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1水稻温敏感叶色突变体研究进展显示文摘温度是影响水稻生长发育的一个重要因素,由温度引起水稻叶色改变的一类突变体统称为水稻温敏感叶色突变体。探讨温度影响水稻叶色的机理,对促进水稻遗传改良与高产育种具有重要意义。对已发掘的水稻温敏感突变体在温度对突变体的表型影响、基因定位及克隆、分子作用机理和育种利用及其研究进展等方面进行了分类讨论。刘艳霞 林冬枝 董彦君 2015中国水稻科学2015,29,4:19
2一个水稻温敏黄化突变体的表型分析和基因定位显示文摘对水稻叶色进行表型分析与基因定位,可为图位克隆该类基因和研究水稻光合系统功能奠定基础。利用甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变的方法,从籼稻品种'南京11'(简称NJ11)中获得温敏黄化突变体dy1;与野生型相比,dy1在自然环境下,从苗期至成熟期始终表现叶片黄化,透射电镜显示dy1类囊体结构异常;同时株高、分蘖数、结实率等农艺性状也表现出极显著的差异;实验室光照培养箱条件下,dy1苗期在20℃下表现白化,在25℃表现黄化,在30℃下为浅绿的表型;遗传分析表明水稻温敏黄化突变体dy1的表型是由1对隐性基因控制;将突变体与粳稻广亲和品'02428'杂交,构建F2群体,从中选出隐性极端个体,通过基因定位,将控制黄化的基因限定在第1染色体长臂上标记Y-4和Y-35之间的115 kb的区间内,含有16个开放阅读框(ORF),测序发现,dy1中编码尿嘧啶核苷酸激酶的基因LOC_Os01g73450的第4个内含子与第5个外显子交界处存在单碱基替换,拟作为候选基因;且叶绿体合成相关基因表达量显著降低,猜测该基因可能参与了叶绿素合成途径。张天雨 周春雷 刘喜 孙爱伶 曹鹏辉 Thanhliem NGUYEN 田云录 翟虎渠 江玲 2017作物学报2017,43,10:12
3OspTAC2 encodes a pentatricopeptide repeat protein and regulates rice chloroplast development显示文摘Functional chloroplast generation depends on the precise coordination of gene expression between the plastid and the nucleus and is essential for plant growth and development. In this study, a rice(Oryza sativa) mutant that exhibited albino and seedling-lethal phenotypes was isolated from a60Co-irradiated rice population. The mutant gene was identified as an ortholog of the Arabidopsis plastid transcriptionally active chromosome protein 2(p TAC2) gene, and the mutant strain was designated osptac2. Sequence and transcription analyses showed that Osp TAC2 encodes a putative chloroplast protein consisting of 10 pentratricopeptide repeat(PPR) domains and a C-terminal small Mut S-related(SMR) domain. Cytological observations via microscopy showed that the Osp TAC2-green fluorescent fusion protein is localized in the chloroplasts. Transmission electron microscopy revealed that the chloroplast of the osptac2 mutant lacks an organized thylakoid membrane. The transcript levels of all investigated PEP(plastid-encoded RNA polymerase)-dependent genes were dramatically reduced in the osptac2 mutant, whereas the transcript levels of NEP(nuclear-encoded polymerase)-dependent genes were increased. These results suggest that Osp TAC2 plays a critical role in chloroplast development and indicate that the molecular function of the Osp TAC2 gene is conserved in rice and Arabidopsis.Dekai Wang Heqin Liu Guowei Zhai Liangsheng Wang Jianfeng Shao Yuezhi Tao 2016Journal of Genetics and Genomics2016,43,10:7
