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利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻 被引量：25
1
作者 龙起樟 黄永兰 +4 位作者 唐秀英 王会民 芦明 袁林峰 万建林 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期407-420,共14页
【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他... 【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。 展开更多
关键词 籼稻 镉 基因编辑 育种
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模式籼稻品种Kasalath转基因胚性悬浮细胞系的建立 被引量：1
2
作者 龙起樟 黄永兰 +5 位作者 唐秀英 王会民 芦明 袁林峰 蔡耀辉 万建林 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期13-18,共6页
Kasalath是一种公认的组培再生性优异的模式籼稻品种。为建立具有G418抗性的Kasalath悬浮细胞系,通过农杆菌转化法获得转入G418抗性基因和GUS报告基因的Kasalath愈伤组织,然后利用获得的胚性转基因愈伤在NBL培养基中进行初步悬浮培养,... Kasalath是一种公认的组培再生性优异的模式籼稻品种。为建立具有G418抗性的Kasalath悬浮细胞系,通过农杆菌转化法获得转入G418抗性基因和GUS报告基因的Kasalath愈伤组织,然后利用获得的胚性转基因愈伤在NBL培养基中进行初步悬浮培养,后转至AA培养基进行终培养,在继代过程中通过持续的小颗粒愈伤筛选最终建立了Kasalath转基因悬浮细胞系;本研究获得的悬浮细胞系分散性良好,增值快(10 d可增殖约3.8倍),而且可从悬浮细胞中分离到高活性的原生质体,分离效率可达6.3×107个原生质体每毫升自然沉降细胞。本研究展示了Kasalath是一种建立悬浮细胞系的优良材料,为进一步进行栽培稻和野生稻的原生质体融合提供依据,建立的悬浮细胞系亦可用于生理生化研究或供分离原生质体以进行蛋白质亚细胞定位等试验。 展开更多
关键词 籼稻 悬浮细胞系 原生质体 细胞培养 转基因
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OsNramp5基因敲除对水稻产量的影响 被引量：1
3
作者 龙起樟 贺更清 +7 位作者 苌兴超 黄永兰 王燕宁 唐秀英 王会民 芦明 徐斌 万建林 《江西农业学报》 CAS 2023年第12期1-8,共8页
利用华占、五山丝苗、中早35和五丰B等4个品种背景的多个OsNramp5基因敲除株系及其原始品种(对照)作为供试材料,在3个不同环境采用随机区组设计进行了小区产量的比较试验。试验结果表明:虽然OsNramp5基因敲除材料显示出了优越的降镉特性... 利用华占、五山丝苗、中早35和五丰B等4个品种背景的多个OsNramp5基因敲除株系及其原始品种(对照)作为供试材料,在3个不同环境采用随机区组设计进行了小区产量的比较试验。试验结果表明:虽然OsNramp5基因敲除材料显示出了优越的降镉特性,但在不同环境中几乎全部表现为不同程度的减产(减幅2.9%~25.6%),在不同OsNramp5基因敲除株系与野生型对照的42次产量比较事件中,减产幅度超过4%并且统计上显著的占比为57.1%,减产幅度超过5%但统计上不显著的占比为28.6%,减幅4%以下但不显著的占比为11.9%,略微增产(仅1例,增幅2.6%)但不显著的占比为2.4%;相同OsNramp5基因敲除材料在不同环境减产幅度不同,多数OsNramp5基因敲除株系的产量变异度比原始品种大,且不同品种背景基因敲除材料在不同环境下的减产幅度波动情况也存在差异,此外,相同品种背景的不同OsNramp5基因敲除株系(不同株系组培中发生的基因组背景突变存在差异)以及一个株系分离后代相同突变基因型不同姊妹系都存在产量显著差异的情况。OsNramp5基因敲除对水稻产量的影响受品种类型、组培突变和环境等因素的综合影响,多数OsNramp5基因敲除材料的稳产性能下降。因此,推荐选择合适品种进行OsNramp5基因敲除,获得基因敲除株系后精心选择优良株系或回交并进行多年多点试验再进行应用。 展开更多
关键词 水稻 低镉 OsNramp5 基因编辑 产量 稳产性
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氮高效水稻种质资源筛选及相关特性分析 被引量：40
4
作者 黄永兰 黎毛毛 +5 位作者 芦明 万建林 龙起樟 王会民 唐秀英 范志洁 《植物遗传资源学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期87-93,共7页
