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科学通报 2024年

作者：谭文琛梁帅南顾雪琪裔传灯梁国华张昌泉周勇扬州大学农学院江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

水稻(Oryza sativa L.)是我国最重要的粮食作物之一,是全国一半以上人口的主食,提高产量和改良稻米品质一直是水稻育种工作的重要目标.随着水稻基因组学、分子生物学等学科的快速发展,科学家们在过去几十年成功克隆了许多水稻产量和品... 详细信息

水稻(Oryza sativa L.)是我国最重要的粮食作物之一,是全国一半以上人口的主食,提高产量和改良稻米品质一直是水稻育种工作的重要目标.随着水稻基因组学、分子生物学等学科的快速发展,科学家们在过去几十年成功克隆了许多水稻产量和品质性状相关的基因,为水稻种质创新提供了丰富的基因资源,但是通过传统育种方法利用这些基因耗时且费力.近年来出现的以CRISPR/Cas系统为代表的基因组编辑技术极大地拓宽了生物育种的方式方法,可以精准、高效、定向地对目标基因及其调控的性状进行改良,从而揭开了动植物育种的新篇章.本文就近年来基因组编辑技术在水稻产量和品质改良方面的应用以及所取得的进展进行了综述,以期为通过基因组编辑技术创制高产优质水稻新种质提供新思路.

关键词：水稻基因组编辑产量稻米品质种质创新

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栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响

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麦类作物学报 2025年第1期45卷 80-88页

作者：陈松朱娟吕超王菲菲郭宝健许如根江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学农学院/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

为研究不同栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响,以8个扬麦系列和宁麦系列弱筋小麦品种及2个中筋小麦品种为材料,分析参试小麦品种在不同栽培模式及生态条件下籽粒容重、蛋白质含量及淀粉含量的稳定性及差异性。结果表明,小麦... 详细信息

为研究不同栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响,以8个扬麦系列和宁麦系列弱筋小麦品种及2个中筋小麦品种为材料,分析参试小麦品种在不同栽培模式及生态条件下籽粒容重、蛋白质含量及淀粉含量的稳定性及差异性。结果表明,小麦籽粒品质既受品种遗传因素的控制,也受栽培模式及生态条件的影响。在弱筋小麦优质栽培模式[基本苗2.40×10^(6)株·hm^(-2),施用纯氮180 kg·hm^(-2),磷、钾肥以基苗肥为主,氮肥运筹按基肥∶苗肥∶拔节肥(倒3.5叶前)=7∶1∶2],弱筋小麦籽粒蛋白质含量较低,容重大,淀粉品质较高,中筋品种扬麦25和扬麦28也能够达到优质弱筋的要求。在中筋小麦高产栽培模式(基本苗1.80×10^(6)·hm^(-2),施用纯氮240 kg·hm^(-2),磷、钾肥以基苗肥为主,氮肥运筹按基肥∶苗肥∶拔节孕穗肥=5∶2∶3)下,参试品种籽粒蛋白质含量均较高,多数品种不能达到弱筋小麦的标准。要保证弱筋小麦品质,应选择适宜良种,在常规大田栽培措施的基础上,采用第一种栽培模式,并根据当地当年气候生态条件作适当调整。

关键词：弱筋小麦栽培模式生态条件品质

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水稻类病斑突变体lm52的基因图位克隆及其广谱抗病性分析

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中国水稻科学 2024年

作者：黄涛魏兆根陈玘程泽刘欣王广达胡珂鸣谢文亚陈宗祥冯志明左示敏扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/生物育种钟山实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室

【目的】类病斑突变体是研究植物细胞死亡和抗病机制的理想材料，将为植物抗病育种提供新思路。【方法】本研究通过图位克隆方法对水稻类病斑突变体lm52的突变基因进行了定位克隆，利用CRISPR/Cas9敲除技术对候选基因进行了功能验证，... 详细信息

