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水稻白叶枯病抗病机制与抗病育种展望

植物生理学报 2020年第12期56卷 2533-2542页

作者：陈复旦颜丙霄何祖华浙江大学杭州310058 中国科学院大学北京100049 中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室上海200032

水稻白叶枯病抗病基因的发掘与育种利用是目前针对白叶枯病害(Xoo)最环保和有效的手段。迄今,已报道至少45个抗白叶枯病抗性基因(Xa),本文对已报道基因的发掘和定位进行了总结,并根据蛋白结构与抗病机制对其中已克隆的15个Xa基因进行了... 详细信息

水稻白叶枯病抗病基因的发掘与育种利用是目前针对白叶枯病害(Xoo)最环保和有效的手段。迄今,已报道至少45个抗白叶枯病抗性基因(Xa),本文对已报道基因的发掘和定位进行了总结,并根据蛋白结构与抗病机制对其中已克隆的15个Xa基因进行了分类,包括:(1)编码蛋白激酶受体的抗性基因,如RLK(receptor-like kinase);(2)编码NLR (nucleotide-binding leucine-rich repeat)免疫受体的抗性基因;(3)糖转运蛋白SWEET编码基因;(4)抗性执行基因(executor);(5)其他类型基因。Xa21作为第一个被克隆的白叶枯抗性基因,其编码蛋白RLK所介导的抗病机制已较为清晰。研究发现,除编码RLK的Xa基因外,大部分Xa发挥功能依赖于Xoo III型分泌系统分泌的类转录激活效应因子(transcriptionalactivator-likeeffectors,TALE)。很多受白叶枯菌分泌的TALE效应因子调控表达的水稻Xa基因实际为感病基因,其隐性突变产生抗病性。目前为止,白叶枯病non-TALE效应因子与抗病蛋白互作尚无报道,因此,突破口将是对编码NLR的Xa基因的抗病机制的研究。本文结合Xa的来源、抗谱、机制的研究及当前抗病育种存在的问题,针对白叶枯病广谱抗病分子育种提出了展望。

关键词：白叶枯抗病基因抗病机制 RLK NLR SWEET TALE

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新疆春小麦品种氮效率类型的鉴定

分子植物育种 2024年第12期22卷 3970-3978页

作者：高新张跃强李剑峰王重时佳王春生张宏芝王立红朱泰武汪烨霖樊哲儒新疆农业科学院核技术生物技术研究所新疆农作物生物技术重点实验室新疆作物化学调控工程技术研究中心乌鲁木齐830091 新疆农业科学院农业农村部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室乌鲁木齐830091 新疆农业大学农学院乌鲁木齐830052

为给新疆氮高效春小麦品种筛选和合理施用氮肥提供理论依据,本研究以7个新疆主栽春小麦品种为材料,在田间试验条件下,采用4个氮水平处理(即不施氮N0:0 kg/hm^(2)的纯N;低氮LN:100 kg/hm^(2)的纯N;中氮MN:200 kg/hm^(2)的纯N;高氮HN:300 ... 详细信息

为给新疆氮高效春小麦品种筛选和合理施用氮肥提供理论依据,本研究以7个新疆主栽春小麦品种为材料,在田间试验条件下,采用4个氮水平处理(即不施氮N0:0 kg/hm^(2)的纯N;低氮LN:100 kg/hm^(2)的纯N;中氮MN:200 kg/hm^(2)的纯N;高氮HN:300 kg/hm^(2)的纯N),用主成分分析法比较了不同施氮水平处理下小麦9项性状指标(株高,穗长,叶面积指数,穗粒数,穗粒重,单位面积穗数, SPAD值,千粒重和产量)的差异,以此为依据划分各品种的氮效率类型。结果表明,不同性状的变异系数呈现出较大的差异,其中,叶面积指数(X3)、穗粒重(X5)、SPAD值(X7)和产量(X9)这4项指标在各性状指标均值方面达到显著水平。X4 (穗粒数)、X7 (SPAD值)和X9 (产量)这3项指标与新疆春小麦氮效率利用显著相关,可作为鉴定新疆春小麦品种氮效率类型的关键指标。依据各品种在不同施氮处理下氮效率利用的差异,可将7个新疆主栽春小麦品种分为氮高效型、低氮高效型、高氮高效型和氮低效型4种氮效率类型。其中,‘新春37’为氮高效型;‘新春43’和‘新春47’为氮低效型;‘核春614’和‘新春48’为低氮高效型;‘核春137’和‘核春615’为高氮高效型。本研究对新疆春小麦氮高效品种的选育和推广应用具有一定的参考价值。