在不施氮和施氮量180 kg/hm22个水平下,对45份水稻种质的氮吸收与利用等相关性状进行分析,并根据参试品种在2个施氮水平下的产量差异将其分为双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型等4种类型,重点研究不同氮效率水稻产量、吸氮量... 在不施氮和施氮量180 kg/hm22个水平下,对45份水稻种质的氮吸收与利用等相关性状进行分析,并根据参试品种在2个施氮水平下的产量差异将其分为双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型等4种类型,重点研究不同氮效率水稻产量、吸氮量以及氮素利用率等性状的相关性及差异分析。结果表明,单株子粒重、单株秸秆重、植株吸氮量和氮生理利用率变幅分别为4.50-29.65 g、6.35-18.70 g、4.80-21.28 g/m2和19.88-62.05 g/g。无论是在低氮还是高氮水平下,水稻产量与有效穗数、穗粒数、结实率、生物量、子粒吸氮量、吸氮量和氮生理利用率均呈显著或极显著正相关,与子粒和秸秆氮浓度呈显著负相关。4种氮效率类型品种间的产量与生物量、吸氮量和氮生理利用率差异均达到极显著水平,双高效型和高氮高效型水稻受氮肥的影响最大,低氮高效型水稻受氮肥的影响最小。研究认为,青马早和陆财早不论是在低氮还是高氮水平下均表现出氮高效利用特性,为典型氮高效型;广陆矮4号在低氮水平下表现出氮高效利用特性,适于低氮条件种植,为典型耐低氮型;早89-01和早籼152在高氮水平下表现出氮高效利用特性,适于高氮条件种植。 展开更多
关键词 水稻 耐低氮 氮高效 氮素利用率
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江西省早稻品种芽期耐冷性鉴定评价研究 被引量：11
5
作者 黄永兰 龙起樟 +2 位作者 丁芸 万建林 王会民 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期440-447,共8页
在自然低温和人工低温胁迫下对江西省生产上推广种植的48份早稻品种进行芽期耐冷性鉴定评价。结果表明,自然低温条件下,参试品种死苗率变幅为0~58.33%,大部分品种具有相对较强的芽期耐冷性;而人工低温条件下参试品种死苗率变幅为0~100%,... 在自然低温和人工低温胁迫下对江西省生产上推广种植的48份早稻品种进行芽期耐冷性鉴定评价。结果表明,自然低温条件下,参试品种死苗率变幅为0~58.33%,大部分品种具有相对较强的芽期耐冷性;而人工低温条件下参试品种死苗率变幅为0~100%,70%品种的死苗率在增加,芽期耐冷性在不同程度地减弱,不论是在自然低温还是在人工低温条件下,杂交水稻组合的芽期耐冷性均要强于常规水稻品种。方差分析结果表明,杂交水稻组合间在自然低温下、人工低温下芽期耐冷性差异均达到显著或极显著水平,说明杂交水稻组合间耐冷性存在较大的差异;常规水稻品种在自然低温下耐冷性无明显差异,而在人工低温下耐冷性差异却达到极显著水平,说明随着温度降低常规水稻品种对低温的反应较敏感。研究认为,＂三系＂杂交稻中其恢复系的芽期耐冷性在很大程度上决定组合的芽期耐冷性表现;杂交稻组合株两优1号、两优287和荣优9号,对低温的反应比较迟钝,耐冷性强,可作为耐低温水稻品种在水稻生产和育种中加以利用。 展开更多
关键词 江西早稻品种 芽期 耐冷性 鉴定评价
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利用CRISPR/Cas9技术创制香稻 被引量：4
6
作者 唐秀英 龙起樟 +4 位作者 王会民 朱雪晶 黄永兰 芦明 万建林 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期18-24,共7页
【目的】随着人们生活水平的不断提高,具有香味的优质稻米日渐受到消费者的欢迎。水稻的香味性状主要受第8染色体上的BADH2基因控制,该基因突变造成稻米中香味物质2-乙酰-1-吡咯啉的积累而产生香味,加速香稻培育的进程。【方法】利用CRI... 【目的】随着人们生活水平的不断提高,具有香味的优质稻米日渐受到消费者的欢迎。水稻的香味性状主要受第8染色体上的BADH2基因控制,该基因突变造成稻米中香味物质2-乙酰-1-吡咯啉的积累而产生香味,加速香稻培育的进程。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以适宜江西种植的粳稻台南11为研究材料,在BADH2基因的第3外显子处设计靶位点创制BADH2基因突变株系,利用潮霉素抗性标记筛选获得阳性转基因植株,经测序和PCR分析获得无转基因成分的稳定突变株系。利用气相色谱质谱联用仪测定野生型和T3代突变体材料中2-乙酰-1-吡咯啉的含量。考查分析野生型和T3代突变体材料的产量及品质。【结果】成功获得了BADH2基因突变株系,对这些株系进行鉴定分析,获得4种突变类型,其中插入突变1种,缺失突变3种;突变体材料中的2-乙酰-1-吡咯啉较野生型含量均显著提高;与野生型相比,突变体材料中的有效分蘖数、每穗总粒数、结实率等产量性状呈现显著性差异,产量平均减少8.7%;突变体材料中的蛋白质含量、整精米率、垩白度、长宽比等品质相关性状与野生型相比呈现显著性差异,品质在一定程度上有所提高。【结论】通过CRISPR/Cas9基因编辑技术成功对水稻中的BADH2基因进行了敲除,显著提高了水稻中香味物质的积累,缩短了培育香稻的时间,为进一步选育香稻提供理论技术和材料支撑。 展开更多