【目的】类病斑突变体是研究植物细胞死亡和抗病机制的理想材料，将为植物抗病育种提供新思路。【方法】本研究通过图位克隆方法对水稻类病斑突变体lm52的突变基因进行了定位克隆，利用CRISPR/Cas9敲除技术对候选基因进行了功能验证，同时分析了lm52对水稻不同病原菌的抗性及可能的抗性机制。【结果】突变体lm52从4叶期开始逐渐出现褐色小点状病斑，到成熟期病斑分布至整张叶片；ATP酶基因LOC＿Os06g03940上的单碱基突变(G1440A)是lm52产生类病斑表型的原因；lm52显著增强了对水稻三大主要病害稻瘟病、纹枯病和白叶枯病的抗性，并发现这与突变体中ROS的过度积累和防御基因的激活表达有关。【结论】ATP酶基因LM52的突变增强了水稻对不同类型病原菌的抗性，为水稻抗病分子育种提供潜在的靶标基因。

关键词：水稻类病斑突变体图位克隆抗病性

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低温胁迫下组蛋白H3K18cr在水稻全基因组上的动态变化特征解析

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作物学报 2023年第9期49卷 2398-2411页

作者：刘凯陈积金刘帅陈旭赵新茹孙尚薛超龚志云江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009

组蛋白修饰在水稻响应非生物胁迫的过程中发挥着重要作用。巴豆酰化是一种新型的组蛋白修饰方式,其在水稻受到低温逆境时如何变化目前很少有见报道。本研究对正常生长和低温处理的水稻日品种本晴幼苗进行RNA-seq和ChIP-seq高通量测序,... 详细信息

组蛋白修饰在水稻响应非生物胁迫的过程中发挥着重要作用。巴豆酰化是一种新型的组蛋白修饰方式,其在水稻受到低温逆境时如何变化目前很少有见报道。本研究对正常生长和低温处理的水稻日品种本晴幼苗进行RNA-seq和ChIP-seq高通量测序,然后联合分析组蛋白H3赖氨酸18特异位点上巴豆酰化修饰(H3K18cr)在低温胁迫下对基因表达的调控特征。研究表明,在基因组中H3K18cr主要富集在第1外显子和基因间区,且与基因表达和基因长度呈现正相关。低温胁迫下,H3K18cr在水稻基因组上的分布区域没有变化,但是蛋白免疫印记和ChIP-seq结果均表明整体修饰水平下降;差异修饰分析发现低温胁迫后有899个和409个基因分别表现出修饰显著增加和减少。通过与RNA-seq关联分析显示共有199个基因H3K18cr修饰水平增高且表达水平上调,GO富集分析发现这些基因主要参与转录活性的调控等过程。进一步验证表明组蛋白H3K18cr通过调控OsDREB1A、OsEATB、OsAP2-39、OsNAC9等转录因子的表达来参与水稻低温胁迫的响应过程。相关研究结果为解析组蛋白巴豆酰化调控植物响应低温胁迫的表观遗传机制提供理论基础。

关键词：水稻低温胁迫 H3K18cr 基因表达

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过量表达异三聚体G蛋白γ亚基基因RGG2提高水稻抗旱性

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 246-255页

作者：缪军冉金晖徐梦彬卜柳冰王平梁国华周勇扬州大学农学院江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 江苏省农垦农业发展股份有限公司现代农业研究院南京211800

【目的】探究水稻异三聚体G蛋白γ亚基RGG2在提高水稻抗旱性中的作用。【方法】利用酵母双杂交和荧光素酶互补实验,鉴定RGG2与RGB1的相互作用。施加外源ABA,检测RGG2的表达水平和RGG2过量表达系的种子萌发率,用于阐明RGG2是否参与ABA响... 详细信息

【目的】探究水稻异三聚体G蛋白γ亚基RGG2在提高水稻抗旱性中的作用。【方法】利用酵母双杂交和荧光素酶互补实验,鉴定RGG2与RGB1的相互作用。施加外源ABA,检测RGG2的表达水平和RGG2过量表达系的种子萌发率,用于阐明RGG2是否参与ABA响应。通过比较野生型和RGG2过量表达系的离体叶片失水率和干旱处理后的植株存活率,解析RGG2在干旱胁迫响应中的作用。【结果】RGG2与RGB1之间存在相互作用。RGG2的表达水平可以被ABA、PEG-6000和干旱处理显著诱导。ABA处理条件下,日本晴和武运粳7号背景下RGG2过量表达系种子萌发率和根长均明显下降,且显著低于野生型,表明RGG2正调控ABA响应。过量表达系离体叶片的失水率低于野生型,但干旱条件下的植株存活率高于野生型。干旱处理条件下,多个ABA和干旱胁迫响应相关基因的表达被诱导,并且在过量表达系中的表达水平明显高于野生型。【结论】RGG2正调控ABA和干旱胁迫响应,过量表达RGG2可以提高水稻抗旱性。