关键词：春小麦氮效率综合值氮效率类型

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基于文献计量法的杜鹃花研究现状及热点分析

西华师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王一霞黄旭东曾文汐马文宝余海清王飞甘小洪董廷发西华师范大学生命科学学院四川省林业科学研究院四川省甘孜藏族自治州林业科学研究所中国科学院植物研究所华西亚高山植物园云南大学生态与环境学院生物多样性研究院入侵生物学研究中心西南跨境生态安全教育部重点实验室云南省植物繁殖适应与进化生态学重点实验室

杜鹃花（Rhododendron）是世界著名的观赏花卉，因其重要的观赏价值、经济价值而备受关注。本文基于Web of Science核心合集和CNKI数据库，利用CiteSpace软件对近二十年国内外杜鹃花的研究现状进行分析，总结当前杜鹃花研究领域的前沿... 详细信息

杜鹃花（Rhododendron）是世界著名的观赏花卉，因其重要的观赏价值、经济价值而备受关注。本文基于Web of Science核心合集和CNKI数据库，利用CiteSpace软件对近二十年国内外杜鹃花的研究现状进行分析，总结当前杜鹃花研究领域的前沿热点及发展趋势。研究发现：（1）近二十年关于杜鹃花的研究型论文数量以英文为主，且英文文献数量呈现快速增加的趋势，而中文论文在前十年快速增加，近十年呈波动趋势；（2）美国是英文文献中贡献最多的国家，中国科学院（Chinese Academy of Sciences）是中英文发文量最高的机构，陈训和Peter W. Fritsch 分别是发表中文和英文文献最多的学者；（3）中、英文文献早期在杜鹃花研究领域的关注点有所不同，中文文献主要集中在杜鹃花品种培育、扦插栽培和抗性研究，英文文献则更加关注杜鹃花品种培育从分子层面上的实施，以及杜鹃花野外资源的保护。近年来，气候变化下杜鹃花的响应及品种培育已成为研究热点。基于目前的研究进展，建议在今后的工作中加强对全球变化下杜鹃花的响应以及抗性育种的研究。

关键词：杜鹃花研究热点知识图谱可视化分析 CiteSpace

锦叶栾光合特性变化与光合电子传递关键基因KpPetC的克隆及特性分析

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中国细胞生物学学报 2024年第5期46卷 913-927页

作者：鲁海琳吴茹茜安新民林木遗传育种全国重点实验室林木育种与生态修复国家工程中心林木分子设计育种高精尖创新中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室生物科学与技术学院北京林业大学北京100083

细胞色素b6f复合体是植物光合电子传递中潜在的限速因子,增强该复合物的活性,将有助于提高植物光合作用的效率,因此开展光合电子传递关键基因的研究具有重要的科学意义。该研究以锦叶栾叶色变异现象为切入点,以栾树及其突变体锦叶栾为材... 详细信息

细胞色素b6f复合体是植物光合电子传递中潜在的限速因子,增强该复合物的活性,将有助于提高植物光合作用的效率,因此开展光合电子传递关键基因的研究具有重要的科学意义。该研究以锦叶栾叶色变异现象为切入点,以栾树及其突变体锦叶栾为材料,利用Li-COR6800光合分析仪测量栾树和锦叶栾生长期内的光合生理指标;结合转录组数据克隆光合关键基因PetC并对其进行生物信息学分析;采用实时定量PCR分析KpPetC基因在不同组织、不同发育时期叶片中的表达模式及与净光合速率之间的相关性;通过P2A串联KpPetC和eGFP构建KpPetC超表达载体,并在84K杨中进行异源遗传转化。结果显示,锦叶栾净光合速率和蒸腾速率普遍低于栾树,胞间CO_(2)浓度显著高于栾树,非气孔限制是其光合速率减弱的主导因素;7月强光高温的天气可能导致锦叶栾光合系统元件受损,产生更严重的光抑制,从而使锦叶栾对强光的耐受性减弱;KpPetC在根、茎、叶、花芽和种子中呈组成型表达,但在叶片中高丰度表达,且与其他组织间存在显著差异;7、8、9月栾树叶片中KpPetC基因的表达量均显著高于锦叶栾,净光合速率与KpPetC基因表达量之间存在正相关关系,推测锦叶栾KpPetC基因表达的下调可能是光合速率下降的主要原因之一。总之,与栾树相比,锦叶栾光合作用能力明显减弱,这可能是KpPetC基因的表达受到抑制,使得光合通路元件受损,最终影响光合电子传递速率。该研究为今后深入研究PetC基因的功能奠定了基础,对于光合电子传递机制的研究具有重要的科学意义。