关键词 香稻 BADH2 CRISPR/Cas9 基因编辑
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Gn1a基因靶向敲除对粳稻产量构成因素的影响 被引量：3
7
作者 苌兴超 黄永兰 +6 位作者 唐秀英 王会民 芦明 王燕宁 朱雪晶 龙起樟 万建林 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期10-16,共7页
【目的】我国多数人口以稻米为主食,稻米产量关系国家粮食安全,提高单产仍然是目前水稻育种最重要的目标。水稻中OsGn1a/OsCKX2基因失活被报道可提高穗粒数从而提高产量。拟通过CRISPR/Cas9技术在粳稻品种“晚粳34”中对该基因进行靶向... 【目的】我国多数人口以稻米为主食,稻米产量关系国家粮食安全,提高单产仍然是目前水稻育种最重要的目标。水稻中OsGn1a/OsCKX2基因失活被报道可提高穗粒数从而提高产量。拟通过CRISPR/Cas9技术在粳稻品种“晚粳34”中对该基因进行靶向敲除,从而快速提高其产量。【方法】通过基因编辑技术对OsGn1a基因进行定点突变,在成功获得OsGn1a基因功能缺失突变体后,利用获得的同时包含野生型和突变型的3个独立突变株系衍生的不含转基因成分的纯合突变株(突变组)和非突变株(野生型对照组)姊妹系(T3代)进行试验,同株系突变组和对照组不同重复(3个重复)田间排布采用完全随机设计,不同株系独立排布,通过比较3个株系各自突变组和对照组间产量构成因素之间的差异,探究Gn1a基因功能缺失对“晚粳34”产量构成因素的影响。【结果】3个株系(编号分别为#01、#06和#16)突变组与对照组相比,每穗粒数均显著增加,增幅分别为26.2%、19.8%和19.0%,均值21.67%;对于千粒质量,其中两个株系(#06和#16)突变组也显著增加,增幅分别为8.0%和8.8%,而另一个株系则无显著差异;而对于有效分蘖数,从均值上看3个株系均不同程度降低,不过只有#06和#16两个株系差异显著,降幅分别为9.8%和15.7%,另外一个株系降幅虽然高达13.4%,但统计上差异并不显著;对于结实率,3个株系均无显著差异。依据产量构成因素数据计算单株理论产量,突变组与对照组相比,3个株系的单株理论产量变化并不一致,从均值上看,2个突变体株系(编号分别为#01和#06)增产(增幅35.1%和18.5%),但统计上差异并不显著,另外1个突变体株系(编号为#16)减产(减幅27.3%),统计上差异显著。【结论】在粳稻中敲除OsGn1a基因可有效提高穗粒数,但可能伴随千粒质量和有效分蘖数的变化,在某些环境下可使千粒质量增加同时导致分蘖数减少,最终单株产量也发生变化,不同条件下可能获得不同结果,提示育种中仅仅通过应用Gn1a无功能等位基因并不一定能提高水稻产量。 展开更多
关键词 Gn1a 基因编辑 产量 分蘖数 穗粒数 结实率 千粒质量
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低温胁迫对水稻苗期根系影响的蛋白质组学研究 被引量：4
8
作者 唐秀英 王会民 +3 位作者 龙起樟 黄永兰 芦明 万建林 《华北农学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期82-88,共7页
为了从蛋白质水平揭示水稻苗期响应低温胁迫的分子机理,以耐冷性强的东乡野生稻和冷敏感品种中嘉早17为材料,于5℃低温处理0,1,2,3 d后分别测定根系活力、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量等生理指标。随后利用iTRAQ技术... 为了从蛋白质水平揭示水稻苗期响应低温胁迫的分子机理,以耐冷性强的东乡野生稻和冷敏感品种中嘉早17为材料,于5℃低温处理0,1,2,3 d后分别测定根系活力、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量等生理指标。随后利用iTRAQ技术对5℃低温处理3 d后水稻幼苗的根系差异蛋白质组进行分析。通过生理指标分析,5℃低温处理影响东乡野生稻和中嘉早17的根系生理指标,且在低温处理第3天,两者已出现明显差异。通过差异蛋白质组学分析,与常温(25℃)相比,东乡野生稻经低温处理后共鉴定到167个差异蛋白,其中,上调表达蛋白61个,下调表达蛋白106个;中嘉早17经低温处理后共鉴定到261个差异表达蛋白,其中,上调表达蛋白122个,下调表达蛋白139个。通过GO功能分析,这些差异蛋白质主要参与代谢、细胞和单机体过程,主要涉及细胞及细胞成分,主要起着结合和催化作用。通过KEGG分析,这些差异蛋白质主要参与代谢、次级代谢产物合成和碳代谢等代谢通路。通过对东乡野生稻和中嘉早17中均发生差异表达的29个蛋白质的进一步分析,了解到两者受低温危害后根系部分蛋白质的表达动态。本研究鉴定到的差异表达蛋白质为进一步阐述水稻耐冷机理及耐冷基因的挖掘提供理论依据。 展开更多
关键词 水稻 低温胁迫 蛋白质组学 苗期 根系
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