水稻已克隆基因表
作物基因克隆技术应用进展
基因克隆技术是19世纪70年代初开始发展起来的一项研究技术。
它是研究某一特定基因的表达和功能研究的第一步。
基因克隆技术的发展为作物研究提供了新的技术方法和研究方向。
研究人员利用作物基因克隆技术，通过改变基因型实现了农作物产量、品质、抗性等多种性状的改良，显著提高了农作物的质量。
随着基因克隆技术的不断发展并投入实践应用，关于基因克隆的技术研究也在不断改进。
目前几乎作物研究的每个领域，都有基因克隆技术的身影。
作物基因的克隆技术是作物育种研究的重要组成部分。
主要内容是鉴别分离突变体特异基因并得到完整的基因序列种，进行基因定位，筛选有利性状，最后应用到作物生产实践中。
作物基因克隆技术通常分为两种。
相对比较传统的研究途径的是正向遗传学方式。
反向遗传学途径是新型研究方法，它是先获得遗传基因片段，反向研究基因。
本文主要从几种基因克隆技术的角度出发，来介绍作物基因克隆技术的研究进展，并展望了作物基因克隆技术的发展前景。
1.常用传统基因克隆技术1.1功能克隆功能克隆是出现最早的基因克隆技术之一。
它主要通过研究表达的异常蛋白质，在已知遗传损伤所引起的蛋白质缺陷信息的情况下，进行基因定位并克隆。
步骤的关键是先已知蛋白质，再将其的mRNA反转录成cRNA，然后作为探针，从而从基因组中克隆到所需基因。
更有趣的是，当获得某一个植株的相似基因，且核苷酸序列高度保守时，也可以通过利用这些已知基因片段，去筛选未知基因库，从而分离出未知新基因。
周兆斓等利用Kond等克隆和测序编码了水稻巯基蛋白酶抑制剂的基因组，之后将其导入甘薯、马铃薯、茄子等多个作物，极大地改善了作物的抗虫能力。
功能克隆是人们在克隆领域摸索出第一种最基本的克隆方法，它在作物基因克隆的研究中有重要地位。
功能克隆是简单实用的方法，但是它需要已知基因信息才能进行克隆，因此最初应用功能克隆方法的时候，具有很大的局限性。
1.2定位克隆定位克隆又叫图位克隆，是人们研究出的可以克服基因编码序列未知对功能克隆限制性的一种克隆方法。
我国科学家成功克隆水稻光敏感核不育基因
计的要大得 多 。研究 报 告 发表 在 《自然 － 候 变 化 》 志 气 杂
等生物学特性 和预测预报 的研究 ， 为黄斑星天牛 的防治 提供
生 物学 资料。研究 人员 同时对树 种选 择 和配置栽 培模 式 以
美科学家发现气候变 暖会 导致小麦严重减产 据 ２１ ０ ２年 １ ３ 月 １日《 科技 Ｅ报 》 引新 华社 华盛 顿 同 ｔ 援
及 高于截头管理模式进 行 了研 究 ， 出 了高干截 头 、 提 优化 防 护林栽 培模式和愈伤涂膜剂保 护伤 口等综合防控技术 ， 大大
２１ ０ ２年 ２月 ３日报道 ， 野生 动物保护协会宣 布 ， １ 由 ５名研 究
人 员参加 的对 １９ ９ ６年成立 的位 于秘鲁 东南部 的 巴瓦哈索 内 内国家公 园的大规模 考察 发现 了 ３ ５个 动植 物 新种 。其 中 ６
物稳定下来 ， 细胞簇 会更 快地落在试管底部 ， 因为 它们最重 。 研究人员把这 些细胞簇 取 出来 ， 转移 到新 的培养 基 中 ， 后 然 再次搅动它们 。六 轮 循环 后 ， 细胞 簇 已经 包含 了几 百 个 细
氧气的环境 中， 通过二 氧化 碳和 氢获 得能量 ， 且拥有 能合 并
成糖 的酶 ， 这是 地球初期生命 所具有的重要特征 。这 一发 现
有助于进一步揭示早 期生命的形态 ， 有助于人们 了解 地球外
可能存在 的生命 。
作 为主要攻关项 目之一列入 生物技术领域 。 经过 ２ ５年的艰辛探 索发现 ， 该基 因表达受 光周期 调控 ， 在 长 日条件 下 ，ｒｓ 因的正常表达对 花粉 发育 至关 重要 ： ｐ ３基 ｏ 在长 日条件下 的正 常水稻 中， 基因的表达量 能保证 水稻 花 该 粉正 常发育 ， 雄性可育 ； 长 日条 件下 的光 敏 感核 不育 水 稻 在
穗部性状是水稻株型的重要组成部分
穗型是水稻的重要形态特征之一，穗型与水稻产量水平和群体结构状况均有着密切的关系，因而穗型问题一直是水稻理想株型育种及栽培研究的焦点。
本文综述了水稻穗型的分类、穗型与产量和品质的关系及穗型相关基因的研究进展。
穗部性状是水稻株型的重要组成部分，包括穗的多少、大小、形态等。
出于不同研究目的，迄今对水稻穗型有各种分类方法。
