作物研究（CROP RESEARCH)2018,2(3) ：244 -248,64 水稻根系分泌物对镉吸收、积累影响机理研究进展 黄亚男，傅志强1^ (湖南农业大学农学院，长沙41018) 摘要:综述了水稻根系分泌物的种类、产生机制以及对水稻镉吸收、积累的影响机理,分析了水稻根分泌物、土 壤镉以及两者间的关系，对稻田镉污染下水稻根系分泌物的研究进行了展望，以为水稻镉污染防治研究提供 参考。 关键词:水稻;根系;分泌物;镉;机理 中图分类号:S511.01 文献标识码:A 文章编号= 1001-5280(2018)03^0244-05 DOI ：10. 16848/j. cnki. issn. 1001-5280. 2018. 03. 17 Study Progress about the Mechanism of Cadmium Uptake and Accumulation in Rice Root Exudates HUANG Yanan,FUZhiqiang* (College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128 , China) Abstract： The exudates types of rice root , t h e mechanism of rice root exudation , and the mechanism of and accumulation were revie'wed. The rice root exudates, soil cadmium, and their relationship were analyzed. The study pro-gress about rice root exudates under cadmium pollution in paddy fields was expected. The outlook provi the research to prevent and control the rice cadmium pollution. Keywords ： rice ； root ； exudates ； cadmium ； mechanism 水稻是我国最主要的粮食作物，大约60%的人 口以水稻为主食[1]。水稻具有富集重金属镉（Cd)的习性，极易在籽粒中积累，是吸收镉能力最强的大 宗谷类作物[]。目前，稻田重金属污染已经十分严 重，特别是重金属元素镉，已成为危害我国水稻生产 安全的主要污染物之一，稻米镉含量超标的问题广 受关注[3]。因此，加强水稻镉污染防治研究对我国 粮食安全生产具有重要意义。 水稻根系向根际释放一些无机离子和有机化合 物，可能影响到根际重金属的表现形态。根系分泌 物对土壤重金属活化的机理、根系分泌物在植物修 收稿日期=2018-03 -28 作者简介:黄亚男（1993 -),女，硕士研究生,Email:1135203401@ 究，Email:zqf_cis@126. com。 基金项目：湖南省农业委科技项目。 复污染土壤中的作用以及农艺调控措施、有机肥和 栽培条件对水稻镉积累的影响等方面皆有许多研究 报道，但水稻根系分泌物与土壤镉之间的相互影响 报道少见。本文对这方面的研究进展进行分析与探 讨，旨在为开展相关研究提供参考。 1根系分泌物及其对根际的作用 l.i根系分泌物的种类 根系分泌物是植物在生长过程中向外界环境分 泌的各种有机物和无机物的总称。其在土壤和植物 之间承担着信息传递和物质交换的重要作用，是响 c m。*通信作者:傅志强，博士，主要从事耕作制度与碳氮循环研
生物与环境工程学院课程论文 转基因作物的研究进展 学生姓名：魏斌聪 学号：200806016139 专业/班级：生物工程081班 课程名称：生物工程原理 指导教师：陈蔚青教授 浙江树人大学生物与环境工程学院 2011年5月
转基因作物的研究进展 魏斌聪 （浙江树人大学生物与环境工程学院生工081班浙江杭州310015） 摘要：人们将所需要的外源基因(如高产、抗病虫害优质基因) 定向导入作物细胞中, 使其在新的作物中稳定遗传和表现,产生转基因作物新品种, 是大幅度提高作物产量的一项新技术。本文先描述了转基因作物的发展进程，对其基因问题的研究作了讨论，并列出转基因作物目前存在的主要问题并作分析，最后对此项技术作出展望。 关键词：转基因作物；DNA技术；基因导入；安全性 前言 转基因植物（transgenic plant），是指基因工程中运用DNA 技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期等提高其经济价值或实用价值。[ 1 ]其主要范围是在作物方面，如可食用的大豆、玉米等，或者可投入生产的棉花等作物。 从表面上看来，转基因作物同普通植物似乎没有任何区别，它只是多了能使它产生额外特性的基因。从1983年以来，生物学家已经知道怎样将外来基因移植到某种植物的脱氧核糖核酸中去，以便使它具有某种新的特性：抗除莠剂的特性，抗植物病毒的特性，抗某种害虫的特性。[ 2 ]这个基因可以来自于任何一种生命体：细菌、病毒、昆虫等。这样，通过生物工程技术，人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性，这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。[ 3 ] 1 转基因作物的发展进程 转基因作物的研究最早始于20世纪80年代初期。1983年，全球第一例转基因烟草在美国问世。1986年，首批转基因抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1996年，美国最早开始商业化生产和销售转基因作物(包括大豆、玉米、油菜、