关键词：水稻异三聚体G蛋白 RGG2 ABA响应干旱胁迫

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高温影响减数分裂的分子机制研究进展

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扬州大学学报(农业与生命科学版) 2025年第1期46卷 1-10页

作者：薛明刘浩刘宇辉陈赛华扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

高温影响生物的生殖发育,进而影响不同物种的生存与繁衍。生殖发育包含从性母细胞的发生至雌、雄配子的成熟整个过程,这一过程依赖于减数分裂的有序进行。减数分裂包括减数第一次分裂与第二次分裂。围绕减数分裂的生物学过程,总结了高... 详细信息

高温影响生物的生殖发育,进而影响不同物种的生存与繁衍。生殖发育包含从性母细胞的发生至雌、雄配子的成熟整个过程,这一过程依赖于减数分裂的有序进行。减数分裂包括减数第一次分裂与第二次分裂。围绕减数分裂的生物学过程,总结了高温影响减数分裂过程及响应的分子机制,包括高温对双链DNA断裂(DSB)形成的影响,高温对染色体联会、配对的影响,高温对同源重组的影响,以及高温对减数分裂时期细胞分裂的影响等。减数分裂过程是保证物种遗传稳定性和多样性的关键,了解高温对减数分裂进程的影响将有利于阐明不同物种对高温环境的适应和进化。

关键词：高温减数分裂双链断裂联会复合体重组细胞分裂

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大麦耐盐近等基因系叶片响应盐胁迫的转录组学分析

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江苏农业科学 2024年第24期52卷 44-52页

作者：李璐飞孙成群张宇航张萌娜洪益许如根朱娟扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

为解析大麦耐盐基因***.2H响应盐胁迫的分子机制,以包含耐盐基因***.2H的1对近等基因系N53(盐敏感)和T66(耐盐)为供试材料,通过转录组测序(RNA-Seq)分析对照和盐胁迫(300 mmol/L NaCl)处理120 h的近等基因系叶片中响应盐胁迫的差异表达... 详细信息

为解析大麦耐盐基因***.2H响应盐胁迫的分子机制,以包含耐盐基因***.2H的1对近等基因系N53(盐敏感)和T66(耐盐)为供试材料,通过转录组测序(RNA-Seq)分析对照和盐胁迫(300 mmol/L NaCl)处理120 h的近等基因系叶片中响应盐胁迫的差异表达基因,根据测序结果进行DEG筛选、GO富集和KEGG分析,并使用qPCR技术分析基因的表达水平,验证转录组测序结果。研究表明,从N53中共鉴定到6652个DEG,其中3348个基因上调,3304个基因下调;T66中只鉴定到1447个DEG,716个基因上调,731个基因下调。GO富集表明,DEG主要富集在细胞过程、代谢过程、转运蛋白活性、细胞膜等。KEGG富集表明,耐盐系T66中特异性富集激素信号转导和植物MAPK信号通路,并筛选到12个在近等基因系间差异表达的基因。使用qPCR技术分析了盐胁迫中与离子运输相关的HvHKT、HvNHX和HvVHP基因的表达水平,结果与转录组里基因表达趋势一致,验证了转录组数据的准确性。***.2H可能通过调控离子相关基因如HvNHX1、HvNHX4、HvHTK1.3、HvHTK2.2、HvVHP1.2和HvVHP1.1的表达调控大麦耐盐性。此外,在***.2H定位区间内,有10个DEG,为***.2H候选基因鉴定提供了参考。研究结果初步探索了耐盐基因***.2H调控大麦耐盐性的分子机制,并分析了***.2H定位区间内的DEG,为大麦耐盐育种提供了候选基因及理论依据。

关键词：大麦盐胁迫转录组差异表达基因 KEGG富集候选基因

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水稻种子休眠遗传调控机制研究进展

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2024年第1期45卷 1-9,26页

作者：卢心明牛百晓扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

种子休眠可确保种子在最适宜的条件下萌发,对植物的生存和环境适应具有重要意义。种子休眠的强弱关系到种子穗发芽、萌发率、整齐度及后续生长,对作物的产量和品质十分重要。种子休眠受内源激素、环境和复杂遗传网络等多种因素的调控。... 详细信息

