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水稻是世界上的重要谷类粮食作物之一，其产量和品质一直都是育种学家关注的重点，关系到全球粮食安全和人类健康。水稻粒型主要包括粒长、粒宽、粒厚等，是受多基因控制的重要数量性状，不仅直接影响水稻产量，还与水稻品质密切相关。深入了解水稻粒型的形成与调控机理将有助于进一步提升水稻单株产量、改善稻米品质。分子生物学的发展和基因组学的研究为探究水稻内部调控机制带来了新的变革。大量水稻粒型的数量性状遗传位点（Quantitative trait locus，QTL）成功被鉴定与解析，并验证了与之有关的基因功能。目前，已有几条调控粒型的通路得到鉴定，如泛素 - 蛋白酶体降解途径、G 蛋白信号途径、丝裂原活化蛋白激酶途径、转录因子调控途径、植物激素途径以及表观遗传途径等。然而，粒型调控网络极其复杂，多数基因上下游的调控组件作用机制尚不清楚，甚至影响粒型的各条通路间均存在一定的交叉互作。本文综述了影响水稻粒型的不同信号通路相关基因研究进展及关键粒型基因间的互作关系，总结了近年来粒型基因在育种上的应用情况，并提出结合多组学解析水稻粒型的调控机理研究，以期更好地服务于分子设计育种，为开发新的高产优质稻育种提供支撑。 相似文献
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水稻花序结构调控机制研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
禾本科作物的花序结构直接影响穗粒数和最终产量,其多样性主要依赖于分枝模式和花的位置。水稻作为研究禾本科作物的模式植物,有关花序结构的调控机制已取得重大进展,对花序发育调控因素的概述,将有助于水稻穗型的遗传改良和高产育种。水稻花序发育始于顶端分生组织向花序分生组织转变,之后生成花序轴分生组织、一次枝梗分生组织、二次枝梗分生组织、小穗分生组织和小花分生组织。花序相关分生组织受到众多基因调控,形成一个复杂的遗传网络,发育过程中任一节点发生变化都会导致穗型发生变化。在改良过程中,调控影响花序发育基因的时空表达,组合相关优异等位基因,更有利于优化水稻穗型;在驯化过程中,穗型受到选择,水稻花序结构调整为更有利于增加小穗数量的结构。有关水稻花序发育影响因子的研究,将有利于穗型遗传改良,并为分子设计育种提供理论支撑。对影响水稻花序发育过程中各因子进行梳理,并对其在调控花序结构过程中的路径进行概括,水稻作为模式作物对其花序结构遗传调控网络的研究,为禾本科作物花序发育研究提供重要参考。 相似文献
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棉花纤维品质改良相关基因研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
棉纤维是优良的、使用最为广泛的天然纤维。随着人们生活水平的提高,对天然纯棉织物的需求不断增加,同时对品质的要求也愈来愈高。因此,提高棉纤维产量和品质成为当前棉花遗传育种的重要目标,对棉纤维发育相关基因的克隆与功能研究是实现这一目标的重要基础。棉纤维发育由4个明显但又重叠的时期组成,包括纤维细胞的起始、伸长(初生壁合成)、次生壁合成和脱水成熟。起始是影响纤维细胞数量的重要时期,而纤维长度和强度的决定发生在次生壁合成期和脱水成熟期。棉纤维发育是一个复杂而有序的过程,由大量的基因参与调控。目前,已经有一些在棉纤维发育过程中发挥重要作用的基因被报道,包括各种转录因子、参与激素代谢基因、编码细胞壁蛋白和细胞骨架蛋白基因、活性氧代谢相关基因、以及参与糖和脂类代谢的基因等。文中对已报道的这些与棉花纤维发育相关基因的克隆和功能分析进行了系统总结,以期为棉花纤维发育及品质改良研究提供参考。 相似文献
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磷脂酶可水解膜双分子层的主要成分磷脂,在植物生长发育及逆境胁迫响应方面发挥着重要作用。磷脂酶在种子生长发育、贮藏和萌发阶段调控种子活力,影响植物遗传资源保存和农作物产量。文章归纳总结了磷脂酶在种子各阶段对其活力的影响,包括在种子生长发育期间调控淀粉合成影响种子活力的形成,在种子成熟阶段调控膜完整性影响种子的耐脱水能力,在贮藏期间可能调控细胞中的氧化损伤程度影响种子活力,在萌发阶段参与脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)信号传导,调控种子的萌发及幼苗建成。然而由于磷脂酶多样且复杂的生物学功能,其调控种子活力的机制仍不明确。利用基因编辑及多组学技术手段,深入研究磷脂酶调控种子活力的生物学功能及调控机制,不仅有助于阐明种子老化的分子机制,还可为种质创新提供有价值的基因资源,具有重要的理论和实践意义。 相似文献