[4]朱校奇，邓启云，陈春光，等.再生稻及超级杂交稻再生利用研究进展[J].杂交水稻，2007，22（3）：6-9. [5] 马绪亮，李合松，刘莉莉.应用14 C 示踪技术研究超级杂交稻同化产物转运分配及其与早衰关系的研究[J].激光生物学报，2008，（6）：142-146.[6] 任天举，李经勇，邹亚兰，等.头季稻后期光合产物对再生稻的 影响[J].再生稻，1997，（2）：17-21.[7] 徐富贤.杂交中稻抽穗后再生芽生长与头季稻茎鞘物质积累的关系[J].中国水稻科学，1997，11（3）:160-164. （责任编辑：高国赋 ） 秸秆还田对土壤质量影响研究进展 叶丽丽1，王翠红1，彭新华2，王丽慧1 （1.湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙410128；2.中国科学院南京土壤研究所，江苏南京210008） 摘要：为正确评价农业生产中秸秆还田的作用，本文从土壤肥力质量、土壤健康质量、土壤环境质量三个方面综述了秸秆还田 对土壤质量的影响，并展望了秸秆还田的前景。 关键词：秸秆还田；土壤肥力质量；土壤健康质量；土壤环境质量中图分类号：S141.4 文献标识码：A 文章编号：1006-060X （2010）19-0052-04 Effect of Straw Returning on Soil Quality YE Li-li 1,WANG Cui-hong 1,PENG Xin-hua 2,WANG Li-hui 1 (1.College of Resources and Environment,HNAU,Changsha 410128,PRC;2.Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,PRC) Abstract:In order to correctly evaluate t he effect of straw returning in agricultural production,the effect of straw returning on soil quality was introduced from three aspects (soil fertility quality,soil health quality and soil environmental quality),and the prospects of straw returning were viewed. Key words:straw returning;soil fertility quality;soil health quality;soil environmental quality 秸秆因含有一定的氮、磷、钾等多种元素，同时富含大量的纤维素、木质素和蛋白质等有机物质而一直受到农业科学工作者的高度关注，人们在秸秆 还田的技术、 作用以及产生的问题等方面进行了大量研究。早期研究表明，秸秆还田对于改善土壤结构、提高土壤养分等具有重要作用，因此世界一些发达国家已将秸秆还田作为农业生产中土壤培肥的一项有效措施来实施，甚至有的国家如日本还将此当作法律来执行。然而近十几年研究表明，秸秆还田可能带来如温室气体排放、土壤重金属污染等环境问题。我国是秸秆产量较丰富的国家，据不完全统计，我国秸秆年产量约7.9亿t 左右，约占全世 界的39.5%，但目前这些秸秆除小部分用作燃料、 造纸、畜牧饲料外，大部分秸秆被就地焚烧，还田率极低，仅占总产量的1/4。由此可见，我国的秸秆还 田措施有大量发展空间。 本文从近十年来提出的土壤质量概念，即土壤肥力质量、土壤健康质量以及土壤环境质量3个方面综述了由秸秆还田带来的影响，旨在为农业生产中实施秸秆还田措施提供一定参考。 1秸秆还田对土壤肥力质量的影响1.1 土壤物理指标 1.1.1土壤结构土壤结构是调控土壤物理、生物过程和土壤有机质分布的重要因素之一，土壤团聚体是土壤结构的基本单元。多数研究表明，秸秆覆盖还田具有良好的改土培肥、改善土壤结构、增加0.05～0.25mm 的粗粒级团聚体含量的作用。秸秆还 收稿日期：2010-07-24 作者简介：叶丽丽（1983-），女，四川内江市人，在读硕士，研 究方向为土壤物理。通讯作者：王翠红 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 湖南农业科学2010，（19）：52~55Hunan Agricultural Sciences
收稿日期:2002-07-11 作者简介:蔡昆争(1970-),男,助理研究员,博士. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(39770138和30100107);教育部博士点基金资助项目(2000065402);广东省自然科学 基金资助项目(980145和20000636) 水稻根系的空间分布及其与产量的关系 蔡昆争1,骆世明1,段舜山2 (1华南农业大学农学院,广东广州510642;2暨南大学水生态研究所,广东广州510632) 摘要:选择9个水稻品种,在水稻生长根系最旺盛的抽穗期进行取样,研究高产水稻群体的根系空间分布特征.结果表明:不同水稻品种的根系体积和质量的总量存在差异.各品种水稻根系的体积和质量均随土层深度增加而下 降,但主要分布在土壤耕作层(0～20cm ),且表层(0～10cm )占80%以上.其垂直分布可用指数模型、乘幂模型、对数函数、多项式函数表示,相关系数都在0.9以上.