燕麦属细胞遗传学研究进展

整理燕麦属(Avena L.)细胞遗传学研究文献,总结相关研究进展。燕麦属有7组29种植物,分属5个基因组类型(A、C、AB、AC、ACD)。基于荧光原位杂交技术和种间杂交实验表明,A、C基因组染色体结构差异较大,A基因组二倍体物种具有等臂染色体,C基因组二倍体物种具有不等臂染色体。燕麦属植物D基因组和A基因组间分化程度较小,B基因组有可能是A基因组的变型——A′基因组。普遍观点认为A基因组二倍体物种可能是燕麦属六倍体物种母系亲本,砂燕麦(A.strigosa)为该属多倍体物种A基因组祖先的假说备受争议,有学者认为加那利燕麦(A.canariensis)可能是多倍体物种A或D基因组的供体。燕麦属多倍体物种基因组互换及染色体重排事件,增加燕麦属种间亲缘关系、多倍体物种基因组起源研究的困难。结合基因组学、分子细胞遗传学技术,有望为上述问题提供新证据。     

芸薹属蔬菜再生体系研究进展

再生体系的建立对芸薹属蔬菜重要功能基因验证和重要遗传材料保存扩繁等具有重要意义。该文综述了影响芸薹属蔬菜(白菜类、甘蓝类和芥菜类)再生体系的主要因素:基因型、植物激素(NAA、BAP等)和外源添加物(硝酸银、抗坏血酸等),比较了不同影响因素对芸薹属蔬菜再生体系建立的影响差异。基因型方面表现为白菜类(AA基因组)较甘蓝类(CC基因组)和芥菜类(BB基因组)难再生。植物激素方面表现为适于芸薹属蔬菜预培养的激素一般为2,4-D和NAA+6-BA,分化培养一般为NAA+6-BA,且即使为同一类蔬菜,不同品种所需的激素浓度也不一致。外源添加物方面,硝酸银为白菜类蔬菜再生体系所必需,其也能促进甘蓝类和芥菜类的不定芽分化,但并不为两者所必需;低浓度的抗坏血酸可促进白菜类不定芽的分化和甘蓝类愈伤组织的形成。芸薹属蔬菜再生体系诱导的分子机理研究需进一步加强,同时不同芸薹属蔬菜再生条件差异产生的机理也需要深入研究。     

芸薹属A，B和C基因组之间关系研究进展

芸薹属A,B和C基因组之间的亲缘关系近年来取得了很大进展,大量细胞遗传学和分子生物学的研究结果表明A和C基因组之间的亲缘关系较A和B基因组以及B和C基因组之间更为接近。A,B和C基因组之间的比较基因组结果表明,这3个基因组是由更加原始物种进化而来的。在芸薹属基因组演化过程中发生了大量的染色体变异,如重复、缺失、重排等,从而造成了现在不同基因组之间的差别。最后,文章对芸薹属不同基因组和拟南芥基因组之间的亲缘关系进行了综述。     

芸薹属(Brassica napus,B.rapa,B.oleracea) CAMTA3基因家族的鉴定及生物信息学分析

芸薹属(Brassica)植物(甘蓝型油菜,白菜,甘蓝)是重要的经济作物,它们之间的关系可用禹氏三角表示.CAMTA是在进化过程中高度保守的一类转录因子家族,该家族成员在芸薹属植物抗逆境胁迫过程中具有重要作用.为了探讨芸薹属CAMTA3基因家族的功能,本研究利用生物信息学手段,鉴定了芸薹属(白菜,甘蓝和甘蓝型油菜)CAMTA3基因家族的8个基因,并从蛋白质的理化性质、家族进化与基因结构和上游启动子等方面进行了分析研究.分析表明,芸薹属CAMTA3基因家族8个成员在进化过程中具有较高的保守性,其亲缘关系与禹氏三角理论相符,且各成员在植物响应抗胁迫过程中占重要地位.研究结果为芸薹属CAMTA3基因家族的功能研究提供了一定的信息基础.     

