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sdr4 dominates pre-harvest sprouting and facilitates adaptation to local climatic condition in Asian cultivated rice

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Journal of Integrative Plant Biology 2022年第6期64卷 1246-1263页

作者： Bo Zhao Hui Zhang Tianxiao Chen Ling Ding Liying Zhang Xiali Ding Jun Zhang Qian Qian Yong Xiang Shenzhen Branch Guangdong Laboratory for Lingnan Modern AgricultureGenome Analysis Laboratory of the Ministry of AgricultureAgricultural Genomics Institute at ShenzhenChinese Academy of Agricultural SciencesShenzhen 518120China Shanxi Key Laboratory of Minor Crop Germplasm Innovation and Molecular Breeding College of Life SciencesShanxi Agricultural UniversityTaigu 030801China State Key Laboratory of Rice Biology China National Rice Research InstituteHangzhou 310006China

Pre-harvest sprouting(PHS),which reduces grain yield and quality,is controlled by seed dormancy *** few dormancy-related genes have been cloned,the genetic basis of seed dormancy in rice(Oryza sativa L.)remains ***,we performed a genome-wide association study and linkage mapping to dissect the genetic basis of seed dormancy in *** findings suggest that Seed Dormancy4(sdr4),a central modulator of seed dormancy,integrates the abscisic acid and gibberellic acid signaling pathways at the transcriptional *** analysis revealed that three sdr4 alleles in rice cultivars already existed in ancestral Oryza rufipogon ***,like the semi-dwarf 1(SD1)and Rc loci,sdr4 underwent selection during the domestication and improvement of Asian cultivated *** distribution frequency of the sdr4-n allele in different locations in Asia is negatively associated with local annual temperature and ***,we developed functional molecular markers for sdr4,SD1,and Rc for use in molecular *** results provide clues about the molecular basis of sdr4-regulated seed ***,these findings provide guidance for utilizing the favorable alleles of sdr4 and Rc to synergistically boost PHS resistance,yield,and quality in modern rice varieties.

关键词： climatic adaptation pre-harvest sprouting Rc rice SD1 sdr4 seed dormancy

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OsVP1 activates sdr4 expression to control rice seed dormancy via the ABA signaling pathway

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The Crop Journal 2021年第1期9卷 68-78页

作者： Wenqiang Chen Wei Wang Yusong Lyu Yawen Wu Pingliang Huang Shikai Hu Xiangjin Wei Guiai Jiao Zhonghua Sheng Shaoqing Tang Gaoneng Shao Ju Luo State Key Laboratory of Rice Biology China National Rice Research InstituteHangzhou 310006ZhejiangChina Institute of Crop Science and Nuclear Technology Utilization Zhejiang Academy of Agricultural SciencesHangzhou 310021ZhejiangChina

Pre-harvest sprouting(PHS)is a disadvantageous trait in cereal production worldwide,causing large economic losses each *** regulation mechanism is still *** generated the Oryza sativa Viviparous1(OsVP1)mutant using gene editing technique,which shows increased PHS compared with that of the wild type ***1 is localized mainly in the nucleus and expressed in various tissues and *** of Seed dormancy 4(sdr4),a key gene controlling PHS,was sharply reduced in OsVP1 ***1 bound to the specific motif CACCTG in the promoter of sdr4 and activated its expression in rice *** of sdr4 reduced the high seed germination rate of OsVP1 mutant cr-osvp1-1,showing that sdr4 acts as a downstream target of *** OsVP1 and sdr4 loss-of-function mutants were insensitive to exogenous ABA and employed the ABA signaling pathway in regulating seed *** findings shed light on the control of seed dormancy aimed at preventing PHS in rice.

关键词： Rice Pre-harvest sprouting Seed dormancy OsVP1 sdr4 ABA

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水稻LEC1基因与sdr4-OsDOG1-like协同调控种子活力及耐贮藏的研究

水稻LEC1基因与Sdr4-OsDOG1-like协同调控种子活力及耐贮藏的研究

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作者：何东四川轻化工大学

学位级别：硕士

水稻是人类最重要的粮食作物之一,也是食品工业中的重要原料。稻谷在贮藏过程中因品质陈化、霉变和活力下降等对经济造成巨大的损失,对食品安全造成巨大的威胁。高活力的种子不仅在种植时具有高萌发率和整齐度,还具有更强的耐贮藏能力... 详细信息

