粗山羊草间杂交及抗条锈病新基因遗传分析和分子标记

粗山羊草是小麦野生近缘属种,是D基因组的供体,蕴含大量的抗病资源,是进行小麦遗传改良的重要资源.选取条锈病免疫材料Y206和高度感病材料Y121杂交后代进行遗传分析和抗病性鉴定.从粗山羊草[Aegilops tauschii(Coss.)Schmal]Y206中鉴定出1个显性抗小麦条锈病基因,暂定名为YrY206.并利用SSR分子标记对该抗病基因标记定位,应用分离群体分组法(Bulked segregant analysis,BSA)筛选到Wmc11a、Xgwm71c、Xgwm161和xgwm183标记,与该基因之间的遗传距离分别为4.0 cM、3.3 cM、1.5 cM和9.3 cM.根据连锁标记所在小麦微卫星图谱的位置,YrY206被定位在3DS染色体上,可能是一个新的抗小麦条锈病基因.图2表2参22     

phlb基因在普通小麦与簇毛麦杂种F1中的作用

通过CS、CSph1b与Haynaldiavillosa杂交,幼胚拯救,获杂种F1,其结实率分别为6．67％（12／18）、625％（25／400）对杂种F1植株花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体行为观察发现CS×H.villosa杂种F1平均每PMC仅有1．61条染色体形成二价体和三价体,平均构型为2n＝28＝26．391＋0．79Ⅱ＋0．007Ⅲ,平均染色体交叉数为0．84;而CSph1b×H．villosa杂种F1每PMC中有14．43条染色体发生联会,形成二价体和多价体,平均约型为2n＝28＝13．551Ⅰ＋5．95Ⅱ＋0．55Ⅲ＋0．22Ⅳ,为9．72,其中56％以上的PMC具1～4个多价体（三、四价体）表明Ph1b基因强烈诱导了普通小麦与H.villosa间的部分同源染色体配对杂种F1育性极差,自交均不结实.CS×H.villosa杂种F1与CS回交结实率为6．67％（4／60）,但CSph1b×H．villosa杂种F1与CS、CSph1b回交极难,结实率仅为0．45％（6／1320）．CSph1b×H．villosa杂种已与普通小麦回交成功,为利用ph1b实现簇毛麦优良基因直接对小麦遗转移奠定了基础．     

水稻H14早熟性的遗传分析及基因定位

品种生育期是水稻最重要的农艺性状之一,对水稻生育期基因进行定位具有重要意义.水稻籼粳中间型材料H14具有显性早熟特性,它与多个不同类型的中、迟熟品种杂交,F1抽穗期均与早熟亲本H14相近或更早.H14与明恢63和蜀恢881等杂交F2和B1F1抽穗期呈双峰分布,从峰谷处进行分组,早熟植株与迟熟植株分离比经χ2测验分别符合3:1和1:1,表明该早熟特性主要受一对显性基因控制.以H14/明恢63 F2作定位群体,采用微卫星标记将H14所携带的显性早熟基因定位于水稻第6染色体短臂,位于微卫星标记RM314和RM276的一侧,与RM314的遗传距离为8.2 cM.认为该基因是一个新的水稻显性早熟基因,暂命名为Ef-h(t).图3表2参22     

HvABA8′OH-1基因RNAi载体的构建及遗传转化

穗发芽严重影响作物的产量和品质,种子休眠性弱是穗发芽形成的主要原因之一.ABA是维持胚休眠抑制萌发的重要激素,大麦HvABA8′OH-1基因编码控制内源ABA主要分解代谢途径的关键酶.以双元载体pGreenⅡ为骨架载体,分别选取HvABA8′OH-1的保守区序列(293bp)和特异区序列(474bp),水稻胚乳特异性启动子pGlub,成功构建了种子特异性RNA干扰表达载体pOHC和pOHS.利用农杆菌介导法将载体转入水稻,获得植株50株.经鉴定,其中18株为转基因阳性植株.研究结果为进一步分析HvABA8′OH-1基因的生物学功能,以及通过基因工程途径建立作物抗穗发芽育种新方法提供了理论依据和材料.     