4FRUCTOKINASE-LIKE PROTEIN 1 interacts with TRXz to regulate chloroplast development in rice显示文摘Chloroplast genes are transcribed by the plastidencoded RNA polymerase(PEP) or nucleus-encoded RNA polymerase. FRUCTOKINASE-LIKE PROTEINS(FLNs) are phosphofructokinase-B(Pfk B)-type carbohydrate kinases that act as part of the PEP complex; however, the molecular mechanisms underlying FLN activity in rice remain elusive.Previously, we identified and characterized a heat-stress sensitive albino(hsa_1) mutant in rice. Map-based cloning revealed that HSA_1 encodes a putative OsFLN_2. Here, we further demonstrated that knockdown or knockout of the OsFLN_1, a close homolog of HSA_1/OsFLN_2, considerably inhibits chloroplast biogenesis and the fln_1 knockout mutants, created by clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR) and CRISPR-associate protein_9, exhibit severe albino phenotype and seedling lethality. Moreover, OsFLN_1 localizes to the chloroplast.Yeast two-hybrid, pull-down and bimolecular fluorescencecomplementation experiments revealed that OsFLN_1 and HSA_1/OsFLN_2 interact with THIOREDOXINZ(OsTRXz) to regulate chloroplast development. In agreement with this,knockout of OsTRXz resulted in a similar albino and seedling lethality phenotype to that of the fln_1 mutants. Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction and immunoblot analysis revealed that the transcription and translation of PEP-dependent genes were strongly inhibited in fln_1 and trxz mutants, indicating that loss of OsFLN_1, HSA_1/OsFLN_2, or OsTRXz function perturbs the stability of the transcriptionally active chromosome complex and PEP activity. These results show that OsFLN_1 and HSA_1/OsFLN_2 contribute to chloroplast biogenesis and plant growth.Lei He Sen Zhang Zhennan Qiu Juan Zhao Wendan Nie Haiyan Lin Zhengge Zhu Dali Zeng Qian Qian Li Zhu 2018Journal of Integrative Plant Biology2018,60,2:6
5一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位显示文摘【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体,命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F_2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F_2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。林添资 孙立亭 龚红兵 王益华 刘玲珑 赵志刚 江玲 万建民 2019中国水稻科学2019,33,1:6
6水稻阶段性温敏白化转绿突变体stgra254的特征和基因定位显示文摘为了挖掘和鉴定更多的水稻白化转绿突变体用于基因功能的研究。从粳稻品种秀水09的EMS突变体库中发现了一个阶段性温敏白化转绿突变体stgra254,该突变体在28℃恒温条件下,第6片完全展开叶出现白斑,至分蘖盛期融合成片,最终叶片枯萎死亡;在32℃条件下,第6片叶白斑数目及白化程度明显弱于28℃,且3d后逐渐转绿;而24℃下的叶片表现正常。组织化学分析结果表明,白斑的形成和发展是一个程序性细胞死亡的过程,伴随着H_2O_2的积累。荧光仪分析显示,光系统Ⅱ的最大光能转化效率显著下降。遗传分析表明,该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制。利用stgra254与珍汕97杂交得到F_2群体,借助集团分离分析法和SSR分子标记连锁分析,将其定位在4号染色体上的RM17206与RM17277标记之间,遗传距离分别为0.48,5.22cM。邹金财 张维林 夏明辉 邱洋松 王长春 杨玲 张小明 2017华北农学报2017,32,3:5