Matsuo按一次枝梗数与穗颈大维管束数的比值将穗型分为穗重型、偏穗重型、中间型、偏穗数型和穗数型。
Sasahara等按一次枝梗数与二次枝梗粒数最多的一次枝梗所在穗轴节位之比将穗型划分为上位优势型、偏上位优势型、中位优势型、偏下位优势型和下位优势型。
马均等按单穗重将穗型划分为重穗型、中穗型和轻穗型。
徐正进等按颈穗弯曲度划分为直立穗型、半直立穗型和弯曲穗型。
Yamamoto等按着粒密度划分为紧穗型、半紧穗型、半散穗型和散穗型。
根据穗的分枝模式、一次枝梗的角度和小穗的密集程度及空间姿态，可以将穗型分为密集型(Compact panicle)、散开型(Spreading panile)和中间型(Intermediate panicle)；根据穗长可分为长穗型和短穗型；根据剑叶与穗子的相对位置可分为禾上穗型和禾下穗型等。
一般生产上常说的穗数型或多穗型、穗重型或大穗型以及穗粒兼顾型等，通常是品种的综合特性描述，与分蘖能力密切相关，或者是在一定生态、品种、生产条件下发挥最大产量潜力的产量结构特征，与栽培措施有直接关系。
2穗型与超高产育种亚洲的水稻单产水平在经历了矮化育种和杂交稻育种2次大的飞跃以后，长期处于停滞不前的状态。
多数育种家认为第3次产量突破将产生于理想株型与杂种优势利用相结合的超高产育种，而且杂种优势的利用最终必须服务于株型。
因此水稻理想株型育种已成为当今水稻遗传育种家们普遍关注的热点。
目前，国内外有关科研单位提出的理想株型模式主要有：国际水稻研究所(IRRI)提出的少蘖大穗型、沈阳农业大学设计的直立大穗型、广东省农业科学院提出的早长根深型、四川农业大学提出的稀植重穗型、湖南杂交水稻研究中心提出的功能叶挺长型、中国水稻研究所提出的后期功能型等。
增加穗粒数的水稻染色体代换系Z747鉴定及相关性状QTL定位
增加穗粒数的水稻染色体代换系Z747鉴定及相关性状QTL定位王大川; 赵芳明; 汪会; 马福盈; 杜婕; 张佳宇; 徐光益; 何光华; 李云峰; 凌英华【期刊名称】《《作物学报》》【年(卷),期】2020(046)001【总页数】7页(P140-146)【关键词】水稻; 染色体片段代换系; 粒数; QTL定位【作者】王大川; 赵芳明; 汪会; 马福盈; 杜婕; 张佳宇; 徐光益; 何光华; 李云峰; 凌英华【作者单位】西南大学水稻研究所/西南大学农业科学研究院重庆 400715【正文语种】中文水稻是世界上最重要的粮食作物之一[1], 提高水稻产量以保障世界粮食安全刻不容缓。
水稻产量主要由穗数、粒数、粒重和结实率构成。
每穗粒数由穗长、一次枝梗和二次枝梗数决定[2], 所以增加每穗粒数是提高水稻产量的途径之一。
然而粒数属于数量性状, 由多基因控制。
水稻染色体片段代换系可将多位点控制的复杂性状分解, 使QTL定位更加准确, 尤其定位出的QTL可直接应用于育种实践, 因而是理想的遗传材料。
到目前为止, 已经克隆了许多与水稻粒数相关的基因。
其中一些涉及细胞分裂素、生长素和茉莉酸等激素信号途径。
如Gn1a (Grain number 1a) [3]表达量降低引起花序分生组织中细胞分裂素的积累, 从而增加水稻粒数。
GNP1 (Grain Number per Panicle 1) [4]通过增加水稻穗分生组织中的细胞分裂素活性,提高籽粒数目和产量。
An-1 (Awn-1)[5]基因表达上调会引起一个重要的细胞分裂素调控基因LOG的表达下调, 使分生组织的活性降低, 减少每穗粒数。
OsGRF6[6]能与OsTAWAWA1及OsMADS34启动子结合, 正调控生长素的生物合成和信号转导, 促进花序发育, 增加穗粒数。
PAY1 (Plant Architecture and Yield 1)[7]通过影响生长素极性运输和改变内源吲哚-3-乙酸的分布改善水稻株型, 进而增加水稻穗粒数。
pBR322质粒
pBR322质粒【图谱】：pBR322质粒载体的基因组图谱如下：pBR322质粒DNA分子的长度为4363bp，此载体中有两个标记基因，一个是氨苄青霉素抗性基因（Apr），另一个是四环素抗性基因（Tetr）。
现在已知pBR322DNA分子共有24种核酸内切限制酶的单一识别位点。
其中7种限制酶（从12：00位置按顺时针方向）即EcoRV、NheI、BamHI、SphI、SalI、XmaIII和NruI的识别位点位于四环素抗性基因内部，另外有2 种限制酶即ClaI和HindIII的识别位点是存在于这个基因的启动区内，在这9个限制位点上插入外源DNA都会导致tetr的失活。