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与高粱发育性状、产量性状相比较，揭示了品质性状的遗传特点。着重研究了籽粒角质率、单宁、蛋白质及其组分，淀粉及其组分的遗传。分析了它们的资源变异性与利用潜势，遗传表现与基因效应，杂种优势与配合力，遗传率与遗传相关以及遗传与环境的互作。根据所得结论，提出了品质改良必须遵循的原则和应当采取的育种措施 相似文献
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棉纤维是纺织工业的重要原材料,在国民经济发展中具有举足轻重的地位。棉纤维细胞发育进程是一个多基因调控的、有序的系统发生过程,包括纤维起始期、伸长期、次生壁合成与加厚期和脱水成熟期等4个时期。随着遗传学、细胞学和分子生物学等学科的交叉融合,棉纤维生长发育调控分子机制的研究已成为研究热点。目前大多研究集中在运用遗传定位、基因克隆以及近年来兴起的深度测序等技术对棉纤维生长发育的调控机制进行解析。为了更加系统地了解棉纤维的发育过程,详细描述了棉纤维发育各时期的形态结构变化及特征,概述了经典遗传学在棉纤维遗传规律和基因定位方面的工作,以及从转录组学、蛋白组学及表观遗传学领域总结了近年来深度测序技术在棉花纤维组学研究方面的运用和取得的进展,并简述了棉纤维发育各个时期所涉及的相关调控基因。纤维的产量由棉纤维发育起始期决定,长度由伸长期决定,且伸长期的生化反应最为活跃,是影响纤维品质的关键时期。棉纤维遗传规律的研究发现,性状相同而基因型不同的材料,其棉纤维遗传模式也不同。纤维品质和产量相关的数量性状位点（QTL）遍布各个染色体,一些稳定的主效QTL（如FS1,qLI17和qFL-Chr14-3等）值得科研工作者进一步关注并有望在分子辅助选择中进行应用;质量性状基因的最新进展明确了显性基因Li1和N2,分别是肌动蛋白编码基因和转录因子MYB25-like。转录组学、蛋白组学及表观遗传学领域三方位的深度测序有效建立了RNA水平和蛋白质水平、编码区域和非编码序列之间的联系,并发现一系列的转录因子、编码转脂蛋白的基因、钙信号转导相关基因、多糖合成相关蛋白、大量的miRNA以及DNA甲基化作用等共同参与棉纤维发育过程。 相似文献
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杉木种子园产量和品质的影响因子分析 总被引：3，自引：0，他引：3
对浙江省５个杉木１代种子园结实,气候和土壤条件进行了多年监测。该地区杉木种子园处子产量和品质的影响因子可总分为生物因子,环境因子和人为因子３个方面。无性系遗传特性是影响种子园产量的基础条件;而种子产量年度变动的首要影响因子是球花授粉不良,其次是病虫危害,两者可造成球果损失６５％左右。生物因子和自然环境因子均是杉木种子产量和品质同影响因子,而人为的栽培管理是提高种子产量和品质的主动影响因子。建园初期 相似文献
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稻米品质性状基因的克隆与功能研究进展 总被引：9，自引：1，他引：8
水稻是中国重要的粮食作物之一,高产与优质一直是品种改良的主要目标。目前,中国稻米品质表现总体偏低,在一定程度上影响了其市场竞争力。稻米品质属综合性状,是指稻米或稻米相关产品满足消费者或生产加工需求的各种特性,主要涉及稻米的物理和化学特性,包括精米率、米粒形状、透明度、蒸煮时间、米饭质地与香味、冷饭质地以及营养成分等指标。通常用碾磨品质、外观品质、蒸煮与食味品质和营养品质4个方面来评价稻米品质。近10年来,在上述稻米品质性状相关基因的克隆与功能研究领域已取得了长足的进展。水稻粒形不仅是重要的产量性状也是碾磨和外观品质的重要决定因素,目前已克隆了多个粒形相关的QTL和基因。根据粒形相关基因的表型效应可将其分为3类,即伴随植株矮化的小粒控制基因(第一类,包括D1、D2、D11、D61和SMG1等)、粒形特异基因(第二类,如GS3、GL3.1、GW7、GW2、GW5、GS5、GS6、TGW6、GW8、BG2、GW6a和GS2等)和小圆粒基因(第三类,即SRS),其中只有第二类基因具有较好的育种利用价值。垩白是决定稻米外观品质的首要性状,同时也会影响碾磨品质。