7孕穗期冷水胁迫下施用γ-氨基丁酸对寒地粳稻氮光合效率的调控效应显示文摘以生育期相近粳稻品种东农428和松粳10为试验材料,研究孕穗期冷水胁迫下施用外源γ-氨基丁酸(GABA)对寒地粳稻功能叶片氮光合效率及产量的调控效应,为制定有效抵御低温冷害化控栽培技术提供理论依据。结果表明,外源GABA主要通过提高松粳10剑叶光保护能力提高其光合效率;通过缓解低温胁迫对东农428剑叶光损伤程度,提高光保护能力进而提高其光合效率。孕穗期冷水胁迫下寒地粳稻剑叶OsGS1;1、OsGS1;2、OsGS1;3及OsGAD2表达量上调,与植物冷应激反应有关。OsNADH-GOGAT、OsGDH1和OsGDH3表达量上调、OsFd-GOGAT表达量显著下调,谷氨酰胺合成酶(GS)活性显著上升,说明孕穗期冷水胁迫抑制剑叶光呼吸过程中谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合酶(GS/GOGAT)循环代谢,促进质体中GS/GOGAT循环及谷氨酸脱氢酶(GDH)途径中铵(NH4+)同化代谢。孕穗期冷水胁迫下施用GABA(4.5 mmol·L^-1)促使寒地粳稻剑叶OsGS2、OsFd-GOGAT和OsNADH-GOGAT表达量下调;但OsGS1;3、OsGDH3和OsGAD2表达量上调,GS、GDH及谷氨酸脱羧酶(GAD)活性显著升高,使谷氨酸(Glu)家族氨基酸含量显著上升,如抗逆氨基酸GABA、脯氨酸(Pro)、Glu等,避免高NH4+毒害,提高寒地粳稻耐冷性。贾琰 任鹏飞 赵宏伟 邹德堂 王晋 杨亮 2020东北农业大学学报2020,51,1:5
8水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位显示文摘【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。涂政军 邹国兴 黄李超 陈龙 代丽萍 高易宏 冷语佳 朱丽 张光恒 胡江 任德勇 高振宇 董国军 陈光 郭龙彪 钱前 曾大力 2017中国水稻科学2017,31,5:5
9水稻温敏型叶片白化突变体tsa1的表型鉴定和基因定位显示文摘一个由甲磺酸乙酯(EMS)诱变宁粳36水稻品种获得的温敏型叶片白化突变体tsa1在低温条件下(20-24℃)表现叶片白化,但在较高温度下(28-32℃)叶色与野生型无显著差异。突变体白化叶片中叶绿素a和类胡萝卜素含量与野生型相比显著下降。显微观察发现突变体白化组织中正常叶绿体数量稀少,包含大量小型的异常叶绿体,进一步用透射电镜观察发现异常叶绿体中无发育完整的类囊体片层结构,表明该突变体中叶绿体发育存在严重缺陷。遗传分析表明该突变性状受单个隐性核基因控制。利用tsa1与南京11杂交所得的F2群体中的368个隐性极端个体,将该突变基因定位于第5染色体长臂163 kb的范围内。本研究为该基因的图位克隆及功能解析奠定了基础。刘钰龙 刘峰 周坤能 苏晓妹 方先文 张云辉 鲍依群 2016作物学报2016,42,12:5
10水稻白化复绿突变体白784的生理特性分析及基因精细定位显示文摘为探讨水稻白化复绿突变体白784的生理特性和相关遗传机制,研究了不同温度处理下白784的表型和生理特性,结果表明,白化表型受温度控制,20、22、24℃低温处理使白784叶片的色素合成不同程度受阻,叶片呈白化表型;与对照相比,白784的叶绿素a、b和类胡萝卜素含量显著下降,20℃处理(10d)白784叶绿素a、叶绿素b较对照分别下降95.18%(P〈0.01)、86.86%(P〈0.01):22℃处理(14d)白784叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜紊较对照分别下降96.19%(P〈0.01)、93.25%(P〈0.01)、92.76%(P〈0.01);24℃处理(12d)白784叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素较对照分别下降86.17%(P〈0.05)、91.67%(P〈0.01)、95.30%(P〈0.01);26℃处理(12d)白784叶色绿化,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量较对照分别下降27.63%、25.70%、27.17%(P〉0.05):28℃处理(12d)白784叶色与正常无异,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量较对照差异不显著;表明24~26℃是白784叶色白化的敏感温度。同时构建F2作图群体(白784×郑州早粳),进行遗传分析和基因定位,结果表明,该突变体温敏白化性状受1对隐性核基因控制;利用424个SSR分子标记将Abt6初步定位在水稻第6号染色体上,位于标记RM5988~RM6071,与标记的遗传距离分别为2.4、9.7cM;进一步扩大F2群体,在F2、F3群体白化单株中寻找目标区段发生重组的个体。利用InDel标记分析目标区段杂合单株的标记基因型,将Abt6定位在InDel标记Y15420~Y15648.标记间物理距离约278kb。王付华 王亚 王青林 尹海庆 王生轩 陈献功 孙建军 王越涛 付景 白涛 周柯 2015河南农业科学2015,44,10:4