3种限制酶即ScaI、PvuI和PstI的识别位点位于氨苄青霉素抗性基因内，在这些位点插入外源DNA则会导致ampr基因的失活。
由pBR322质粒载体的结构可知其具有如下优点：（1）具有较小的分子量。
经验表明，为了避免在DNA的纯化过程中发生链的断裂，克隆载体的分子大小最好不要超过10Kb。
pBR322质粒这种小分子量的特点，不仅易于自身DNA的纯化，而且可容纳较大的外源DNA片段；（2）具有两种抗菌素抗性基因可供作转化子的选择记号，能指示载体或重组DNA分子是否进入宿主细胞以及外源DNA分子是否插入载体分子形成了重组子。
标记基因往往可以赋予宿主细胞一种新的表型，这种转化细胞可明显地区别于非转化细胞。
当我们把一个DNA 片段插入到某一个标记基因内时，该基因就失去了相应的功能。
当把这种重组DNA分子转到宿主细胞后，该基因原来赋予的表型也就消失了。
要是仍保留了原来表型的转化细胞，细胞内含有的DNA分子一定不是重组子。
很显然，既要指示外源DNA是否进入了宿主细胞，又要指示载体DNA分子中是否插入了外源DNA片段，那么这种载体必须至少具有两个标记基因。
另外，pBR322质粒载体还具较高的拷贝数，而且经过氯霉素扩增之后，每个细胞中可积累1000~3000个拷贝，这就为重组体DNA的制备提供了极大的方便。
水稻花发育研究进展
水稻花发育研究进展肖巧珍;江立庚;秦华东【摘要】迄今为止,双子叶植物花发育模型研究已基本成熟,这些模型在一定程度上也适用于水稻等单子叶植物的研究.目前,已鉴定克隆了部分与水稻花发育相关的基因,如水稻稀穗LAX、PLAI、LHD、FZP、CL、RFL、RAP1A和RAP1B基因以及花器官发育的水稻ABCDE 5类功能基因和花序变异基因包括Lax、Fzp、OsCKX2、Fon1等,促进了人们对水稻花发育机制的进一步了解.但是有关水稻花发育特异基因之间的调控及作用机理尚未清楚,今后需采用以先进的生物技术为手段,通过分离、鉴定更多的水稻花发育突变体基因,深入探讨各个基因的功能及相互作用,最终系统了解水稻花发育调控机理,从而为深人研究单子叶花序发育奠定基础.%So far, the development models of flower in dicots have been studied and great progresses have been made, which are also suitable for monocotyledons.At present, some flower development related genes in rice have been cloned, viz., LAX, PLAI, LHD, FZP, CL, HFL, RAPIA and RAPIB, and ABCDEfive type function genes in development of rice floral organ and inflorescence mutant genes including Lax, Fzp, OsCKX2, Fon1, etc., which make researchers further realize the development mechanism of rice flower. However, the regulation and mechanism of specific genes in flower development of rice are still unknown. Therefore, much mutant genes related to flower development of rice should be isolated and identified through advanced bio-technologies, and their functions and interactions should be further studied to explore regulation mechanism of flowerdevelopment of rice, which would play important rotes in further research of inflorescence development in monocotyledons.