目前尽管已经鉴定了大量QTL,但只有少数QTL被精细定位和克隆,如Chalk5、cyPPDK、G1F1、OsRab5a、FLOURYENDOSPERM2、PDIL1-1和SSG4等主要通过调控胚乳灌浆和储藏物积累而影响稻米外观表现。淀粉占精米胚乳干重的90%以上,其组成与结构是决定稻米外观和蒸煮与食味品质的最重要因素。淀粉的合成是由多基因参与的复杂调控网络,直接参与淀粉合成的淀粉合成酶类基因的功能已经比较清楚;此外,参与胚乳淀粉代谢的一些转录因子如Dull、OsEBP89、OsEBP5、OsRSR1和OsbZIP58等也已被陆续鉴定和克隆。蛋白质是稻米的第二大成分,目前已克隆了众多的贮藏蛋白编码基因,并且已鉴定克隆了多个与蛋白质转运调控有关的基因如OsSar、OsRab5a、OsAPP6、RISBZ1、RPBF、OsVPS9A、OsGPA3和GEF2等。赖氨酸是稻米中的第一限制必须氨基酸,通过过量表达富含赖氨酸蛋白(如RLRH1和RLRH2)或调控游离赖氨酸代谢等途径,均可显著提高稻米中的赖氨酸含量。稻米香味主要由2-AP决定,目前,已克隆了BADH2和OsP5CS等参与2-AP合成调控的基因。在与稻米贮藏有关的脂质代谢方面,已克隆了脂肪酸氧化酶基因LOX-1、LOX-2和LOX-3以及脂质转运基因OsLTP36。此外,在稻米维生素、花青素和矿物质等合成调控方面也已鉴定克隆了多个重要基因。综上,稻米各品质性状都是由多基因控制,并且各性状间彼此交叉,其遗传调控非常复杂。本文重点就近年来控制稻米粒形与垩白、蒸煮与食味品质、储藏蛋白、脂类、维生素与矿质元素等合成与调控相关基因的克隆、等位变异和功能研究进行了综述,并对重要品质相关基因的育种利用进行了展望,期望为水稻优质育种提供参考。 相似文献
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植物种子油脂储存的主要形式是三酰甘油。在植物生长发育中,脂肪酸和三酰甘油具有重要功能。分析了植物种子油脂合成代谢过程调控研究进展,总结了改良植物种子油脂策略：①调节碳源分配,抑制碳源流入蛋白质合成路径的关键酶编码基因的表达、增强碳源流入脂肪酸合成路径的关键酶编码基因的表达;②干预油脂合成,促进脂肪酸生物合成,提高三酰甘油组装过程的关键酶编码基因的表达水平;③提高种子油脂的品质：改变植物脂肪酸组成,调节脂肪酸脱氢酶基因的表达,引入外源超长链多不饱和脂肪酸合成途径;④调控油脂合成代谢途径的转录因子表达,提高种子油脂含量。还讨论了植物油脂合成的三酰甘油前体转运机制及合成途径多基因共同调节合成途径等。 相似文献
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群体调控对济南17号小麦产量性状的影响 总被引：18，自引：2，他引：18
选择我省不同气候、生态条件和地力水平的陵县和菏泽市研究济南 17号小麦播种期和基本苗与产量的关系。结果表明 :不同的播种期和基本苗通过对群体发育的调控 ,从而对群体LAI、单位面积穗数、每穗粒数和产量产生显著的影响 ;但播期和基本苗对济南 17号千粒重的影响不大 ,不同地域、不同地力和气候因素对千粒重的影响似乎更大些。研究还表明济南 17号小麦具有突出的耐大群体的特点 ,但不适宜晚播。对两试点产量水平分析表明 ,济南 17号适宜在高肥地力条件下种植。 相似文献
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植物株型的矮化调控是遗传育种的一项热门研究。国内外学者对植物矮化机理、矮化基因、矮化遗传育种等均进行了较深入的研究,水稻、玉米、小麦等粮食作物和黄瓜、番茄、南瓜等园艺作物均已形成了较完善的矮化研究体系。矮化植株株型紧凑、冠幅小,能够有效提高抗倒伏能力,在生产实践中具有管理便利的优点,因此矮化育种是植物育种的发展趋势。激素调控是目前运用较为广泛的矮化调控手段,植物激素通过影响细胞的分裂和伸长来改变节间长度和数目,从而调节高度,达到矮化植株的效果,常用激素有赤霉素、油菜素内酯、生长素、乙烯等,这些激素促进或抑制植物的生长发育,与矮化突变体的形成有关,且各种激素信号通路之间存在相互作用。综述了禾本科、茄科、葫芦科等植物矮化基因的研究现状,激素调控下矮化突变体的形成,矮化基因的克隆及功能研究进展,探讨了植物矮生性状分子机理和分子遗传学研究进展,为后续研究植物矮化基因提供理论基础。 相似文献