具双T-DNA区的大麦黄矮病毒复制酶基因RNAi植物表达载体的构建(英文)

RNAi系双链RNA诱导同源mRNA降解,导致特定基因表达沉默的一种现象.RNAi技术是通过基因工程防治植物病毒病的最佳途径.由大麦黄矮病毒(Barely yellow dwarfvirus,简称BYDV)引起的禾谷类黄矮病发病面积和危害程度在我国呈加重趋势.BYDV-GAV是当前流行的大麦黄矮病毒株系,本文针对BYDV-GAV复制酶基因序列,构建能在细胞内转录形成发卡RNA双链结构的表达盒,并将其置于中间载体pVec8-2b的T-DNA区,pVec8-2b的另一T-DNA区含有hpt选择报告基因表达盒.具双T-DNA区的病毒复制酶基因发卡RNA高效表达载体已导入根癌农杆菌,可用于诱导植物RNAi,创制无选择标记基因的抗大麦黄矮病转基因作物.     

抗除草剂转基因油菜与野芥菜的杂交1代与5种常规栽培油菜回交后代的适合度

抗除草剂转基因油菜(Brassica napus)的抗性基因具有向野芥菜(Wild B.juncea)漂移的可能性,为了解野芥菜接受抗性油菜的花粉形成携带抗性基因的F1后,再接受常规栽培油菜的花粉可能产生的影响,以2种F1(野芥菜为母本、抗草甘膦和抗草丁膦转基因油菜分别为父本获得)为母本,5种常规栽培油菜(B.napus)为父本进行回交,统计了回交后每角果的饱满种子粒数和角果长,测定了回交1代(BC1)、回交1代子1代(BC1F1)的萌发率以及抗性基因在后代中的传递频率,并在温室条件下测定了携带抗性基因的BC1以及BC1F1的适合度.结果显示,2种F1和5种常规栽培油菜回交后每角饱满粒数都很少,平均都不超过1粒;BC1以及BC1F1代间出苗率没有显著差异,但都显著低于亲本野芥菜.两种抗性基因在BC1以及BC1F1中都能以49%-62%和52%-64%的频率传递下去.温室条件下各BC1的总适合度没有显著差异,但都显著低于野芥菜,主要原因是各BC1的有效角果数少和每角饱满粒数显著少于野芥菜.从BC1F1的总适合度来看,携带不同抗性基因的F1和同种常规油菜的BC1F1的总适合度没有明显差异,各BC1F1的总适合度和野芥菜也没有显著差异,但繁殖能力还是显著低于亲本野芥菜.相比BC1,其自交产生的BC1F1的繁殖能力有所提高,主要表现在有效角果数和每角饱满种子粒数有较为明显的增加.研究表明转基因油菜的抗性基因通过花粉漂移到野芥菜产生F1后,携带了抗性基因的F1在有大量常规栽培油菜的环境下,存在和常规油菜通过回交产生携带抗性基因的种子的可能性,尽管BC1以及BC1F1的繁殖能力弱,但都能产生后代;常规栽培油菜的基因型对携带抗性基因的F1接受常规栽培油菜的花粉后可能产生的生态风险有一定影响.总之,野芥菜接受转基因油菜的花粉产生F1后又接受常规油菜的花粉而造成的抗性基因逃逸风险较小,但值得关注.     