【期刊名称】《南方农业学报》【年(卷),期】2012(043)007【总页数】5页(P913-917)【关键词】水稻;花序发育;形态特征;基因克隆;研究进展【作者】肖巧珍;江立庚;秦华东【作者单位】广西大学农学院,南宁530005;广西大学农学院,南宁530005;广西大学图书馆,南宁530005【正文语种】中文【中图分类】S511.030 引言花发育的开始标志着植物由营养生长开始向生殖生长转变，而花发育的第一步就是花序发育。
水稻稻瘟病抗性基因研究进展及其在育种上的应用
水稻稻瘟病抗性基因研究进展及其在育种上的应用康美花;曹丰生;陈红萍;刘建华;杨水莲;杨素芬;裴冬莲【摘要】综述了迄今已定位和克隆的稻瘟病抗性基因的研究进展,并结合国内对这些抗性基因的应用情况,展望了稻瘟病抗性基因在育种中的应用前景.【期刊名称】《江西农业学报》【年(卷),期】2010(022)002【总页数】4页(P95-98)【关键词】稻瘟病;抗性基因;定位;克隆;抗性育种【作者】康美花;曹丰生;陈红萍;刘建华;杨水莲;杨素芬;裴冬莲【作者单位】江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200【正文语种】中文【中图分类】S511水稻(Oryza sativa L.)是世界上 1/3以上人口的主要粮食之一,也是我国 65%以上人口的主食。
而由病原菌 Magnaporthe grisea引起的稻瘟病是水稻最严重的病害之一,在世界各个水稻生产国家或地区均有发生。
据统计,在1975～1990年,因稻瘟病引起的全球水稻产量损失高达1.57亿 t[1]。
在流行年份,稻瘟病造成的产量损失一般为 10%～20%,严重的可达 50%以上,局部田块甚至颗粒无收,而且还会导致稻米品质下降[2]。
实践证明,培育与种植抗病品种是最经济、最有效的防治稻瘟病的措施。
然而,大多数抗病品种在推广数年后,其抗病性会逐步丧失,其主要原因是大面积种植的品种的抗病基因相对单一,使得稻瘟病菌群体中的毒性小种逐渐成为优势小种,进而造成病害的流行[3]。
因此,抗稻瘟病基因的发掘和合理利用是当今抗病育种的关键。
水稻糖代谢相关酶和糖类转运蛋白编码基因的鉴定和表达分析
水稻糖代谢相关酶和糖类转运蛋白编码基因的鉴定和表达分析王义杰; 张绍杰; 赖艳; 胡永峰【期刊名称】《《湖北农业科学》》【年(卷),期】2019(058)022【总页数】10页(P185-193,197)【关键词】水稻(Oryza satiνa L.); 糖代谢; 糖类转运蛋白; 产量形成【作者】王义杰; 张绍杰; 赖艳; 胡永峰【作者单位】荆楚理工学院/植物种质资源开发与利用研究所湖北荆门 448000【正文语种】中文【中图分类】S511; Q78水稻（Oryza sativa L．）是中国主要的粮食作物之一，提高水稻产量是育种学家主要的育种目标，水稻子粒淀粉的积累是水稻的产量形成的基础，子粒淀粉合成的原料来源于叶片光合作用的产物，将叶片等可输出光合产物的器官称为“源”器官，而子粒等消耗或者储藏光合产物的器官称为“库”器官，连接源库器官的系统称为“流”，源流库协同作用是提高水稻产量的重要生理基础［1］。
植物体内光合产物的形成、运输以及在子粒中淀粉合成的过程已有一定的研究基础。
通过光合作用的卡尔文循环在叶片叶绿体中形成磷酸丙糖，磷酸丙糖被运输至细胞质中用于合成蔗糖［2］。
在双子叶植物中磷酸丙糖可在叶绿体中暂时合成淀粉［3］，但在水稻中淀粉的暂时储存是发生在叶鞘和茎中，在抽穗之前蔗糖被运输至叶鞘和茎中用于暂时合成淀粉，抽穗之后淀粉分解用于合成蔗糖，然后运输至子粒合成淀粉［4］。
蔗糖是植物运输光合产物的主要形式，叶肉细胞产生的蔗糖通过共质体和质外体两种途径短距离运输到源端韧皮部，装载到筛管-伴胞复合体中，然后在筛管中进行长距离运输，在库端韧皮部卸载，并通过共质体和质外体两种途径进入库器官［1］。
蔗糖可通过蔗糖转运蛋白直接进入细胞质分解，也可在细胞外分解为单糖后由单糖转运蛋白转运进入细胞质，单糖最终被运输至子粒的质体中用于淀粉的合成［2］（图 1）。
图1 水稻源库器官的糖代谢与运输部分参与糖代谢的酶和糖类转运蛋白的编码基因已相继被鉴定出来。