关于棉属四倍体种起源问题的过氧化物酶同工酶研究

本文采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳和等电聚焦技术,对棉属(Gossypium)A基因组2个二倍体种、D基因组10个二倍体野生种和四倍体2(AD)基因组的3个种进行过氧化物酶同工酶酶谱分析。种间酶谱关系符合形态学,细胞学和遗传学的研究结果,但G.gossypioides,G.thurberi和G.trilobum的酶谱与D基因组其他种有较大差异却与A基因组相似。由二倍体种酶液组成的体外人工混合体与自然四倍体的比较分析表明,四倍体棉种G.darwinii,G.barbadense和G.hirsutum是A基因组和D基因组的异质组合,G.raimondii而不是G.thurberi或G.trilobum为四倍体种祖先基因组的最可能的D亚基因组供体。对过氧化物酶同工酶分析为棉属种间亲缘关系和四倍体起源的研究提供生化遗传依据的可行性进行了阐述。     

植物多倍体研究的回顾与展望

多倍化是促进植物进化的重要力量。多倍体主要是通过未减数配子融合,体细胞染色体加倍以及多精受精三种方式起源的。其中,不减数配子是多倍体形成的主要机制。三倍体可能在四倍体的进化中起了重要作用。过去认为多倍体只能是进化的死胡同,现在发现很多多倍体类群都是多元起源的而不是单元起源的。当多倍体形成后,基因组中的重复基因大部分保持原有的功能,也有相当比例的基因发生基因沉默。多倍体通常表现出不存在于二倍体祖先的表型,并且超出了其祖先的分布范围,因为在多倍体中发生了很多基因表达的变化。主要从多倍体的起源、影响多倍体发生的因素及多倍体基因组的进化等方面回顾并展望多倍体的研究。     

利用SSR标记技术研究棉属A、D染色体组的进化

利用SSR分子标记技术,对棉属A、D染色体二倍体及四倍体代表棉种进行了遗传多样性分析。供试的10个二倍体代表棉种间遗传多态性丰富,分子聚类结果与Fryxell棉属分类结果相同。分子水平上进一步揭示出属于D染色体组的拟似棉与其他D染色体组棉种的相似系数最低,A,D染色体组间相似系数很高,该结果支持拟全民族似棉是D染色体组最原始棉种,棉属不同染色体组是共同起源,单元进化的理论,利用栽培的异源四倍体棉种不太适于研究棉属A、D染色体组的进化。     

多倍体植物混合倍性种群的建立机制研究进展

基因组多倍化是物种形成和进化的重要驱动力, 几乎所有植物都经历过至少一次基因组加倍。然而, 由于多倍体植株比二倍体表现出更高的死亡率, 多倍化机制被认为是植物进化的“死胡同”。一些植物物种具有自然混合倍性种群, 即同一物种具有不同倍性, 这为揭示多倍体的进化机制提供了最佳途径。本文从基因组加倍形成多倍体植物开始, 综述了混合倍性种群的形成、建立与维持的研究进展, 探讨了多倍体适应自然环境的种群分化而形成多倍体物种的机制。研究自然混合倍性种群的倍性组成、重复基因的功能分化以及多倍体的生态位分化, 有利于明确混合倍性自然种群的生态适应与维持机理, 以及多倍体植物的进化机制。     

芸薹属植物基因组学研究进展

芸薹属是十字花科植物300多个属中最为重要的一个属,是我国栽培面积最大的蔬菜作物。拟南芥和芸薹属在十字花科中两者的亲缘关系最近,通过它们之间的比较作图,两者之间的共线性被大量发现。模式植物拟南芥全基因组测序已经完成,这为芸薹属作物的基因组研究提供了便利条件。芸薹属作物的功能基因组学能够进一步明确不同发育时期基因的功能,为解释芸薹属的进化提供基因证据。就芸薹属植物在比较基因组学、功能基因组学最新进展,特别是芸薹属与模式植物拟南芥在基因组之间的相互关系进行了综述。     