关键词：锦叶栾光合作用非气孔限制 PetC 基因克隆表达分析遗传转化

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中国水稻遗传学研究进展与分子设计育种

中国科学：生命科学 2019年第10期49卷 1185-1212页

作者：郭韬余泓邱杰李家洋韩斌林鸿宣中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室上海200032 中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室北京100101 上海师范大学生命科学学院上海200234 中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所植物生理生态研究所国家基因研究中心上海200032

我国是一个农业大国,水稻是保障我国粮食安全和实现农业可持续发展的主粮作物.经过几十年的努力,我国科学家在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了瞩目的成就,特别是在水稻复杂农艺性状基因解析方面取得了一系列重要的原创性研究成果,... 详细信息

我国是一个农业大国,水稻是保障我国粮食安全和实现农业可持续发展的主粮作物.经过几十年的努力,我国科学家在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了瞩目的成就,特别是在水稻复杂农艺性状基因解析方面取得了一系列重要的原创性研究成果,开创了以水稻为模式作物研究复杂性状基因调控网络的新领域.随着水稻功能基因组学的发展,我国科学家率先践行了分子设计育种理念,为培育高产、优质、抗逆、营养高效利用的"绿色超级稻"提供了有效的策略,对于确保我国粮食安全具有重要的意义.

关键词：水稻复杂农艺性状功能基因组分子设计育种

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木质素单体跨膜转运的技术研究进展

生物技术通报 2024年

作者：毛馨艺兰芸张准张叶卓金琪赵美棋曾子柽李晔北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京林业大学生物科学与技术学院林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室

木质素（lignin）作为一种重要的可再生资源，主要集中在植物的次生细胞壁中，在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节：单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深... 详细信息

木质素（lignin）作为一种重要的可再生资源，主要集中在植物的次生细胞壁中，在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节：单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深入探究木质素单体跨膜转运的分子机制，对揭示细胞壁形成分子机制及木材改良具有重要意义。基于此，本综述从转录组学、基因工程、点击化学、荧光显微成像、分子模拟等技术角度，对木质素单体跨膜转运的相关进展和最新技术进行了梳理和总结，阐述了木质素单体跨膜转运相关研究的新技术和存在的技术瓶颈，并对比分析了不同技术之间的优缺点，最后提出了木质素单体跨膜转运机制研究中仍存在的问题和面临的挑战。相信随着成像技术、结构生物学、人工智能等科技的飞速发展，将为进一步阐明木质素单体跨膜转运的分子机理提供有效的技术手段。期望本综述为木质素单体的相关研究提供新的思路和方法。

关键词：木质素单体跨膜转运点击化学分子模拟荧光显微成像

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植物耐铜的分子机制和微生物学机制

农业生物技术学报 2024年第9期32卷 2159-2172页

作者：张晶王剑峰龚记熠王丽陈显磊陈兰兰李娜刘杰乙引贵州师范大学生命科学学院兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室/草地微生物研究中心贵州师范大学西南喀斯特山地生物多样性保护国家林业和草原局重点实验室

当前，土壤重金属污染已成为全球性的重大环境问题。铜(Cu)是植物必需的微量元素，但高浓度的铜对植物具有毒害作用。为了适应铜胁迫环境，植物发展了多种耐铜的分子机制和微生物学机制。本文介绍了超积累植物在铜污染土壤中的作用，系... 详细信息

当前，土壤重金属污染已成为全球性的重大环境问题。铜(Cu)是植物必需的微量元素，但高浓度的铜对植物具有毒害作用。为了适应铜胁迫环境，植物发展了多种耐铜的分子机制和微生物学机制。本文介绍了超积累植物在铜污染土壤中的作用，系统总结了植物应答铜胁迫的形态、生理分子和根际微生物生态学机制，包括以下内容：植物对铜的生理防御和吸收转运机制；植物根际促生细菌(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)通过促进植物营养吸收和分泌生长调节物质来增强植物对铜胁迫的耐受性；PGPR通过诱导系统抗性和吸附积累铜离子以降低铜对植物的损伤；根际微生物群落结构和功能介导的植物应答铜胁迫的机制；植物响应不同铜胁迫的根际微生物群落结构的变化。本文为今后培育耐铜植物新种质和治理修复铜污染的土壤提供科技支撑。