上层根(0～10cm )质量与产量之间没有显著的相关关系,而下层根质量(10cm 以下)与产量之间呈显著正相关关系,相关系数达017258.研究认为,从整株根系和高产的角度来看,适当减少表层根系,培育和增加深层根系的比例有利于促进水稻产量的提高.关键词:水稻;根系;空间分布;产量 中图分类号:S181;S314 文献标识码:A 文章编号:1001-411X (2003)03-0001-04 理想株型结构是作物高产的重要基础[1,2].良好的株型必须保证植株充分利用光能,有利于群体内气体的交换,以及减少个体之间的竞争[3].D on 2ald [4]提出了理想株型(Ideotype )的概念,他指出禾谷类作物理想株型的特征应该是在同类植株间相互干扰最小.松岛省三[5]从水稻高产栽培的角度提出了理想稻的形态要求,即多穗、矮秆、短穗,上部2～3叶要短、厚、直立,抽穗后叶色褪淡缓慢,绿叶较多.我国在株型育种上曾先后经历了矮化育种阶段、理 想株型育种阶段、超高产育种阶段[6～9] .对水稻株型分布的研究主要集中在地上部,而关于水稻根系的空间分布研究相对较少,Y oshida [10]使用1081个水稻品种,在温室中用根箱观察了不同品种的株高、分蘖和根系生长的关系,发现根系分布较深的品种植株较高,分蘖也很少[10].凌启鸿[11]采用水培实验研究了叶角与根系分布的关系认为,根系分布较深且多纵向时,叶角较小,叶片趋向于直立;根系分布较浅且少纵向时,叶角较大,叶片趋向于披垂[11].这些研究大都在个体条件(单株)或水培条件下进行,而系统研究大田高产群体条件下根系的空间分布规律较少.本研究通过选择目前生产上推广的品种进行研究,试图寻找高产水稻群体的根系分布特征,并建立描述根系空间分布的模型,从而为培育优良根型提供依据. 1 材料与方法 1.1 材料 水稻品种选用培杂72、丰矮占1号、特三矮、二 青矮、七山占、粳籼89、华粳籼74、华航1号、七华占.其中培杂72、二青矮、华粳籼74、华航1号、七华占由华南农业大学农学院植物育种系提供,丰矮占1号、特三矮、七山占、粳籼89由广东省农业科学院水稻研究所提供.1.2 方法 1998～1999年在华南农业大学试验农场进行.本田每公顷施N 150kg ,P 2O 590kg ,K 2O 150kg.插植规格为20cm ×20cm ,每穴插两苗,设3个重复,随机区组排列,小区面积为24m 2,田间管理同一般大田.根系取样采用田间土柱法.在水稻根系最旺盛的抽穗期取样,以水稻植株为中心,先割取地上部分,然后借助铁铲挖取20cm 长×20cm 宽×40cm 深的土柱,沿垂直方向上每5cm 切割为1个层次,重复3～4次.取出的土样,小心用水漂洗干净,将泥土和根系分离,带回实验室测定.根系体积采用排水法、根质量用烘干法测定.成熟期进行测产和考种. 2 结果与分析 2.1 根系体积的空间分布 从表1可看出,不同水稻品种的根系体积总量存在差别,比较大的品种有华航1号、七华占、华粳籼74、二青矮,单株根系体积都超过20cm 3,而不同水稻品种根系在土壤不同层次的分布差异较大,根系体积都随着土层深度增加而逐渐减少,主要分布在耕作层(0～20cm ),而耕作层以下则根较少.在同一层中,不同品种在上层(0～10cm )和下层(10cm 以 第24卷第3期 2003年7月 华南农业大学学报(自然科学版)Journal of S outh China Agricultural University (Natural Science Edition ) V ol.24,N o.3 Jul.2003
疾病分子生物学诊断的研究进展 摘要：随着分子生物学技术的的不断进步，许多疾病便转入了基因治疗阶段，而分子生物学技术的不断进步，也恰好为医药领域的发展建立了良好的基础，这也必将会为各种疾病的治愈提供一个更新更好的解决方案。而本文则就白血病、胆管癌和肺结核三种疾病的分子生物学诊断研究进展进行了讨论。 关键词：分子生物学疾病研究进展 前言： 利用分子生物学的技术方法检测受检者体内 DNA 或 RNA 的结构变化，从而对疾病作出诊断的方法［1］与传统方法相比较，其具有非常显著的优越性，既可以直接对个体基因状态进行检测，又可以对表型正常的携带者以及特定疾病的易感者作出诊断和预测。因此分子生物学技术能广泛应用于白血病、胆管癌和肺结核等几种疾病的诊断治疗。因此分子生物学的诊断治疗已成为研究热点，现将其研究进展情况综述如下。 1．白血病的分子生物学诊断研究进展[2] 1.1白血病简介 白血病是一类常见和多发的造血干细胞克隆性恶性疾病，形态学分型为其主要诊断方法，但对于一些形态不典型的病例易误诊，近年来临床研究发现，大部分的白血病存在着某种染色体易位，而易位会产生新的融合基因。癌基因的扩增、原癌基因点突变或抑癌基因的失活等。 1.2荧光原位杂交技术( FISH) 目前 FISH 广泛用于检测染色体重组和标记染色体，检测多种基因疾病的染色体微缺失和用于非整倍体疾病的产前诊断.其基本原理是用标记了荧光素生物素或者地高辛的单链 DNA 探针和与其互补的 DNA 退火杂交，通过检测附着在玻片上的分裂中期或间期细胞上的核 DNA 位置反映相应基因的状况适用于多种临床标本( 如血液骨髓组织印片和体液，甚至石蜡包埋的组织标本等)，具有直观、方便、敏感、可量化、方法多样和适应不同检测目的等优点，