芸薹属植物比较基因组学研究进展

芸薹属(Brassica)植物是双子叶植物比较基因组学研究的重点对象。经过十几年的研究, 芸薹属植物比较基因组学研究已取得很大进展。宏观共线性和微观共线性两个层次的研究均发现, 芸薹属植物之间以及芸薹属和拟南芥之间都存在广泛的共线性, 表明拟南芥信息在芸薹属中具有重要应用价值。芸薹属作物基因组内存在着多个拷贝的共线性区域, 支持二倍体芸薹属作物起源于多倍体祖先的假设。     

普通小麦7B染色体两类低拷贝专化DNA序列的特性

研究表明 ,多倍体小麦基因组中存在一类低拷贝、染色体专化的DNA序列 ,其在多倍体形成时常表现出不稳定性。这类序列被认为在异源多倍体的建立和稳定中起着关键作用。为进一步研究这一问题 ,对通过染色体显微切割从普通小麦 (TriticumaestivumL .)中分离的 5个 7B染色体专化DNA序列的特性进行了研究。以这些序列为探针对大量的多倍体小麦和它们的二倍体祖先物种进行了Southern杂交分析。结果表明 ,这些序列可被分为两种类型 :其中的 4个序列与所有的多倍体物种均杂交 ,但是在二倍体水平上 ,它们却只与和多倍体小麦B基因组紧密相关的物种杂交 ,这说明这些序列是在二倍体物种分化以后产生的 ,然后垂直传递给多倍体 ;其中的 1个序列与所有的二倍体及多倍体物种均杂交 ,暗示在多倍体形成后这些序列从A和D基因组中消除了。用这一序列分别与一个人工合成的六倍体和四倍体小麦进行Southern杂交的结果表明 ,序列消除是一个迅速的事件而且很可能与这些序列的甲基化状态有关。认为这些低拷贝的染色体专化序列对于多倍体形成后部分同源染色体之间的进一步分化起着重要作用。     

芸薹属植物比较基因组学研究进展

芸薹（Brassica）植物是双子叶植物比较基因组学研究的重点对象。经过十几年的研究,芸薹属植物比较基因组学研究已取得很大进膜。宏观共线性和微观共线性两个层次的研究均发现,芸薹属植物之间以及芸薹属和拟南芥之间都存在广泛的共线性,表明拟南芥信息在芸薹属中具有重要应用价值。芸薹属作物基因组内存在着多个拷贝的共线性区域,支持二倍体芸薹属作物起源于多倍体祖先的假设。     

普通小麦7B染色体两类低拷贝专化DNA序列的特性

研究表明, 多倍体小麦基因组中存在一类低拷贝、染色体专化的DNA序列, 其在多倍体形成时常表现出不稳定性.这类序列被认为在异源多倍体的建立和稳定中起着关键作用.为进一步研究这一问题, 对通过染色体显微切割从普通小麦( Triticum aestivum L.)中分离的5个7B染色体专化DNA序列的特性进行了研究.以这些序列为探针对大量的多倍体小麦和它们的二倍体祖先物种进行了Southern杂交分析.结果表明, 这些序列可被分为两种类型:其中的4个序列与所有的多倍体物种均杂交, 但是在二倍体水平上, 它们却只与和多倍体小麦B基因组紧密相关的物种杂交, 这说明这些序列是在二倍体物种分化以后产生的,然后垂直传递给多倍体; 其中的1个序列与所有的二倍体及多倍体物种均杂交, 暗示在多倍体形成后这些序列从A和D基因组中消除了. 用这一序列分别与一个人工合成的六倍体和四倍体小麦进行Southern杂交的结果表明, 序列消除是一个迅速的事件而且很可能与这些序列的甲基化状态有关. 认为这些低拷贝的染色体专化序列对于多倍体形成后部分同源染色体之间的进一步分化起着重要作用.     