11Loss-of-function mutation of rice SLAC7 decreases chloroplast stability and induces a photoprotection mechanism in rice显示文摘Plants absorb sunlight to power the photochemical reactions of photosynthesis, which can potentially damage the photosynthetic machinery. However, the mechanism that protects chloroplasts from the damage remains unclear. In this work, we demonstrated that rice(Oryza sativa L.) SLAC7 is a generally expressed membrane protein. Lossof-function of SLAC7 caused continuous damage to the chloroplasts of mutant leaves under normal light conditions.Ion leakage indicators related to leaf damage such as H_2O_2 and abscisic acid levels were significantly higher in slac7-1 than in the wild type. Consistently, the photosynthesis ef ficiency and Fv/Fm ratio of slac7-1 were significantly decreased(similar to photoinhibition). In response to chloroplast damage, slac7-1 altered its leaf morphology(curled or fused leaf) by the synergy between plant hormones and transcriptional factors to decrease the absorption of light, suggesting that a photoprotection mechanism for chloroplast damage was activated in slac7-1. When grown in dark conditions, slac7-1 displayed a normal phenotype. SLAC7 under the control of the At SLAC1 promoter could partially complement the phenotypes of Arabidopsis slac1 mutants, indicating a partia conservation of SLAC protein functions. These results suggest that SLAC7 is essential for maintaining the chloroplast stability in rice.Xiaolei Fan Jiemin Wu Taiyu Chen Weiwei Tie Hao Chen Fei Zhou Yongjun Lin 2015Journal of Integrative Plant Biology2015,57,12:2
12水稻温敏转绿突变体osv15的鉴定和遗传分析显示文摘【目的】本研究旨在鉴定和克隆水稻温敏转绿新基因,揭示其参与叶绿体发生发育和光合作用的分子机制,为高光效育种提供理论支撑。【方法】利用辐射诱变的方法,从粳稻品种日本晴中筛选获得叶片黄化突变体osv15,并对其表型、农艺性状和遗传方式进行详细分析。构建了突变体与Kasalath的F2群体,利用多态性分子标记对目的基因进行定位和测序分析。【结果】osv15幼苗期在22℃低温下叶片黄化,叶绿素含量仅为野生型的10%,光化学效率下降,叶绿体结构异常;随着温度的升高,osv15的叶色由黄转绿,30℃时叶绿素含量恢复到野生型的68%,光化学效率和叶绿体发育与野生型相近。在自然环境下,osv15突变体从苗期至成熟期均表现为叶片黄化,且株高、分蘖数和产量等农艺性状与野生型相比差异显著。遗传分析表明osv15突变体的表型由一对隐性核基因控制。将Os V15基因定位到第6染色体多态性标记S4和S5之间84 kb的区间内,定位区间测序发现突变体中编码分子伴侣蛋白的基因Cpn60β1(LOC_Os06g02380)发生单碱基缺失。【结论】osv15是一个新的水稻温敏转绿突变体,Cpn60β1可能为突变基因。齐岳翰 李瑞莉 王芳 刘洪家 易可可 朱诚 2018中国水稻科学2018,32,4:1
13水稻低温敏感突变体tcd34的鉴定与基因定位显示文摘用60Coγ射线辐照诱变粳稻‘嘉花1号’,得到一个能够稳定遗传的低温白化致死突变体tcd34,并对其进行表型鉴定与基因定位研究。在低温20℃下,与野生型‘嘉花1号’相比,突变体tcd34在整个苗期均表现为完全白化,光合色素含量明显降低,且叶绿体结构不完整,植株最终死亡;在高温32℃下,该突变体苗期叶片叶色、光合色素含量及叶绿体发育基本恢复正常。利用tcd34和培矮64S杂交得到的F2代群体,将突变基因定位于3号染色体In Del分子标记ID03M14453和ID03M14723之间的341 kb内,包含15个候选基因。通过转录水平的分析,发现在低温20℃下,该突变体中参与叶绿素合成及叶绿体发育相关基因(CAO,Cab1R,FtsZ)的表达水平有不同程度的下调,说明该突变基因会影响低温环境下水稻的正常生长。高媛媛 张婷 周文昊 林冬枝 宋忠明 董彦君 2020基因组学与应用生物学2020,39,11:1