浅谈我国转基因水稻的研究(一) 论文关键词]水稻转基因论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前，水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术，并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展， 水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛，由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响，水稻在漫长的进化过程中，形成了极其丰富的遗传多样性，染色体组型和数目复杂多样，成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。 植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建，并导入植物基因组中，通过外源基因的直接表达，或者通过对内源基因表达的调控，甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达，使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻，进一步拓宽了水稻抗病基因源，为抗病育种提供了一条新途径。 一、国内外的转基因技术 转基因技术自20世纪70年代诞生以来，已经取得迅速的发展。到目前为止，中国已经是全球第4大转基因技术应用国。 转基因生物技术的应用，大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉（高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病）。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因，由安徽省种子公司，安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻，育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物，获得发光作物，驱赶害虫。 至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究，亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量，将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来，选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜，培育成抗除草剂油菜新品种；比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统；法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜，充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性，实现了萝卜不育细胞质的三系配套，对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。 二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展 我国是农业超级国，因此，中国人吃饭问题的关键是水稻问题（高产和抗性问题），而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。 近年来，植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟，国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究，将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻，获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国，转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。（一）转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果 王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”，获得转基因植株。抗性鉴定表明，转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性；通过对转基因植株后代PCR分析，证实bar基因已整合到受体植株的基因组中，遗传分析表明，bar基因能在有性生殖过程中传递给后代，并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术，