偏凸山羊草6M~v染色体在不同四川小麦品种中的传递

利用高抗条锈病的小麦-偏凸山羊草6Mv/6B代换系(Moisson 6Mv/6B)与高感条锈病的四川小麦绵阳26、绵阳93-124和SW3243进行杂交,并用这些品种分别与杂种F1进行正反回交,通过对其F1、F2和BC1的结实率观察、细胞学分析以及条锈病抗性反应鉴定,研究了偏凸山羊草6Mv染色体在不同四川小麦背景中的传递频率,分析了代换染色体6Mv代偿6B的能力.结果显示,当含6Mv染色体的F1植株作母本时,平均回交结实率为83.10%,最高可达95.51%;而含6Mv染色体的F1植株作父本时,平均回交结实率则为48.61%,最低仅为28.47%,暗示6Mv染色体可能对花粉参与受精的能力有一定不利影响,且结实率与小麦基因型相关.在与绵阳26、绵阳93-124和SW3243的所有杂交组合中,6Mv染色体通过雌、雄配子的传递率没有显著差异,但其传递率与小麦品种显著相关.另外,在单体代换植株中6Mv染色体通过自交的传递率也受小麦品种基因型的影响.研究结果为小麦-偏凸山羊草6Mv/6B代换系在小麦育种上的利用提供了理论依据.     

糯小麦回交改良群体中Wx基因的遗传和品质效应

在基因型鉴定的基础上,利用糯小麦杂交后代BC5F2代回交改良群体研究了各基因缺失对降低直链淀粉含量的效果和各基因合成直链淀粉的能力,以及直链淀粉含量与农艺性状、品质性状、淀粉糊化特性等的相关性。研究发现,在Wx基因的所有8种基因型之间,直链淀粉含量差异显著;研究单缺失基因型发现,对直链淀粉含量减少效应最大的是Wx-B1b,减少效应最小的是Wx-A1b,而Wx-B1b和Wx-D1b没有显著差异;研究双缺失基因型发现,Wx基因合成直链淀粉的能力以Wx-B1a最高,Wx-A1a最低,而Wx-B1a和Wx-D1a差异很小.直链淀粉含量与株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重等农艺性状相关不显著,表明淀粉品质育种可以与高产育种实现有机结合.直链淀粉含量与SDS-沉降值呈显著负相关(r=-0.726),说明直链淀粉含量降低在一定程度上有利于提高小麦营养与加工品质.全糯类型的淀粉糊化特性与其他类型显著不同,具有最高的峰值粘度和稀懈值,最低的低谷粘度、最终粘度、反弹值、峰值时间、糊化温度、起始糊化温度,表明糯小麦淀粉在食品和工业上具有特殊用途;稀懈值与直链淀粉含量呈极显著负相关(r=-0.969),其它粘度参数与直链淀粉含量呈显著正相关(最终粘度r=0.797,低谷粘度r=0.910、反弹值r=0.954、峰值时间r=0.970、糊化温度r=0.962、起始糊化温度r=0.932).表5参37     

微卫星位点TUT1的性别连锁检验(英文)

微卫星位点TUT1曾被认为位于松鸡科鸟类的常染色体上,只是多态性低于期望值,然而最近发现存在空基因现象.通过在45只斑尾榛鸡(Tetrastes sewerzowi)亲本和5巢双亲已知的幼鸟上扩增,发现TUT1在异配体的雌性中为纯合体,在84%的雄性中为杂合体,而且可从父本遗传给雌性和雄性后代,但从母本只能遗传给雄性后代.通过BLAST查询,含TUT1位点的序列(460 bp)与鸡Z染色体的序列最相似,分值329,期望值8e-87.以上结果表明TUT1位点位于松鸡科鸟类的Z染色体上;提示微卫星位点的空基因现象可能来自性别连锁,因此,在发表和应用微卫星位点时应当进行性别连锁检验.表1参17     