14水稻温度敏感型黄叶突变体yl2(t)的表型分析和基因定位显示文摘[目的]本试验旨在对水稻温度敏感型黄叶突变体yl2(t)进行表型分析和基因定位,为图位克隆该基因奠定基础。[方法]在连续20℃温度处理下测定突变体yl2(t)叶绿素含量和观察其叶绿体结构;构建yl2(t)与籼稻品种‘南京11’的杂交F2群体,借助SSR和In Del分子标记,选取隐性极端个体进行基因定位;利用qRT-PCR测定叶绿素合成相关基因表达水平。[结果]20℃持续处理15 d,yl2(t)幼苗表现黄叶;若处理时间延长至20 d,yl2(t)幼苗则不能继续生长最后死亡,处理15 d后转移至30℃或在30℃连续生长时叶色正常。田间生长条件下,yl2(t)的农艺性状与野生型相比,没有显著差异。叶绿素含量测定结果表明,20℃时yl2(t)叶绿素含量较野生型显著降低,而30℃时yl2(t)中仅叶绿素b的含量显著降低。叶绿体超微结构观察显示,yl2(t)幼苗中叶绿体发育正常。遗传分析表明,yl2(t)突变表型受一对隐性核基因控制,利用图位克隆的方法将该突变基因定位在第8染色体长臂末端标记N8-36与P16之间,物理距离为647 kb。qRT-PCR结果表明,20℃和30℃两种温度条件下,与野生型相比,yl2(t)幼苗中叶绿素合成相关基因的表达出现不同的变化。[结论]水稻温敏型黄叶突变体yl2(t)突变表型受一对隐性核基因控制,该基因被定位在第8染色体长臂末端,是一个控制水稻叶色的新基因。本研究结果为YL2(T)基因的克隆及在水稻育种中的应用提供了依据。孔飞 蔡跃 汪鹏 尤小满 张杰 江玲 张文伟 万建民 2016南京农业大学学报2016,39,5:1
15水稻高温白化复绿突变体tcd52的遗传分析和分子定位显示文摘粳稻品种“嘉花1号”经甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变处理,获得一个稳定遗传水稻幼苗高温白化复绿突变体tcd52.该突变体在高温(>24℃)条件下,二叶期叶色呈白色失绿,三叶期开始复绿,四叶期后与野生型没有明显差异;而在低温(20℃)条件下,tcd52突变体苗期叶色与野生型一致呈绿色,无白化现象.利用该突变体tcd52与“培矮64S”杂交构建F_(2)遗传群体,发现苗期的高温白化复绿叶色性状受到一对隐性核基因控制,并将该突变基因(tcd52)定位在水稻第5染色体上的ID05M16025和ID05M16113分子标记之间的127 kb区间内,经测序推定突变基因是编码PPR蛋白的基因LOC_Os05g49920.结果表明:tcd52是一个受高温响应且影响水稻早期叶绿体发育的关键基因.今后将进一步对tcd52基因进行研究,以加深了解温度对水稻叶绿体分子发育机理.李军 朱梦珂 田激旋 陈瑜 林冬枝 董彦君 2022上海师范大学学报(自然科学版)2022,51,2:1
16水稻温敏感失绿突变体tcd51的遗传分析及其基因定位显示文摘从粳稻品种‘嘉花1号’的60Coγ射线辐照的后代中筛选到一个水稻温敏感失绿突变体tcd51,该突变体在24℃条件以下,幼苗从三叶期开始呈白色失绿,而28℃以上条件下其表型与野生型‘嘉花1号’一致,呈正常绿色,表明其幼苗叶色失绿是一种温敏感性状。透射电镜观察表明,突变体tcd51的叶绿体在20℃条件下发育不全,且光合色素含量明显下降,而在32℃条件下叶绿体结构和光合色素含量与野生型基本一致。遗传分析表明,该温敏感失绿突变表型受1对隐性核基因(tcd51)控制。利用该突变体与‘培矮64S’杂交构建F2群体以及InDel和SSR分子标记,将tcd51基因定位在水稻第5染色体上的ID5与ID7分子标记之间的507 kb的区间内,跨越6个BACs,包含26个ORFs。转录表达分析表明,tcd51突变体在20℃低温条件下叶绿素合成、光合作用和叶绿体发育相关基因(PORA,psa A,psb A,rpo B,rpo C)转录水平大幅度下调,而在32℃条件下与野生型无明显差异,说明TCD51可能是一个低温响应且受低温影响的水稻苗期生长的关键基因。本研究为tcd51基因的进一步克隆和功能探索提供了一定的参考。范梦杰 张烈 张婷 林冬枝 董彦君 2018分子植物育种2018,16,17:1
17PPR蛋白响应植物非生物胁迫的研究进展显示文摘非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制,对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复(PPR)蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族,因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列,PPR蛋白可分为P和PLS两类,PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中,主要定位于叶绿体和线粒体,亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白,PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面,包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用,但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上,重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制(包括转录后调控和逆行信号),并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关,其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达,从而影响植物抗逆性。