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水稻颖壳异常突变体ah1的鉴定与候选基因分析

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中国农业科学 2024年第3期57卷 429-441页

作者：张必东林泓朱思颖李忠成庄慧李云峰西南大学水稻研究所/西南大学农业科学研究院/转基因植物与安全控制重庆市重点实验室西南大学创新创业学院/含弘学院

【目的】水稻是世界性的粮食作物，其籽粒形态直接影响水稻的最终产量和营养品质，进而影响其经济价值。此外，水稻花发育与籽粒形态又具有复杂的相关性，探究新的水稻花发育调控基因及其分子调控机制可以为培育籽粒更大、更饱满的水稻... 详细信息

【目的】水稻是世界性的粮食作物，其籽粒形态直接影响水稻的最终产量和营养品质，进而影响其经济价值。此外，水稻花发育与籽粒形态又具有复杂的相关性，探究新的水稻花发育调控基因及其分子调控机制可以为培育籽粒更大、更饱满的水稻品种奠定基础。【方法】在利用甲基磺酸乙酯（ethyl methyl sulfonate,EMS）诱变西大1B（籼稻保持系）得到的突变体库中鉴定到一个颖壳和浆片发育异常且矮化的突变体abnormal hull 1(ah1)；观察并统计野生型和突变体的农艺性状；选取各个时期的小穗，对突变体的组织学、形态学变化进行分析；采用ah1和籼稻温敏不育系56S构建F2分离群体，并将其用于遗传分析和基因定位；提取野生型和突变体的幼穗RNA并将其反转录为cDNA，对花发育调控基因和ABA合成关键基因的表达量进行RT-qPCR分析。【结果】农艺性状分析表明，突变体ah1各节间的大幅缩短直接导致其矮化；同时，突变体的小穗畸形严重，结实率极低。组织学和形态学分析发现，ah1小穗主要表现为内外稃、浆片和雄蕊等花器官发生了不同程度的退化，部分严重的小穗出现了花器官特征和花分生组织确定性的改变，且伴随大面积的白化，根据其退化程度的不同可分为一般和严重2种类型。遗传分析发现分离群体中野生型和突变体的比值为3:1，表明ah1突变性状受1个隐性基因控制。AH1定位于第1染色体上的分子标记RM6716和RM128之间，物理距离近8 Mb，对突变体进行重测序分析后发现该区间内的LOC＿Os01g53450和LOC＿Os01g51860在野生型和突变体之间出现了变异，因此，将这两个基因暂定为候选基因。RT-qPCR分析表明，在突变体幼穗早期发育过程中，各花器官发育调控基因的表达量发生了显著的变化；同时，ABA合成关键基因OsNCED1/OsNCED2/OsNCED3/OsNCED4/OsNCED5的表达严重受阻。【结论】AH1对于维持水稻内外稃等花器官的形态建成起到至关重要的作用，将LOC＿Os01g53450和LOC＿Os01g51860暂定为候选基因。

关键词：水稻颖壳花发育候选基因

水稻Ⅲ类过氧化物酶基因IPH1调控水稻株高

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 24-33页

作者：冯萍刘杨杨杰马宏蕾秦诚王楠沈文强西南大学水稻研究所/农业科学研究院/转基因植物与安全控制重庆市重点实验室重庆400715

过氧化物酶(peroxidase, PRX)是过氧化物酶体的标志酶,能够保护细胞免受氧化损伤和解除H2O_(2)的毒害作用,还可以增强自然杀伤细胞的活性,调节细胞的增殖、分化和凋亡等.其中Ⅲ类过氧化物酶(CⅢPRXs)是植物中特有的过氧化物酶家族,通过... 详细信息

过氧化物酶(peroxidase, PRX)是过氧化物酶体的标志酶,能够保护细胞免受氧化损伤和解除H2O_(2)的毒害作用,还可以增强自然杀伤细胞的活性,调节细胞的增殖、分化和凋亡等.其中Ⅲ类过氧化物酶(CⅢPRXs)是植物中特有的过氧化物酶家族,通过清除活性氧(ROS)在植物免疫中发挥重要作用,然而CⅢPRXs在水稻株型建立中的功能尚不清楚.通过基因编辑技术CRISPR/Cas9获得CⅢPRXs基因(LOC_Os12g09460)两种不同形式的敲除突变体iph1-1,***1突变体的株高显著高于野生型,除倒1节节长(即第5节)外,其他节节长均显著或极显著长于野生型.农艺性状考察表明,穗长及结实率等主要性状差异无统计学意义;通过RT-qPCR技术进行的表达模式分析表明,IPH1在根、茎、叶、鞘、穗中均表达,并在茎和鞘中表达相对较高;亚细胞定位分析表明,IPH1蛋白主要定位于过氧化物酶体中.进一步通过生理分析,发现突变体中过氧化物酶活性显著降低,同时H2O_(2)质量分数显著增加.这些结果初步证实了IPH1能够通过过氧化氢途径调控水稻株高的形成,可为丰富株高调控网络提供有利的基因资源,进一步为株型相关生物育种奠定基础.