利用SNP基因芯片技术进行小麦遗传图谱构建及重要农艺性状QTL分析

小麦遗传图谱是进行小麦染色体分析和表型研究的遗传基础.构建高密度遗传图谱,针对小麦重要农艺性状进行初级定位,确定相关性状主效数量性状位点(Quantitative Trait Loci,QTL),有助于开发辅助选择的实用性标记,并为利用次级群体进行精细定位和基因挖掘奠定基础.本研究以H461×CN16的重组自交系(Recombinant Inbred Line,RIL)为作图群体,利用90k小麦SNP基因芯片技术,对包含188个家系的RIL群体(F7)进行多态性分析,构建高密度遗传图谱,并利用Map QTL5.0的多QTL模型(MQM),对旗叶长、穗粒数等8个重要农艺性状进行QTL定位分析.构建了包括43个连锁群的分子遗传图谱,成功连锁到除2D、5D、6D外的18条染色体.该图谱共含有6 573个多态性SNP标记,覆盖的遗传距离长2 647.02 c M,标记间平均距离仅为0.4 c M.A、B、D三个染色体组分别含有标记2 696、3 094和684个;覆盖染色长度分别为1 130.92 c M、1 164.82 c M和330.44 c M;分别建立19、18和5个连锁群.对8种重要田间农艺性状进行QTL分析,共检测到66个重要农艺性状QTL,其中包括26个主效QTL,包含未见报道的新位点7个.全部QTL分布于2A、4A、6A、2B、4B、5B、2D、4D、7D 9条染色体上,单个QTL可解释表型变异率7.4%-19.5%,其中62个QTL加性效应来自母本H461,其余来自父本CN16.以上结果为小麦重要农艺性状QTL精细定位打下了基础,也为分子标记辅助育种提供了参考.     

用SSR标记检测杂交籼稻三系亲本的遗传差异

随机选用分布于水稻(Oryza sativa L.)12条染色体上的110对引物,共筛选出26对具有多态性的SSR引物,对24份杂交籼稻三系亲本材料进行遗传多样性和亲缘关系分析.全部24份亲本中共检测出116对等位基因,每个SSR引物可检测到的等位基因数目为2～7个不等,平均每对引物可以检测到4.4个等位基因.多态信息量(PIC)的变动范围为0.068 9～0.803 6,平均PIC值为0.603 4;期望杂合度(He)的变动范围为0.081 6～0.829 8,平均值为0.616 9;多样性指数(1)变幅为0.173 2～1.791 3,平均为1.160 0.对供试亲本材料根据遗传距离进行UPGMA聚类分析,结果表明,SSR微卫星标记可以将24份亲本材料分为3个大群,各组亲本间的遗传差异较大.通过分子标记辅助育种,可以有效地鉴定供试亲本材料之间的亲缘关系,分析预测新种质材料的遗传差异,可作为选育强优势组合杂交水稻的重要参考指标之一.图2表3参24     

甘蓝型油菜半胱氨酸蛋白酶cDNA的克隆及组织特异性表达分析

采用SSH (Suppression subtractive hybridization)和Race-PCR (Rapid-amplification of cDNA ends)技术克隆得到来自甘蓝型油菜(Brassica napus L.)矮化突变体'NDF-1'的一个差异表达基因编码区的全长cDNA序列,命名为Bncp5.该基因全长1 224 bp,含有1 080 bp的完整开放阅读框,编码359个氨基酸.该基因编码区与甘蓝中一个与衰老相关的半胱氨酸蛋白酶基因(登录号AF454960)同源性达97%,氨基酸序列同源性达到100%. Bncp5编码的蛋白相对分子质量为39.5×103,等电点为5.57.对其活性位点的分析表明其具备真核生物半胱氨酸蛋白酶的活性中心,且有很高的功能区段保守性,推测为一跨膜蛋白.相对定量PCR的检测结果表明, Bncp5在野生型和矮化突变体的根、茎、子叶和真叶中都有表达,但是表达量存在显著性差异.在野生型高秆油菜中,根的表达量最低,在真叶的表达量最高;在矮化突变体中,根、茎中的表达明显高于野生型,而在子叶和真叶中的表达量与野生型油菜的表达量基本一致.     