水稻是人类最重要的粮食作物之一,也是食品工业中的重要原料。稻谷在贮藏过程中因品质陈化、霉变和活力下降等对经济造成巨大的损失,对食品安全造成巨大的威胁。高活力的种子不仅在种植时具有高萌发率和整齐度,还具有更强的耐贮藏能力。休眠是影响种子活力及耐贮藏的重要因素,弱休眠的种子易胎萌或穗发芽,导致种子活力降低,易发霉且不耐贮藏。LEC1基因是调控种子发育的核心因子,参与调节从胚胎发育到成熟的各个时期,但它对水稻种子活力的作用仍不清楚。sdr4是休眠的正调控因子,受OsVP1的正调控,并可能部分通过OsDOG1-like基因调控休眠。本文以粳型水稻日本晴和籼型水稻Kasalath为背景材料,使用CRISPR/Cas9基因编辑技术对OsLEC1、sdr4和OsDOG1-like基因定点敲除,探究其对种子活力及耐贮藏的影响,主要结果如下:(1)日本晴和Kitaake背景的oslec1突变体具有纯合致死效应,在杂合体上观察到部分种子具有异常胚胎表型。在Kasalath背景中,筛选得到oslec1纯合突变植株且种子胚胎没有观察到异常表型。与Kasalath野生型比较,oslec1纯合突变体种子活力发生明显降低,出现萌发异常及幼苗生长迟缓等现象。添加外源营养MS培养基能部分挽救oslec1突变体的生长迟缓表型。(2)转录组分析表明,在oslec1突变体异常幼苗中,B3转录因子OsVP1、茉莉酸合成相关基因OsLOX1和OsPME1、赤霉素降解基因OsGA2ox3、WRKY转录因子OsWRKY24和OsWRKY70表达上调,生长素合成基因OsYUC9下调。表明在oslec1突变体中,幼苗的异常表型可能是由于ABA、JA、GA、生长素等多种植物激素的信号途径变化造成的。(3)sdr4-2突变体种子胚胎变大,部分种子具有绿色胚胎的表型,研究发现,绿胚种子无休眠,不耐干燥,在幼苗期生长停滞后死亡。对sdr4突变体种子活力的检测结果显示,新鲜收获的sdr4突变体种子活力较高,贮藏8个月后,二者的种子活力均较高。对sdr4突变体营养物质的检测结果显示,sdr4-2突变体非绿胚种子的淀粉粒呈典型晶体结构的多面体形状,棱角明显;sdr4-2突变体种子的千粒重和蛋白含量与Kasalath野生型无明显差异。贮藏8个月后,sdr4-2突变体与Kasalath野生型种子的千粒重略有降低,蛋白含量无明显变化。(4)对日本晴背景的osdog1l突变体进行鉴定和表型分析,未发现明显差异,推测可能是基因功能的冗余所造成,已通过杂交构建并鉴定得到OsDOG1L双突,为进一步研究OsDOG1L基因对种子活力及耐贮藏提供材料。

关键词：水稻 OsLEC1 sdr4 OsDOG1-like 种子活力

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水稻品种(系)种子休眠特性评价

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安徽农业科学 2016年第1期44卷 226-229页

作者：王丽萍田伟姜孝成湖南师范大学生命科学学院湖南长沙410081 广西亚热带作物研究所广西南宁530001

[目的]评价水稻品种(系)种子休眠特性,为选育具有合适休眠程度的水稻品种、解决穗萌问题提供理论依据和亲本资源。[方法]通过萌发试验对不同类型水稻品种或品系新鲜种子的休眠特性进行评价,并通过荧光定量PCR检测种子休眠相关基因Os VP1... 详细信息

[目的]评价水稻品种(系)种子休眠特性,为选育具有合适休眠程度的水稻品种、解决穗萌问题提供理论依据和亲本资源。[方法]通过萌发试验对不同类型水稻品种或品系新鲜种子的休眠特性进行评价,并通过荧光定量PCR检测种子休眠相关基因Os VP1、sdr-4和TRAB1在休眠程度不同的水稻种子中的表达差异。[结果]不同类型水稻品种(系)的休眠特性存在明显差异,新采收的茶陵野生稻种子不能萌发,18.5%的两用核不育系水稻品种(系)的种子萌发率不高于5.0%,13.3%的资源品系的种子萌发率不高于40.0%;OsVP1、sdr-4和TRAB1普遍存在于不同水稻品种(系)中,且表达量差异明显,但不与休眠程度成比例。[结论]水稻种子休眠特性可通过品种改良失去或重新获得。

关键词：水稻种子休眠 OsVP1 sdr4 TRAB1

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