关键词：水稻 CRISPR/Cas9技术 Ⅲ类过氧化物酶株高

蜡梅花发育相关基因CpUFO表达特性与功能分析

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林业科学 2024年第2期60卷 87-96页

作者：车冰雁余尚妍李志能李先源西南大学园艺园林学院、长江上游农业生物安全与绿色生产教育部重点实验室、重庆市花卉工程技术研究中心重庆400715

【目的】UFO是被子植物中首个被发现的F-box蛋白,主要参与调控花分生组织特性和花器官发育。本文通过对蜡梅CpUFO基因表达特性分析及异源表达拟南芥表型分析,初步鉴定CpUFO的功能,为阐明蜡梅花发育分子调控机制提供参考。【方法】基于... 详细信息

【目的】UFO是被子植物中首个被发现的F-box蛋白,主要参与调控花分生组织特性和花器官发育。本文通过对蜡梅CpUFO基因表达特性分析及异源表达拟南芥表型分析,初步鉴定CpUFO的功能,为阐明蜡梅花发育分子调控机制提供参考。【方法】基于前期构建的蜡梅转录组数据,克隆蜡梅CpUFO基因并对其编码蛋白进行同源比对及进化树分析。根据qRT-PCR分析CpUFO基因在不同组织、器官及全年花发育各阶段中的相对表达量,比较35S::CpUFO转基因拟南芥株系及Col-0野生型表型差异,并通过qRT-PCR检测过表达拟南芥株系内源开花相关基因的表达特性,分析过表达CpUFO对拟南芥开花时间以及花器官发育的影响。【结果】获得的CpUFO基因cDNA序列为1665 bp,编码403个氨基酸,含有保守的F-box结构域。CpUFO在外花被片中表达量相对最高,其次是内花被片,在果、茎、叶、腋芽及雌雄蕊中表达水平较低;而在全年花芽中的表达量分析结果显示,低温打破休眠后的露瓣和始花以及盛开期花芽中的表达量显著高于其他时期。与野生型拟南芥相比,35S::CpUFO转基因株系莲座叶数目减少,开花提前,且拟南芥内源基因TFL1表达量下调,成花关键基因FUL和AP1的表达量上调。【结论】CpUFO在不同组织、器官及花发育各阶段均有表达,不同组织中在外花被片中表达量最高,全年花芽中打破休眠的花蕾开放阶段表达量最高。同时,过表达CpUFO会促进拟南芥早花并影响其花器官发育。

关键词：蜡梅 UFO基因 F-box家族花发育

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蜡梅转录因子CpBBX24基因的克隆及功能分析

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林业科学 2024年第4期60卷 127-135页

作者：王霞曹银珠武华峰刘道凤眭顺照西南大学园艺园林学院、长江上游农业生物安全与绿色生产教育部重点实验室、长重庆市花卉工程技术研究中心重庆400715

【目的】BBX(B-box)是锌指结构蛋白转录因子家族中一个重要的亚家族,在植物生长发育、植物信号转导及逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。对蜡梅BBX24基因的克隆与分析,有利于丰富植物中对BBX基因家族的认识,为蜡梅抗逆调节机制提供新... 详细信息

【目的】BBX(B-box)是锌指结构蛋白转录因子家族中一个重要的亚家族,在植物生长发育、植物信号转导及逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。对蜡梅BBX24基因的克隆与分析,有利于丰富植物中对BBX基因家族的认识,为蜡梅抗逆调节机制提供新的理论依据。【方法】以蜡梅转录组数据库中获得的蜡梅CpBBX24基因cDNA序列为基础克隆基因全长,使用DNAStar和MEGA进行序列分析和进化树构建。采用qRT-PCR进行蜡梅不同组织及不同花期表达特性分析,以及ABA、MeJA、干旱、高盐、高温和低温等处理后表达分析。同时,使用Gateway技术构建植物表达载体,花絮侵染法转化拟南芥,对T3代纯合系进行表型观察及非生物胁迫耐性分析。【结果】获得CpBBX24的cDNA序列长为1374 bp,包含729 bp的开放阅读框(ORF),编码242个氨基酸,分子量为26.54 kD,等电点为4.93。序列分析表明CpBBX24蛋白在N端有两个串联的B-box结构域,其C端不包含CCT结构域。表达特性分析表明,CpBBX24在蜡梅根、茎、子叶、幼叶、成熟叶各器官,外瓣、内瓣、雌蕊、雄蕊等组织中均有表达,其中在子叶中表达量最高。在不同开花时期,CpBBX24表达呈波动变化,在衰老期表达量最高。ABA、MeJA、干旱、高盐、高温和低温均能诱导CpBBX24基因的表达,表达趋势各有差异。在PEG(30%PEG-6000)、高盐(300 mmol·L^(-1)NaCl)、高温(42℃)、低温(4℃)胁迫下,转基因拟南芥处理后植株总体生长状态优于野生型,相对电导率和丙二醛浓度数值显著低于野生型,说明CpBBX24基因过表达增强了拟南芥的干旱、高盐、高温及低温胁迫耐性。【结论】ABA、MeJA、干旱、高盐、高温和低温等处理诱导了CpBBX24的表达,说明其可能参与蜡梅的逆境胁迫耐性调控。CpBBX24的过表达增强了拟南芥的干旱、高盐、高温及低温等胁迫耐性。这些结果表明CpBBX24基因在干旱、高盐、低温和高温等胁迫响应中发挥重要作用。