逆行信号方面,PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶绿体功能受损,然后产生各类逆行信号(如ROS),进而调控相关基因表达,抵御逆境。然而,由于质体中的逆行信号会受到许多环境因素的影响,这些因素部分还未明确,导致PPR蛋白在逆行信号中的作用机制仍有很多问题有待阐明。此外,PPR蛋白存在一因多效性,部分蛋白在作用于抗逆性的同时,还会对植物的生长和生殖产生重要影响。最后,本文阐述了利用PPR蛋白作为RNA编辑工具的研究现状,探讨了目前PPR蛋白响应植物非生物胁迫方面尚待解决的问题及研究前景,提出了未来研究仍需关注的重点和难点,为深入研究PPR蛋白的功能和作物非生物胁迫抗性育种提供参考。李程 路凯 王才林 张亚东 2023中国农业科学2023,56,24:0
18GraS is critical for chloroplast development and affects yield in rice显示文摘Leaf color has been considered an important agronomic trait in rice(Oryza sativa L.)for a long time.The changes in leaf color affect the yield of rice.In this study,a green-revertible albino(graS)mutant was isolated from a 60Co-gamma-irradiated mutant pool of indica cultivar Guangzhan 63-4S.The fine mapping indicated that graS mutant was mapped to chromosome 1,and was located in a confined region between markers ab134 and InDel 8 with genetic distances of 0.11 and 0.06 cM,respectively.Based on the annotation results,four open reading frames(ORFs)were predicted in this region.Sequence analysis revealed that LOC_Os01g55974 had a 2-bp nucleotide insertion(AA)in the coding region that led to premature termination at the 324th base.Sequence analysis and expression analysis of related genes indicated that LOC_Os01g55974 is the candidate gene of GraS.We studied the genome and protein sequences of LOC_Os01g55974,and the data showed that GraS contains a deoxycytidine deaminase domain,which was expressed ubiquitously in all tissues.Further investigation indicated that GraS plays an essential role in the regulation of chloroplast biosynthesis,photosynthetic capacity and yield.Moreover,leaf color mutant can be used as an effective marker for the purity of breeding and hybridization.DU Zhi-xuan HAO Hui-ying HE Jin-peng WANG Jian-ping HUANG Zhou XU Jie FU Hai-hui FU Jun-ru HE Hao-hua 2020Journal of Integrative Agriculture2020,19,11:0
19水稻叶色调控机制及相关基因研究进展显示文摘植物光合作用主要依赖绿色叶片,而叶片生长发育最直观的特征是叶色。目前已克隆200多个调控水稻(Oryza sativa)叶色的基因。水稻叶色调控机制复杂多样,涉及多条调控途径,包括光合色素的生物合成与降解、核-质信号转导和血红素的合成。此外,温度和光照强度等外部环境也会影响水稻叶色的变化。该文从分子机制、叶色相关基因及环境因素等方面总结了水稻叶色遗传调控机制,并提出该领域亟待解决的科学问题,以期为水稻高光效育种及应用提供理论支撑。戴若惠 钱心妤 孙静蕾 芦涛 贾绮玮 陆天麒 路梅 饶玉春 2023植物学报2023,58,5:0
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