青稞B-hordein基因表达载体构建及对小麦的遗传转化

利用从具有特殊B-hordein亚基组成的青藏高原青稞材料中克隆的B-hordein编码基因(SL60)和小麦高分子量谷蛋白亚基胚乳特异表达启动子PGlu1Dx构建了真核表达载体pCB2007-SL60.通过农杆菌介导对普通小麦进行遗传转化,共获得227株再生植株,经PCR鉴定和转化片段测序验证,最终获得5株阳性植株.研究为进一步分析B-hordein基因在小麦背景中的遗传和表达,以及对小麦加工特性的影响奠定了基础.图5表2参21     

CMS高粱保持系叶绿体基因ps1A1和ps1A2片段的克隆与序列比对

以15种包括同质异核和同核异质高粱材料的总：DNA为模板进行RAPD分析，196个随机引物中，引物Y-19扩增得到一个很有规律的差异片段SAY-192300。该片段只出现在4个保持系(B)和3个恢复系(R)中，而不出现在6个不育系(A)和2个杂种F1中，进一步对cms—Al、cms—A2两套8个材料(A／B／R／F1)的总DNA、mtDNA和cpDNA用引物Y-19进行扩增，发现片段SAY-192300仅在cpDNA得到，Southern杂交结果证实了片段SAY-192300的叶绿体来源，同时也表明在cms胞质中该片段所在区未发生插入、缺失等大的结构变异,DNA序列测定结果表明，该片段为叶绿体ps1A1和ps1A2基因的部分序列。图6表2参19。     

假单胞菌反式氯双烯内酯异构酶基因克隆和序列分析

从土壤中分离得到一株降解2,4-二氯酚能力较强的假单胞菌菌株GT241-1,从该菌株中克隆出参与降解2,4-二氯酚的反式氯双烯内酯异构酶基因(dcpE).克隆策略是采用Southern杂交对其邻近基因进行定位后构建基因组文库,再用斑点杂交从基因文库中筛选目的转化子.经序列测定得知,dcpE基因编码区1062bp.核苷酸和推测的编码氨基酸序列分析表明,dcpE与已在GenBank登记的相关基因有一定的差异.图5表1参12     

高羊茅中一个DREB类转录因子基因的分离及鉴定分析

为了鉴定草坪草高羊茅(Festucaarundinacea Schreb.)中与低温、高盐和干旱胁迫相关的基因,我们构建了冷诱导(4℃)的高羊茅cDNA文库,并从这个文库中分离得到一个DREB类转录因子基因,FaDREB1A.序列分析表明,FaDREB1A具有一个717bp的开放阅读框和143bp的3’非编码区,推测的氨基酸序列中含有一个高度保守的EREBP/AP2结构域.酵母单杂交结果表明,FaDREB1A蛋白能在体外特异结合DRE元件,并具有转录激活功能.Southern杂交结果显示,FaDREB1A在高羊茅基因组中可能是单拷贝或低拷贝基因.Northern杂交结果发现,FaDREB1A基因受低温、高盐和干旱的诱导表达,对ABA没有反应,说明FaDREB1A基因在高羊茅植株对低温、高盐和干旱的应答反应中起重要作用.图5参30     

水稻Wx基因PCR-Acc Ⅰ标记与稻米AC的关系及其辅助育种效果

利用PCR-AccⅠ分子标记分析了105个水稻品种的Wx基因型,结果表明,用该标记检测的Wx基因型与该品种的稻米直链淀粉含量有较好的对应关系,利用PCR-AccⅠ标记可以鉴别籼稻品种直链淀粉含量的高或低;同时,对2个杂交组合F2分离群体的分析表明,PCR-AccI标记与稻米直链淀粉含量是紧密连锁、共分离的.另一方面,以直链淀粉含量中等的优质籼稻保持系D香1B为优质Wx基因供体,运用PCR-AccⅠ分子标记辅助选择,对综合性状优良、配合力高,但直链淀粉含量过高、品质欠佳的籼稻保持系G46B进行品质改良,结果在BC3F2代成功获得了直链淀粉含量中等的纯合TT基因型目标植株,表明PCR-AccⅠ标记用于优质Wx基因的分子标记辅助选择育种是有效的,因而该标记对改良稻米品质有重要作用.图2表3参13     