3光周期反应的分子机制 昼夜节律信号的产生,使得下游开花基因得到激活或抑制,进而引起水稻开花或迟花。CO是拟南芥中第1个被发现受昼夜节律调控的开花基因。拟南芥通过对CO基因转录的丰度同CO蛋白的稳定性的调节将光信号同昼夜节律钟统一起来。水稻Hd1、CO的同源基因,作为昼夜节律钟的下游基因,通过同样的方式在整合光信号和节律信号上起着重要作用。Hd1 mRNA的表达不受日长的影响,受到光敏色素的介导。Takeshi Izawa[13]认为Hd1能与光敏色素形成转录复合物或者受到光敏色素的磷酸化;Hd1单独存在时,促进其下游基因FT-like的表达;同光敏色素相互作用时,Hd1作为FT-like的抑制子。在短日条件下,Hd1 mRNA表达的峰值在夜间,而在长日条件下,Hd1 mRNA出现表达的峰值时,正处于光敏期,此时光敏色素同Hd1的作用比短日强,故抑制水稻开花。因此,Hd1是一个双功能基因,短日促进开花,而长日抑制开花。 拟南芥CO受到上游GI的调控,诱导1个编码移动开花信号的成花素基因FT 的表达。FT蛋白移动至茎尖,同由FD基因编码的转录因子相互作用来激活决定花器官特性的基因AP1,诱导拟南芥开花。 OsGI是拟南芥GI基因的水稻同源基因。OsGI mRNA的表达受到昼夜钟的控制,在长日照和短日照条件下,表达模式与CO类似。OsGI过表达,不论在何种日长条件下均能引起水稻开花推迟,说明OsGI是水稻开花的抑制因子,而在拟南芥中,GI促进开花[7]。Hd3a、FT的同源基因,由Hd1调控,同FT蛋白类似,Hd3a蛋白是水稻中的成花素,在叶片中表达,通过韧皮部运输至顶端分生组织,启动开花[14]。FT-like 1(RFT1),是水稻中13个FT-like家族基因中最接近Hd3a的同源基因,能在缺乏Hd3a的时候能促进开花,在短日下作用是冗余的。Reina Komiya 等[15,16]进一步证明,在短日条件下,主要通过Hd3a激活水稻开花。在长日条件下,RFT1则是主要的开花促进因子。Hd3a/RFT1作用于OsMADS14和OsMADS15基因的上游。OsMADS14和OsMADS15基因均为拟南芥AP1基因的同源基因(OsMADS14/RAP1B、OsMADS 15/RAP1A)[15,16]。这些发现表明光周期开花诱导途径GI-CO-FT-AP1和OsGI-Hd1-Hd3a/RFT1-OsMADS14/OsMADS15,在拟南芥和水稻中是保守的,但是在这些长日照植物和短日照植物中,光周期的反应是有区别的。 除去这些保守的开花时间基因的调控,水稻中还发现存在独特的调控因子。Ehd1编码一个B-型反应调节子,在拟南芥中不存在同源基因,能独立于Hd1促进水稻开花,作用于Hd3a、RFT1、部分MADS-box基因的上游[17]。Ghd7编码1个CCT结构域蛋白的基因,同拟南芥没有明显的同源性,是CCT结构域蛋白家族的新
分子生物学的应用及发展 摘要：本文在文献检索的基础上，对分子生物学的发展简史，基本原理，研究领域等作了简单介绍，阐述了分子生物学在人们日常生活中的应用并结合药学专业着重讨论了其在药学及中药开发发面的应用，并进一步对分子生物学未来的研究技术、方向和前景做了展望。 一前言 生物以能够复制自己而区别于非生物。生命现象最基本的特征是进行“自我更新”。进行“自我更新”体现了一种最高级和最复杂的运动状态。这种运动就是生物机体从环境中摄取物质和能量，以更新本身的物质组成，而山现生长、繁殖，在这样的过程中保证了将自身的特征传给历代；同时也不断地向环境输送一些物质和释放能量。在生物机体的组成物质中，防水分外，有各种无机盐类和各种有机化合物。其中生物大分子——核酸和蛋白质在进行自我更新运动中，以其功能的重要性占第一位。为探索生命现象的本质问题，产生了分子生物学这一学科[1]。 分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域[2]。 分子生物学的最终目标是远大的，从产生基本细胞行为类型的各种分子的角度，来理解这五类行为类型：生长、分裂、分化、运动和相互作用。即分子生物学力图完整地描述细胞大分子的结构、功能和相互联系，从而理解细胞为什么要采取这种方式[3]。 分子生物学作为一门新兴的边缘学科。它的迅速发展及其在整个生命科学领域的广泛渗透和应用，促使人们对生物学等生命科学的认识从细胞水平进入分子水平。在农业、畜牧、林业、微生物学等领域发展十分迅速，如转基因动植物等。在医学领域，为医学诊断、治疗及新的疫苗、新药物研制等开辟了新的途径，使医学科学中原有的学科发生分化组合，医学分子生物学等新的学科分支不断产生，使医学科学发生了深刻的变革，不认识到这一点就很难跟上科学发展的步伐。 分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 二分子生物学发展简史 分子生物学的发展大致可分为三个阶段[4-7]：
水稻抽穗期基因及分子调控机制研究进展 摘要：抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一，它对于水稻适应不同的栽培地区和耕作季节是至关重要的。水稻的开花期主要由感光性、感温性和基本营养生长性决定，多年来研究者提出了光周期途径、赤霉素途径、自调节途径和春化作用等4种调控途径，其中研究的最多的是光周期途径[1]。近年来，在水稻抽穗期基因的发掘、定位、克隆及作用机制等方面，特别是QTL研究方面取得较大进展。在此．回顾了水稻抽穗期基因／QTL的定位和克隆，阐述QTL的互作及与主基因的等性关系，并通过和拟南芥模式植物的对比进一步阐述了水稻开花的分子机制，为研究禾本科植物的抽穗期基因提供了有意义的启示。旨在为中国水稻抽稳期基因遗传以及在育种上的应用提供理论依据[2]。 关键词：抽穗期，光周期，基本营养生长性 引言 水稻抽穗期(生育期)是决定品种地区与季节适应性的重要农艺性状，选育早熟高产的水稻品种一直为水稻育种家所重视。水稻早熟基因的发现和利用将有助于解决早熟与丰产难以兼顾的矛盾，也有利于克服籼粳亚种间F，超亲迟熟的障碍。因此，发掘和鉴定水稻抽穗期基因(包括QTL)，开展抽穗期基因定位、克隆等方面的研究，并深入探讨水稻抽穗期基因的分子作用机理，具有重要的理论意义和应用价值。同时，水稻作为单子叶模式植物，这方面研究也对同类植物特别是禾本科粮食作物的抽穗期基因和QTL研究具有指导意义[2]。 1 水稻光周期研究进展 植物光周期现象的发现始于1921年Garner和Allard对美洲烟草开花期与长日照条件关系的研究[3]．大量的进一步研究发现。植物在光照时间长于或者短于某临界值，或只在特定光照时间范围内才会开花。他们将植物通过感受昼夜长短