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棉籽在油脂、饲料加工等领域具有重要用途,且影响纤维产量和品质。为发掘棉籽性状遗传位点与候选基因,利用419份具有丰富遗传变异的棉花品种资源构成的自然群体,在2个年度鉴定其棉籽性状,结合群体重测序SNP基因型进行全基因组关联分析。结果发现,供试群体棉籽长度、宽度、长宽比、面积与周长等性状存在较大遗传变异,变异系数3.91%~9.55%;有7个SNPs在2年同时被检测到与棉籽大小和形状关联,有23个SNPs在1年与3个以上棉籽相关性状关联,其中D11染色体D11∶50561153在2年与粒宽、面积和周长关联,D12染色体D12：56031535在2年与粒长、面积和周长关联;同时,D05染色体在2年检测到4个与籽粒长宽比显著关联SNPs,A07染色体检测到10个与粒长、周长和面积关联SNPs,且单倍型间相关性状差异极显著。进一步分析发现,关联位点附近存在21个候选基因随棉花胚珠发育进程表达量呈现增加趋势,其中Gh_D05G0148编码乙烯调控反应的EBF蛋白（EIN3-binding F-box protein）,该基因在棉花开花后1~35 d的胚珠中优势表达,且以开花后10 d表达量最高;同时,候选基因Gh_D05G0144编码胚珠发育相关YABBY转录因子,该基因在棉花开花后20~35 d的胚珠中表达量较高,推测与棉籽后期发育有关。以上结果为棉籽多性状同步改良提供了选择标记与基因,为实现纤维和棉籽性状同步遗传改良奠定了基础。 相似文献
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水稻(Oryza sativa L.)种子中的蛋白质含量是决定稻米营养品质的一个关键因素,增加稻米中的蛋白质含量对其品质改良具有十分重要的意义.文章综述了水稻种子蛋白质的组成、蛋白质含量的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)定位、相关基因分离克隆及其基因表达调控等方面的研究进展,针对目前对水稻种子蛋白质含量相关基因功能和遗传调控规律尚不清楚的问题,提出采用基因聚合或利用分子标记辅助选择育种提高水稻种子蛋白质含量的策略,为水稻和其他重要作物品质的遗传改良提供参考和借鉴. 相似文献
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Maximizing seed yield is the ultimate breeding goal in important cereal crop species. Seed set is a key developmental stage in the process of seed formation, which determines grain number, seed mass, and realized yield potential, and can be severely affected by abiotic and biotic stresses. However, seed set can also be substantially reduced by genetic factors even under optimal fertilization conditions. The underlying molecular genetic mechanisms are still obscure. In this review, we elucidate the process of seed set of cereal crop species in detail, including development of floral structures, formation of viable gametes, double fertilization, seed development, and abortion. We discuss how genetic and non-genetic factors affect seed set in different development stages. Finally, we will propose novel strategies to study genetic mechanisms controlling seed set and exploit genetic resources to improve seed set in cereal crop species. 相似文献