关键词：铜胁迫形态学分子机制微生物学机制根际促生菌根际微生物群落

受逆境诱导的水稻Rim2/Hipa假基因转录本选择性加尾和剪接(英文)

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植物生理与分子生物学学报 2005年第6期31卷 607-614页

作者：石夏荣李群何祖华中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室

我们以往的研究证明水稻受病原菌诱导的Rim2/Hipa 因子是水稻基因组所特有的 DNA 转座子超级家族。本实验通过对病原菌诱导的 cDNA文库的筛选和对 EST 数据库的搜索,发现在众多的 Rim2 拷贝中,只有 Rim2-42 因子被表达,其为一个TNP2类... 详细信息

我们以往的研究证明水稻受病原菌诱导的Rim2/Hipa 因子是水稻基因组所特有的 DNA 转座子超级家族。本实验通过对病原菌诱导的 cDNA文库的筛选和对 EST 数据库的搜索,发现在众多的 Rim2 拷贝中,只有 Rim2-42 因子被表达,其为一个TNP2类转座酶的假基因,其编码区为终止子所打断。序列分析结果表明Rim2转录本被选择性剪接和加尾,而且在两个水稻亚种中的剪接方式有差异,共形成 7 种不同转录本结构,包括一个未知功能的Rim2-XET嵌合转录本,该嵌合转录本为转录通读(read-through)所形成,而 XET 基因是可以被逆境所诱导的。这些结果说明Rim2因子家族可能已失去转座的活性。结果也初步表明Rim2-42 因子插入到了一个 XET 基因启动子的下游,该启动子带动了 Rim2 因子的诱导表达。

关键词：水稻 Rim2/Hipa 假基因转录本加工

基于高密度遗传图谱的粳稻苗期耐冷QTL分析

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中国水稻科学 2024年

作者：杨传铭王立志张喜娟杨贤莉王洋洋侯本福崔士泽李青超刘凯马瑞冯延江来永才李红宇姜树坤黑龙江省农业科学院水稻研究所黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省农业科学院佳木斯分院黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所/黑龙江省寒地作物生理生态重点实验室/黑龙江省农作物低温冷害工程技术研究中心国家耐盐碱水稻技术创新中心东北中心黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院/黑龙江省松嫩平原西部作物种质资源创新与利用工程技术研究中心

【目的】低温冷害是影响水稻生长发育，进而造成不同程度减产的主要气象灾害之一。挖掘鉴定耐冷基因，选育耐冷品种，是解决水稻低温冷害最简单、直接和有效的手段之一。【方法】利用丽江新团黑谷/沈农265衍生的包含144个株系的重组自... 详细信息

【目的】低温冷害是影响水稻生长发育，进而造成不同程度减产的主要气象灾害之一。挖掘鉴定耐冷基因，选育耐冷品种，是解决水稻低温冷害最简单、直接和有效的手段之一。【方法】利用丽江新团黑谷/沈农265衍生的包含144个株系的重组自交系群体，通过人工气候室进行苗期耐冷性鉴定。结合全基因组重测序构建的包含2828个bin标记的高密度遗传图谱，进行苗期耐冷性的QTL定位和互作分析。【结果】利用完备区间作图法共检测到4个苗期耐冷QTL，分别定位于水稻的第1、8、10和12号染色体上，单个QTL的表型贡献率为5.33%～19.86%。其中，qCTS1、qCTS10和qCTS12的增效等位基因来源于强耐冷亲本丽江新团黑谷，qCTS8的增效等位基因来源于沈农265。主效QTL-qCTS12定位在第12号染色体的15.98 Mb～16.37 Mb之间，物理图谱区间为396.67 Kb。qCTS1定位在第1号染色体的9.20 Mb～9.50 Mb之间，物理图谱区间为299.85 Kb。qCTS8定位在第8号染色体的26.09 Mb～26.15 Mb之间，物理图谱区间为55.05 Kb。qCTS10定位在第10号染色体的11.13 Mb ～11.21 Mb之间，物理图谱区间为85.82 Kb。进一步分析发现，除qCTS1-qCTS8之间存在负向互作外，其余QTL间的互作表现为加性效应。【结论】利用丽江新团黑谷和沈农265的重组自交系群体，结合包含2818个bin标记的遗传图谱，共检测到4个苗期耐冷QTL，其中3个的增效等位基因来自强耐冷地方品种丽江新团黑谷。上述结果可为耐冷分子设计育种提供有用的基因资源，同时为阐明水稻苗期耐冷的遗传和分子机制提供参考。

关键词：粳稻高密度连锁图谱苗期耐冷数量性状位点