环境因子对水稻根系的影响 报告人：邓亚萍导师：王忠 水稻根系既是吸收养分和水分的重要器官,又是多种激素、有机酸和氨基酸合成的重要场所,其形态和生理特性与地上部的生长发育、产量和品质形成均有着密切的关系。自1919年Weaver 首先报道根系与生态关系的研究结果以来，人们开始对植物根系进行了广泛的研究。其中，根系的形态结构与活性及其与产量的关系一直是水稻根系研究的一个热点，其核心问题是高产水稻应该具有什么样的根系形态生理特征及高产水稻根系在不同的环境条件下的应答。 在由于自然状态的根系生长在黑暗条件下以及研究方法的局限,过去国内从事根系形态结构及环境因子对水稻根系影响的研究较少,近二十年来不少学者已陆续开展了环境因子水稻根系影响的研究，积累了众多经验，本文对已有的结果进行了总结。 1.温度因子 温度几乎影响着植物所有的生物学过过程，在植物的生长发育过程中起着重要的作用。对 于根系而言，根际温度更是影响着根系的生长发育、形态结构及根中各种代谢过程。 水稻根系大部分集中在0～20cm耕层中,土壤温度变化也以0～20cm土层内最为明显。因此,这个层次的温度变化对水稻根系影响最大。水稻根系的生长受温度的影响主要表现在生长前期根系的形成和生长后期的衰竭,水稻根系生长的最适温度是28～32℃，当水温在16℃以下时,根的生长几近停滞,当温度上升到28℃时,支根生长良好,地上部与地下部均可得到最大限度的协调增长。在此界限以内,温度越高,地上部发育越好;温度低时,则根部的生长量增大。Neilsen(1974)认为,在根系生长的最适温度或较高温度下, 有利于根系的发生伸长, 相反较低的土壤温度则可以延缓根系细胞的衰老, 延长根系生理活性。吴岳轩(1995)研究也证实了高温有利于根系发生伸长这一结论。同时他也指出, 后期高温会加速根系衰老进程。由此可见, 水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是不同的。根系生长时期不同, 根系着生位置不同, 温度的影响也不同。总之,水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是有差异的,不同时期、不同着生位置的根系对温度的要求也各不一样。王忠（2003）的研究表明在供试的4个温度处理中，10℃时水稻发生冷害，根系停在生长，看不到负向光性反应；20℃时水稻根系生长，有负向光性反应；在30℃时稻根的生长和负向光性反应最快；40℃时稻根的生长量和根负向光性倾斜度降低。 目前有关温度对水稻根的内部形态，及生理生化方面的研究还不是很多，主要有：S.B.Varade 的研究指出在提高温度及光照强度，加能量输入，促使稻根中孔隙度的增加。而温度对水稻根系生理代谢的影响，主要是通过影响各种酶的活性以及促进或抑制某些植物激素的合成和运输来调节根系代谢。Lakkakula（2004）认为温度对水稻根中谷氨酰胺合成酶（GS）活性具有相反的作用，23℃下生长的水稻根的GS活性明显高于32℃下生长的活性。低的根区温度常会减少作物根系CTK、GA的合成和向上运输,同时增加根系ABA的合成和向上运输。 2.水分因子 水稻根系对土壤水分的反应非常敏感。田间持水量的不同会对根系的生长发育及分布产生影响。吴志强(1992)的研究表明淹水田根系主要分布在土壤上层,密集成网,而湿润灌溉和旱田栽培的稻田上层根较少,根系主要分布在中下层。张玉屏等(2001)认为土壤水分为田间持水量的70%～75%时最有利根系的生长发育,土壤水分过多或过少,都会导致根干重、根系吸收面积的全面下降;而且生育时期不同,根系对土壤水分的敏感程度也不同,如分蘖期干旱对根系生长发育影响较小,
水稻转基因育种研究进展 王彩芬,安永平,韩国敏,张文银,马 静 (宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏永宁 750105) 摘要:对水稻转基因技术在抗虫、抗病、抗逆及改良米质等方面的进展进行了综述。 关键词:水稻; 转基因育种; 进展 中图分类号:S511.035.3 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2005)06-0055-03 20世纪下半叶以来,由于分子生物学研究的巨大成就,使生物学成为自然科学的带头学科,它的理论和方法已渗透到生命科学的许多领域,为生命科学的研究带来新的思维方式和研究手段。基因工程技术在植物遗传育种上应用很广泛,并取得了显著成就。 水稻是最重要的粮食作物之一,世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。据专家预测,到2025年在现有稻谷产量的基础上再增加60%才能满足需要(K hush,1995)。随着人口的增长和耕地面积的减少,世界尤其是我国将面临粮食问题的严峻挑战,培育优良品种是提高稻谷产量的主要途径。传统的育种技术已为培育水稻新品种做出了巨大贡献,并将在今后继续发挥主导作用,但由于品种资源的贫乏,单靠传统育种已很难有大的突破。基因工程技术为水稻分子标记辅助育种、水稻转基因育种提供了一条新途径。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、耐盐、改善品质、提高产量等基因转入水稻,从而实现水稻种质创新和为生产提供优良品种。