关键词：蜡梅 BBX 逆境胁迫转基因

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景观专用稻西大黄叶2号的选育及栽培技术

四川农业科技 2024年第6期 33-36页

作者：向思茜张帆沈超汤云川徐敬洪杨正林赵芳明颜旭蔡良俊李治义袁亚章梁义郑江蓉成都市农林科学院成都611130 西南大学水稻研究所/西南大学农业科学研究院/转基因植物与安全控制重庆市重点实验室重庆400700

彩叶稻是颜色具有观赏性的专用水稻,对于满足人们的营养价值需求及特色观赏价值具有重要的作用。“西大黄叶2号”是西南大学与成都市农林科学院以“R2163”作为母本,“缙恢10号”为父本进行杂交,选育出的观赏性较好的彩叶稻。2022年通... 详细信息

彩叶稻是颜色具有观赏性的专用水稻,对于满足人们的营养价值需求及特色观赏价值具有重要的作用。“西大黄叶2号”是西南大学与成都市农林科学院以“R2163”作为母本,“缙恢10号”为父本进行杂交,选育出的观赏性较好的彩叶稻。2022年通过重庆市品种审定。在区试中全生育期133-177 d,平均生育期150.8 d左右,平均产量为302.325kg/667m 2,比对照平均产量增加15.42%。该品种叶片颜色一致性较好、抗稻瘟病、米质较好、产量较对照稳定增加。适宜在重庆市海拔800m以下地区种植。

关键词：彩叶稻选育优质栽培技术

BTB蛋白泛素化介导植物发育和逆境应答的研究进展

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生物工程学报 2024年第1期40卷 63-80页

作者：吕彤彤颜文慧梁艳丁寅颜庆霞李金华西南大学创新创业学院含弘学院重庆400715 西南大学园艺园林学院长江上游农业生物安全与绿色生产教育部重点实验室重庆400715

BTB(broad-complex,tramtrack,and bric-à-brac)结构域是在真核生物中发现的高度保守的蛋白质相互作用基序。含有BTB结构域的一类蛋白统称为BTB蛋白,它们广泛参与转录调控、蛋白质降解等过程。越来越多的研究表明,该基因在植物生长发... 详细信息

BTB(broad-complex,tramtrack,and bric-à-brac)结构域是在真核生物中发现的高度保守的蛋白质相互作用基序。含有BTB结构域的一类蛋白统称为BTB蛋白,它们广泛参与转录调控、蛋白质降解等过程。越来越多的研究表明,该基因在植物生长发育、生物与非生物胁迫等生理过程中具有重要的作用。本文以蛋白结构域为基础,系统总结了该基因家族蛋白在泛素化介导植物发育和逆境应答等过程中的研究进展,为植物中该类基因的研究提供了参考。

关键词： BTB结构域蛋白蛋白泛素化植物发育逆境应答

过表达水稻OsPIN2通过减弱地上部重力反应增大分蘖角度

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作物学报 2024年

作者：吴佳俊涂燃冉张秋丽邹沁雯孙志豪王宏何光华西南大学水稻研究所/西南大学农业科学研究院/作物分子改良重庆市重点实验室

地上部向重力性与分蘖角度形成紧密相关，解析其调控机制有助于合理设计分蘖角度，从而促进作物株型改良。在水稻生长素输出载体基因OsPIN2过表达株系中鉴定到2个分蘖角度显著增大的株系OE-OsPIN2-1/2。扫描电镜观察显示OE-OsPIN2-1/2... 详细信息