种子休眠可确保种子在最适宜的条件下萌发,对植物的生存和环境适应具有重要意义。种子休眠的强弱关系到种子穗发芽、萌发率、整齐度及后续生长,对作物的产量和品质十分重要。种子休眠受内源激素、环境和复杂遗传网络等多种因素的调控。其中植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)和赤霉素(gibberellic acid,GA)是水稻休眠调控网络中最重要的2个激素,大多数休眠相关基因通过直接或间接调控ABA和GA相关基因来介导种子的休眠。过去几十年,育种家对水稻种子休眠进行了一些数量性状座位(Quantitative trait locus,QTL)定位研究,并结合一系列水稻穗发芽的突变体,初步揭示了种子休眠的分子机制。该研究归纳总结近几年控制水稻休眠的关键基因及其调控机制,以期为该方向的研究以及水稻抗穗发芽分子育种提供帮助。

关键词：水稻种子休眠穗发芽 ABA GA 遗传调控

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2C类蛋白磷酸酶基因OsPP2C49调控水稻干旱和高温胁迫响应的机制研究

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2024年第3期45卷 17-27页

作者：朱子杰卜柳冰王雨鑫徐佳婷刘丹彤缪军扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

水稻是最重要的粮食作物之一,干旱、高温、盐等不利因素均会严重影响水稻产量。脱落酸(ABA)作为一种胁迫响应激素,参与调控多种非生物胁迫应答。以ABA信号组分A亚族2C类蛋白磷酸酶基因OsPP2C49为研究对象,探究其调控水稻干旱和高温胁迫... 详细信息

水稻是最重要的粮食作物之一,干旱、高温、盐等不利因素均会严重影响水稻产量。脱落酸(ABA)作为一种胁迫响应激素,参与调控多种非生物胁迫应答。以ABA信号组分A亚族2C类蛋白磷酸酶基因OsPP2C49为研究对象,探究其调控水稻干旱和高温胁迫的响应机制。结果表明:敲除OsPP2C49基因显著提高水稻在干旱和高温条件下的存活率,而过量表达会导致存活率显著降低。OsPP2C49的表达可被不同逆境胁迫诱导。OsbZIP10、OsbZIP40和OsbZIP42可结合OsPP2C49的启动子,激活OsPP2C49的转录。OsbZIP10、OsbZIP40和OsbZIP42的表达亦可被干旱和高温显著诱导,推测OsPP2C49在胁迫条件下的诱导表达是由不同bZIP转录因子介导的。这一研究可为培育耐旱和耐高温的水稻品种提供新的遗传信息。

关键词：水稻脱落酸 2C类蛋白磷酸酶 OsPP2C49 干旱胁迫高温胁迫

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玉米氯酸盐抗性全基因组关联分析

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农业生物技术学报 2023年第12期31卷 2443-2453页

作者：王孜慧吉伟东魏杰王芸芸王后苗杨泽峰徐辰武李鹏程扬州大学农学院/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室

氯酸盐抗性是评价作物氮效率的重要指标。为了挖掘玉米(Zea mays)氯酸盐抗性的QTL和候选基因，本研究以283份玉米自交系为材料，分别在正常和氯酸盐处理下测定7个性状，计算各性状的氯酸盐抗性。结果表明，氯酸盐处理后叶绿素相对含量... 详细信息

氯酸盐抗性是评价作物氮效率的重要指标。为了挖掘玉米(Zea mays)氯酸盐抗性的QTL和候选基因，本研究以283份玉米自交系为材料，分别在正常和氯酸盐处理下测定7个性状，计算各性状的氯酸盐抗性。结果表明，氯酸盐处理后叶绿素相对含量、株高、叶长、地上部干重均显著降低；全基因组关联分析(genome wide association study, GWAS)共定位到133个显著SNP位点，正常条件、氯酸盐处理及不同性状的氯酸盐抗性分别定位到51、53、29个显著SNPs；结合关联分析和转录组分析筛选到13个候选基因，包括剪切和多聚腺苷酸化特异性因子、N-乙酰基-5-羟色胺-O-甲基转移酶、MYB转录因子等。本研究为解析玉米氯酸盐抗性的遗传机制提供了候选基因，对于挖掘玉米氮高效关键基因位点和氮高效遗传改良具有一定的参考意义。

关键词：玉米氯酸盐抗性氮效率全基因组关联分析(GWAS) 候选基因

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