自1988年以来,国内外已得到了许多水稻转基因植株,涉及到抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农艺性状,有些已进入田间试验和应用阶段。 1 水稻转基因育种进展 植物转基因育种是利用遗传工程的手段,有目的地将外源基因或DNA构建导入植物基因组,通过外源基因的直接表达,或通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新的性状的一种品种改良技术。在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻不仅是世界重要粮食作物,而且由于其基因组较小、重复序列较少的优点而成为一种重要的分子遗传学研究的单子叶模式植物,基因组测序已完成。自1988年首次获得转基因水稻以来,水稻转基因技术已获得突飞猛进的发展,目前已成功获得籼稻、粳稻、爪哇稻的转基因植物。随着基因枪转化技术的建立和根癌农杆菌介导转化法的成功,水稻基因转化技术日益完善。而且转移目标基因已从报告基因或筛选标记基因进入改良水稻抗性和适应性,以及改善品质,提高产量等重要基因的利用。 1.1 抗虫转基因水稻育种 水稻是虫害最多的大田作物,稻螟虫和稻飞虱危害最为严重,水稻中抗虫资源贫乏,转基因技术为抗虫品种的培育提供了一条新途径。自从1989年实现苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)抗虫基因转化水稻并得到再生植株以来,转抗虫基因水稻的研究取得了很大进展。转抗虫基因水稻包括转Bt基因、转蛋白酶抑制基因和转凝集素基因。在转Bt基因的研究方面,中国农科院生物技术中心杨虹等(1989)将Bt基因导入水稻品种台北309、中花8号的原生质体并获得再生植株;Fujim oto等(1993)通过电激法将cry LAb 基因导入水稻,首次报道了转Bt基因水稻对二化螟和稻纵卷叶螟的抗性。项友斌等(1999)利用农杆菌介导实现了苏云金杆菌抗虫基因cryI A(b)和cryI A(c)在水稻中的转化;黄健秋等(2000)利用农杆菌介导获得转(Bt)基因秀水11和春江11植株;薛庆中等(2002)利用农杆菌介导获得转双价抗虫基因(cryI Ac和豇豆胰蛋白酶抑制基因C pTI)浙大19植株;朱常香等(2002)获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株。近几年转Bt基因研究越来越多,进展很快,在籼稻、香稻、爪哇稻、杂交稻、深水稻中获得成功,选育出克螟稻1号、2号、3号(舒庆尧等,1998)。转Bt基因水稻在我国已进入环境释放阶段,有望培育出应用于生产的抗虫品种。 在转蛋白酶抑制剂基因水稻研究方面,通过电激介导原生质体转化,Xu等(1996)把豇豆胰蛋白酶抑制剂基因C pT i转入粳稻品种台北309,转基因植株对大螟和二化螟2种水稻虫害都具有抗性;通过基因枪介导马铃薯蛋白酶抑制剂基因PinⅡ转化水稻,Duan等(1996)获得了Nipponbare、台南67和Pi4等3个粳稻品种的抗大化螟转基因株系;Lee等(1999)利用PEG介导法将大豆K units胰蛋白酶抑制剂(SK TI)的cDNA转入粳稻Nagdongbyeo的原生质体,再生转基因植株的后代抗褐飞虱。曾黎琼等(2004)利用农杆菌介导将马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)导入玉优1号、HT-7中;孔维文等(2004)利用农杆菌介导将PT A和马铃薯高赖氨酸蛋白基因(S B401)同时转入超级杂交稻亲本材料1826中。在转凝集素基因水稻研究中,主要是转雪莲花凝集素(G NA)基因,采用基因枪法,英国John Innes Centre(Maqbool等,1999;Rao等,1998;Sudhakar等,1998)把G NA基因导入AS D16、M5、M7、M12、FX92D、Basmati370等籼稻品种中,得到200多株转基因植株,G NA在水稻中呈高水平的组成性表达(用Ubi启动子)或韧皮部专一性表达(用Rssl启动子),转基因植株抗褐飞虱。在我国,傅向东等(1997)用G NA基因枪转化水稻IR72、IR76、珍汕97和秀水11等品种,部分转基因植株子代对褐飞虱有一定抗性;T ang(唐克轩等,1999)通过基因枪介导实现了G NA 基因和X a21基因的共转化,得到了转基因植株。唐克轩等(2003)利用农杆菌介导将半夏凝集素基因(pta)导入粳稻鄂宛105、中花12和籼稻E优532中,获得7个转基因纯系。 1.2 抗病转基因水稻育种 抗病转基因水稻包括转抗病毒基因、抗真菌病害基因和抗细菌病害基因。抗病毒转基因已开展了8种病毒的转基因研究,包括水稻通枯罗病毒(rice tungro disease)、水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged 收稿日期:2005-07-21 作者简介:王彩芬(1968-),女,副研究员,从事水稻花培育种研究。T el:0951-*******E-mail:caifen-68@https://www.doczj.com/doc/98964331.html,
