环境共同决定。光周期途径是调控水稻开花的关键途径,在这个途径中成花素基因Hd3a和RTF1处于核心地位,其上游调控途径主要包括Hd1依赖途径、Ehd1依赖途径及不依赖于Hd1和Ehd1的途径。这3条途径在汇集了光信号的各种信息后,将信号在Hd3a和RTF1处整合,并通过成花素形式将信息传递给下游开花基因,调控水稻开花。本文从成花素、光信号感受基因和昼夜节律基因、成花素上游调控基因、互作蛋白和下游调控基因等几方面阐述水稻开花光周期调控相关基因的研究现状,为水稻开花调控的深入研究提供参考。

关键词：水稻开花光周期调控成花素

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干旱胁迫下耐旱稻中旱3号全长cDNA文库的构建

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分子植物育种 2007年第3期5卷 367-370页

作者：刘运华刘灶长周立国余舜武刘鸿艳罗利军上海市农业生物基因中心华中农业大学植物科学院武汉430070

干旱胁迫导致很多基因的表达发生变化。以干旱胁迫下的耐旱稻品种中旱3号为材料,我们用SMART技术（RNA转录5′末端模板转换技术）成功构建一个高质量的干旱胁迫诱导的节水抗旱稻中旱3号全长cDNA文库。体外包装后感染大肠杆菌XL1-Blue宿... 详细信息

干旱胁迫导致很多基因的表达发生变化。以干旱胁迫下的耐旱稻品种中旱3号为材料,我们用SMART技术（RNA转录5′末端模板转换技术）成功构建一个高质量的干旱胁迫诱导的节水抗旱稻中旱3号全长cDNA文库。体外包装后感染大肠杆菌XL1-Blue宿主菌,未扩展文库的滴度为1.94×10^6pfu/mL,重组率为85.15%。扩展后文库的滴度为1.45×10^11pfu/mL。将λ噬菌体臂转入pTriplEx2质粒,从中随机挑选100个克隆,PCR扩增检测插入片段长度,结果显示文库插入片段在500～2000bp之间。

关键词：水稻 SMART技术干旱胁迫全长cDNA文库抗旱相关基因

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杜鹃红山茶花粉萌发力及贮藏耐性的研究

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生物技术通报 2008年第S1期24卷 239-243页

作者：李天菲林田徐碧玉刘灶长罗利军上海市农业生物基因中心上海201106

以2～3年生嫁接的杜鹃红山茶(Camellia azalea)花粉为实验材料,研究了不同培养基、不同培养温度对其萌发的影响,同时探讨了不同贮藏条件和贮藏时间下花粉生活力的差异。结果表明:杜鹃红山茶花粉在不同培养时间下其萌发率呈抛物线型,花粉... 详细信息

以2～3年生嫁接的杜鹃红山茶(Camellia azalea)花粉为实验材料,研究了不同培养基、不同培养温度对其萌发的影响,同时探讨了不同贮藏条件和贮藏时间下花粉生活力的差异。结果表明:杜鹃红山茶花粉在不同培养时间下其萌发率呈抛物线型,花粉在15%蔗糖+0.02%硼酸的培养基上萌发率最高,30℃的培养温度比25℃、20℃更适合杜鹃红山茶花粉萌发。-20℃冷冻保存和液氮保存都是适合杜鹃红山茶花粉长期保存的方式。

关键词：杜鹃红山茶花粉萌发力贮藏耐性

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OsI2基因的克隆及其植物表达载体的构建

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分子植物育种 2007年第4期5卷 548-552页

作者：刘三雄刘灶长周立国余舜武刘鸿艳朱天生罗利军上海市农业生物基因中心

在旱稻IRAT109干旱胁迫下cDNA芯片分析结果的基础上,通过RT-PCR,5'-RACE及3'-RACE方法,从IRAT109总RNA中扩增得到了干旱胁迫下芯片表达谱中上升表达强度第二的基因全长序列,命名为OsI2,全长有523bp,并对基因序列结构进行了分析。该基因... 详细信息

在旱稻IRAT109干旱胁迫下cDNA芯片分析结果的基础上,通过RT-PCR,5'-RACE及3'-RACE方法,从IRAT109总RNA中扩增得到了干旱胁迫下芯片表达谱中上升表达强度第二的基因全长序列,命名为OsI2,全长有523bp,并对基因序列结构进行了分析。该基因与全长cDNA文库中的CT836140.1有99%同源。OsI2基因编码产物对应1个包含57个氨基酸的开放阅读框(ORF),为一功能未知蛋白。其编码产物也可能对应两个中间相隔19bp的较小ORFs(43个氨基酸和42个氨基酸),都是功能未知的蛋白。在pBI121载体的基础上,将OsI2基因与CaMV35S连接成功构建了pBI121-OsI2植物表达载体,为进一步研究其功能创造了条件。

关键词：栽培稻(Oryza sativa L.),OsI2基因,植物表达载体,干旱胁迫

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水稻抗旱相关基因OsDR1的克隆、鉴定及表达分析

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上海农业学报 2022年第4期38卷 76-83页

作者：周立国刘灶长孔德艳徐凯夏辉吴金红罗利军上海市农业生物基因中心上海201106

根据基因表达谱芯片结果,在陆稻品种‘IRAT109’中筛选到抗旱相关基因OsDR1,利用5’-RACE和3’-RACE方法,克隆OsDR1基因的全长cDNA序列,明确基因的转录起始和终止位点。结果显示:OsDR1基因编码的蛋白是卤酸脱卤素酶,具体分子功能未知。q... 详细信息

根据基因表达谱芯片结果,在陆稻品种‘IRAT109’中筛选到抗旱相关基因OsDR1,利用5’-RACE和3’-RACE方法,克隆OsDR1基因的全长cDNA序列,明确基因的转录起始和终止位点。结果显示:OsDR1基因编码的蛋白是卤酸脱卤素酶,具体分子功能未知。qPCR定量表达分析结果表明,OsDR1基因受低温、盐、PEG模拟干旱等多种逆境诱导表达;在叶片中表达受光照诱导和调节,并且在24 h光周期内呈节律性变化。

关键词：节水抗旱稻 OsDR1基因卤酸脱卤素酶抗旱性

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栽培稻响应干旱胁迫的生理及分子调控机制

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上海农业学报 2022年第4期38卷 56-65页

作者：徐凯周立国余舜武陈守俊马孝松楼巧君刘鸿艳廖志刚夏辉刘灶长陈亮罗利军上海市农业生物基因中心上海201106

栽培稻作为主要的粮食作物,消耗了大量的农业用水。解析栽培稻抵抗干旱胁迫的调控机制,培育节水抗旱稻,对于节约淡水资源、保障粮食安全具有重要意义。在长期的进化过程中,栽培稻形成了渗透调节、活性氧有毒物质的清除、气孔调节等多种... 详细信息

栽培稻作为主要的粮食作物,消耗了大量的农业用水。解析栽培稻抵抗干旱胁迫的调控机制,培育节水抗旱稻,对于节约淡水资源、保障粮食安全具有重要意义。在长期的进化过程中,栽培稻形成了渗透调节、活性氧有毒物质的清除、气孔调节等多种生理生化机制来适应干旱胁迫,这其中涉及大量基因参与的分子调控途径。笔者结合其研究对近年来在栽培稻响应干旱胁迫的生理生化过程、抗旱基因挖掘及其参与的分子调控机制方面取得的进展进行综述,并对存在的问题和未来的发展趋势进行讨论。

关键词：水稻抗旱性生理机制功能基因调控机制

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