高产小麦品种川麦42产量性状QTL分析

解析骨干亲本产量性状分子模块对小麦品种分子设计与分子育种具有重要作用.以突破性高产小麦品种川麦42和川农16及其构建的127个重组自交系(RIL)群体(F10)为实验材料,分别于2014年和2015年在四川双流、什邡3个环境下种植,并测量千粒重、穗粒数等产量性状.利用Illumina公司的小麦90K SNP芯片对亲本和群体进行全基因组81 587个单核苷酸多态性分型.使用QTL Ici Mapping软件绘制遗传连锁图,并定位到一些控制产量性状的数量性状位点(QTL).结果显示:遗传图谱含8 580个SNP标记,全长3 147.1 c M,平均密度0.37 c M/标记.共定位到21个效应来自川麦42的产量性状QTL(解释表型变异10%),分别位于1B、1D、2B、2D、3B、3D、4A、5A、5B、6B和7B,控制着株高、穗长、穗重、千粒重等性状,解释表型变异10.01%-23.07%.其中,1D、2B、5A、5B存在控制株高、籽粒面积、千粒重、穗长、穗重,并且在多个环境下均出现的QTL.此外,2B、5A、5B、7B上存在同时控制多个性状的QTL.这些研究结果可为深入了解骨干亲本川麦42产量性状遗传特性提供重要信息.     

云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析

磷高效水稻培育是提高土壤潜在磷利用效率的一种途径,通过对云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析,可以明确耐低磷特性主基因的存在、对数及遗传效应的大小,为磷高效育种提供理论依据。本试验通过云南主栽粳稻品种合系35(Oryza sativa)与耐低磷极强早旱谷(Oryza sativa)配制P1、P2、F1、F2或F3世代,在云南省农科院进行低磷胁迫试验,对耐低磷鉴定和主基因加多基因联合遗传分析,结果表明:早旱谷的分蘖和株穗产量基因受两对主效基因 多基因相互配合遗传控制的,两对主基因间存在上位性效应,两主基因间效应差异较大。分蘖力F2主基因遗传率为58.82%~72.13%,F3主基因遗传率为45.88%~57.96%;株穗产量F2主基因遗传率60.94%~83.08%,F3主基因遗传率为62.20%~75.80%。因此育种中应当充分重视主基因的利用,利用主基因应以第一对主基因的加性效应为主,对后代耐低磷性状的选择宜从F2代开始,杂交的后期世代也要注意耐性的选择。     

播娘蒿耐寒基因DsKIN1的克隆、序列分析及冷诱导表达分析

播娘蒿是极端耐寒的冷诱导植物,研究其低温胁迫下的冷响应基因对于揭示其抗寒性具有重要意义.根据拟南芥At KIN1和At KIN2同源比对,设计同源引物进行播娘蒿KIN基因克隆,通过RACE技术克隆得到Ds KIN1基因,利用Vector NTI11.5软件对其进行序列分析,采用Realtime-PCR测定Ds CBF1、Ds CBF2、Ds COR和Ds KIN1基因在不同处理方式[整株低温处理、同一植株局部低温处理和局部未受低温处理(两部分植株)]下各时间段(0.2 h、0.5 h、1 h、2 h、6 h、12 h、24 h)的表达,采用String数据库预测分析与Ds KIN1相互作用的蛋白.结果显示,Ds KIN1基因序列全长为462 bp,开放阅读框ORF长度为198 bp,编码66个氨基酸,分子量(Mr)为6.61×10~3,理论等电点为9.10,亲水性好.播娘蒿Ds CBF1和Ds CBF2在0.2 h开始表达,在2 h达到最大,随后下降.在冷诱导0.2 h后,Ds CBF调控的耐寒基因Ds COR和Ds KIN1基因开始表达,均呈现上调的趋势.整株、局部冷诱导植株与同一植株上未受低温胁迫部位的耐寒基因Ds COR和Ds KIN1表达模式类似.此外发现与Ds KIN1相互作用的蛋白大部分为低温诱导蛋白、盐和渗透压胁迫响应的信号蛋白、与渗透调节有关的家族蛋白、RING-H2锌指蛋白2B以及未知蛋白等.本研究说明播娘蒿局部冷诱导时,冷信号可进行传递,使未受冷诱导部位获得耐寒性能.