江西农业学报 2007,19(5):27～31Acta Agriculturae J iangxi 水稻叶片早衰及其外源激素的调控研究进展 张文学 1,2 ,彭春瑞2,胡水秀1,陈武 3 收稿日期:2007-03-09 基金项目:国家粮食丰产科技工程项目江西分项(2004BA520A04)资助。 作者简介:张文学(1979-),女,山西洪洞人,硕士研究生,主要从事水稻早衰机理和预防方面的研究。 (1.江西农业大学农学院,江西南昌330045;2.江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所,江西南昌330200; 3.江西省农业科学院水稻研究所,江西南昌330200) 摘 要:综述了水稻叶片早衰对产量的影响及其评价指标,记述了叶片早衰过程中叶绿素、蛋白质含量、一些酶类活性、丙二醛等生理指标的变化,分析了几种外源激素应用于防止叶片早衰的研究进展,并对今后水稻叶片早衰方面的研究提出了一些建议。 关键词:水稻;叶片;早衰;外源激素;产量 中图分类号:S511 文献标识码:A 文章编号:1001-8581(2007)05-0027-05 Advances of Research on Early Senescence of R i ce L eaf and Phytohor m ones Regul a ti on Z HANGW en -xue 1,2 ,PE NG Chun -rui 2 ,HU Shui -xiu 1 ,CHE N W u 3 (1.Agr ono my College,J iangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China; 2.S oil and Fertilizer &Res ources and Envir on ment I nstitute,J iangxi Acade my of Agricultural Sciences,Nanchang 330200,China; 3.R ice Research I nstitute,J iangxi Acade my of Agricultural Sciences,Nanchang 330200,China ) Abstract:The effects of early -senescence indexes of rice leaf on yield were revie wed in this paper .The change of physi ol ogical indexes in leaf senescence p r ocess,including chl or ophyll,the content of p r otein,activities of s o me enzy mes and content ofMDA were su mmarized .Research advances in external phyt ohor mones were analyzed t o p revent the rice leaf senescence .Finally s o me advices on the future study of rice leaf senescence were put for ward . Key words:R ice;Leaf;Early senescence;External phyt ohor mone;Yield 衰老是植物体生命周期的最后阶段,是植物在长期进化过程中形成的适应性,具有重要的生物学意义。但在农业生产中,作物的过早衰老往往导致减产。因此,推迟作物衰老启动期或延缓衰老,尤其是防止其早衰发生对提高作物产量具有重要意义。近年来,水稻早衰现象日益引起人们的关注,其主要表征是在水稻抽穗期到成熟期,植株内部生理功能失调,叶片的生理活动受到障碍,叶绿素解体,茎叶枯萎,根系生理活性减弱[1] ,植株未 老先衰,籽粒充实不良,空秕率增高[2] ,严重时大面积枯 死,对水稻产量造成很大损失。水稻等禾谷类作物在生 长后期,叶片早衰现象较为普遍 [3] ,由于叶片是光合作用 的主要器官,叶片早衰对水稻产量有很大影响,研究水稻叶片早衰的生理指标,探讨相应的防止对策,对挖掘水稻的产量潜力以及指导育种等研究都有极其重要的意义。 1 水稻叶片早衰及其评价指标 1.1 叶片早衰对产量的影响 水稻产量是由多种因子 所决定的[4] ,水稻生长后期叶片早衰是产量的限制因素 之一 [5] 。曾富华等人发现,叶片和根系早衰是造成一些 水稻品种结实率偏低、空秕率较高的主要原因,严重抑制了其产量潜力的充分发挥 [2] ;还有研究表明,根系和叶片 早衰主要影响弱势粒的灌浆,弱势粒的灌浆是影响结实 率的主要因素[6] 。由于水稻叶片衰老会导致光合作用 的下降,而水稻籽粒2/3以上的干物质是开花后通过光 合作用获得的 [7] ,因此,水稻叶片在结实期间衰老快慢会 严重影响结实率及水稻产量[8,9] ;从理论上推算,水稻叶 片推迟1d 衰老,可增产2%左右[10] ,实际可增产1%左 右[11] 。总之,目前的研究普遍认为功能叶片早衰会导致 其丧失光合功能和同化作用,显著减弱干物质的积 累 [12] ,严重影响籽粒灌浆结实 [13,14] ,进而对水稻的产量 与米质带来不利影响。 1.2 叶片早衰评价体系 1.2.1 叶绿素、蛋白质含量 叶绿素和蛋白质含量的降 低,均可作为衡量水稻叶片衰老的可靠指标 [15,16] 。叶绿 素是吸收光能的主要色素,叶绿素的迅速丧失是影响叶片吸收光能从而导致光合速度下降的一个重要因素[17]。 叶片的衰老还与叶片内可溶性蛋白的减少密切相关 [18] , 可溶性蛋白主要是RuBp 羧化酶的降解导致光合能力急剧下降。叶片衰老开始时,叶绿素尚未破坏之前,叶片内蛋白质含量已下降到正常水平以下 [4,19,20],在叶片衰老 的过程中蛋白质的水解是主要的反应[20] 。 1.2.2 活性氧及其清除酶系统 植物生育后期体内产 生的活性氧、自由基增加及其清除系统能力的降低,机体内产生的活性氧不能被及时清除,造成对细胞及组织的