地上部向重力性与分蘖角度形成紧密相关，解析其调控机制有助于合理设计分蘖角度，从而促进作物株型改良。在水稻生长素输出载体基因OsPIN2过表达株系中鉴定到2个分蘖角度显著增大的株系OE-OsPIN2-1/2。扫描电镜观察显示OE-OsPIN2-1/2分蘖基部的近地端与远地端近乎对称生长。向重力性检测发现OE-OsPIN2-1/2幼苗地上部重力反应降低，且重力刺激后生长素标志基因OsIAA20和WUSCHEL相关同源盒基因WOX6/11不对称表达减弱，表明过表达OsPIN2减弱重力作用下的生长素不对称分布。此外，OE-OsPIN2-1/2分蘖基部参与重力反应的正调控基因下调表达而负调控基因上调表达，进一步表明过表达OsPIN2能够减弱地上部重力反应。本研究结果揭示了OsPIN2通过调控地上部向重力性从而控制水稻分蘖角度的机理，为深入研究植物地上部重力反应提供理论依据。

关键词：水稻 OsPIN2 分蘖角度地上部向重力性

蜱螨线粒体基因组串联重复序列DNA的分布与进化特征分析

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应用昆虫学报 2024年第3期 569-581页

作者：祝银李一蒋诗蝶王进军魏丹丹昆虫学与害虫控制工程重庆市重点实验室西南大学植物保护学院长江上游农业生物安全与绿色生产教育部重点实验室西南大学农业科学研究院

【目的】本研究旨在明确蜱螨线粒体基因组（mtDNA）串联重复序列（微卫星和长串联重复DNA）的分布规律和进化特征，为开发蜱螨分子标记和研究线粒体微卫星的功能提供基础数据。【方法】采用Microsatellite identification tool(MISA)和T... 详细信息

【目的】本研究旨在明确蜱螨线粒体基因组（mtDNA）串联重复序列（微卫星和长串联重复DNA）的分布规律和进化特征，为开发蜱螨分子标记和研究线粒体微卫星的功能提供基础数据。【方法】采用Microsatellite identification tool(MISA)和Tandem repeat finder等本地软件发掘蜱螨线粒体基因组串联重复序列DNA，分析其组成类型、分布规律和进化特征。【结果】本研究基于37科217种蜱螨线粒体基因组，鉴定获得1454个完美型线粒体微卫星（mtSSRs）和96个复合型微卫星。其中，完美型mtSSRs包含271个单碱基微卫星（SSR1）、127个双碱基微卫星（SSR2）、517个三碱基微卫星（SSR3）、323个四碱基微卫星（SSR4）、75个五碱基微卫星（SSR5）以及46个六碱基微卫星（SSR6）。分析发现，随着微卫星核心重复碱基数目的增加，其重复次数范围逐渐变小。蜱螨大多数mtSSRs倾向分布于线粒体电子传递链复合体Ⅰ所编码的nad4和nad5基因之中。同时，本文鉴定获得167个长串联重复序列（核心重复碱基数>6 bp），且50.3%分布于蛋白编码区。但核心重复基序较长的片段类型主要分布在特定物种的AT控制区。此外，革蜱属Dermacentor多数物种的线粒体基因组含有2个长串联重复序列区域。【结论】蜱螨线粒体基因组中三碱基微卫星和四碱基微卫星的数量最为丰富，且多分布于线粒体蛋白编码区域。同时，蜱螨线粒体微卫星存在长度多态性，且微卫星的变异与某些蜱虫的生物学特性密切相关。革蜱属近缘种间的线粒体基因组近期可能经历了复制、删除或重组事件。总之，本研究发掘的线粒体串联重复序列将为蜱螨物种鉴定、种群遗传多样性以及分子系统进化研究提供丰富的分子标记。

关键词：真螨目寄螨目微卫星基因组进化线粒体复合体

光和温度对开花时间基因可变剪接的影响研究进展

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园艺学报 2024年第8期 1949-1963页

作者：文宋琴李佳霖池卓恒夏燕王淑明吴頔郝雅雯郭启高梁国鲁景丹龙西南大学园艺园林学院长江上游农业生物安全与绿色生产教育部重点实验室西南大学农业科学研究院南方山地作物逆境生物学国家级培育基地重庆南开中学

可变剪接（AS）是植物生长发育过程中最有效的基因转录调控方式之一。在植物中，大量基因经历了可变剪接；调控开花时间基因的可变剪接受到光和温度信号的影响。本文中重点综述了可变剪接的类型、可变剪接的分子机制及在光与温度季节性... 详细信息

可变剪接（AS）是植物生长发育过程中最有效的基因转录调控方式之一。在植物中，大量基因经历了可变剪接；调控开花时间基因的可变剪接受到光和温度信号的影响。本文中重点综述了可变剪接的类型、可变剪接的分子机制及在光与温度季节性变化下基因可变剪接调控开花时间的特性和功能，旨在提高对基因可变剪接参与调控植物开花时间机制的认识，为研究植物生长发育调控机制提供新思路。

关键词：基因可变剪接光周期温度开花时间