上海地区芸薹属蔬菜遗传多样性研究

利用SSR分子标记分析和农艺性状鉴定对上海地区的17份甘蓝、44份白菜,共61份芸薹属蔬菜进行遗传多样性评价。UPGMA聚类结果显示,61份材料被聚类为两大类,甘蓝类和白菜类,其中白菜型蔬菜品种的相似系数在0．96～0．77之间,甘蓝型蔬菜品种的相似系数在0．93～0．63之间。聚类分析的结果说明,上海地区的甘蓝类蔬菜遗传多样性比较丰富,而白菜类蔬菜的遗传基础比较单一,急需保护现有的白菜型蔬菜品种的种质资源,防止遗传流失。本实验还说明通过SSR分子标记技术与农艺性状鉴定相结合,综合评价芸薹属蔬菜的遗传多样性比采用单一的方法更加准确有效。     

白菜和甘蓝基因组转座子表达及其对基因调控的潜在影响

转座子或转座元件是大多数真核生物基因组的主要组成成分。甘蓝(Brassica oleracea)基因组比白菜(B. rapa)大主要是转座子的扩增差异造成的。然而, 这两个芸薹属近缘物种转座子表达水平以及对基因的调控和功能的影响目前还不清楚。文章对白菜和甘蓝叶、根、茎3个器官的转录组数据进行了初步分析。结果显示, 转座子的表达量很低, 转录组reads中有1%来自转座子的转录本; 转座子的表达存在器官差异, 且不同类别和家族的转座子表达量相差很大, 相同类别和同一家族的转座子在白菜和甘蓝基因组中的表达活性也不相同。进一步鉴定到转录读出的LTR反转座子, 其与下游基因距离小于2 kb的有41个, 小于100 bp的有9个, 这些LTR的转录读出很可能通过正义或反义的转录本激活或干扰下游基因的表达。同时, 具有转录读出的intact LTR比solo LTR具有更强的读出活性。通过深入分析转座子的插入位点发现, 白菜基因组中转座子插入基因内部的频率比甘蓝基因组中的高; 与反转座子相比, DNA转座子更偏向于插入或保留在基因的内含子当中。这些结果为认识转座子对其他蛋白编码基因的影响提供了基础。     

利用叶绿体基因探讨稻属BBCC基因组物种的系统起源

基于9个叶绿体基因片段(atpA、atpB、matK、petA、psaA、psbA、psbB、psbC和rbcL), 深入探讨了稻属(Oryza)3个BBCC基因组异源四倍体和5个与之相关的BB或CC基因组二倍体物种间的谱系关系。进一步的系统发育分析表明: 3个具有相同BBCC基因组的四倍体物种并非同一次物种形成事件的产物, 而是在不同的分布区经历了至少3次分别的物种起源。其中, 四倍体Oryza punctata的母本可能来自同样分布在非洲并具有CC基因组的二倍体物种O. eichingeri; 而四倍体O. malampuzhaensis和O. minuta的母本则可能来自亚洲已经灭绝的具有BB基因组的不同二倍体。研究结果不但为追溯稻属异源四倍体的复杂网状进化提供了重要的分子证据, 而且拓展了我们对有花植物复杂物种形成的深入理解。     

棉属四倍体AD1与二倍体A2、D5基因组的同源SSR分析

SSRs(Simple sequence repeats)是一类广泛存在于动植物基因组的DNA短串联重复序列,是重要的基因组分子标记。比较不同基因组同源SSR的差异,有利于了解相近物种间的进化过程。文章使用雷蒙德氏棉基因组(D₅)、亚洲棉基因组(A₂)全基因组序列和陆地棉(AD₁)的限制性酶切基因组测序数据,进行全基因组SSR扫描,比较了A组和D组的SSR分布情况,通过识别3个基因组之间的同源SSR,比较它们之间同源SSR重复序列的差异。结果发现,A组和D组同源SSR的分布规律非常相似,但A组与AD组的同源SSR保守性比D组与AD组同源SSR的保守性强。与AD组同源SSR相比,A组中重复序列长度增长的SSR数量约为长度缩短的SSR数量的5倍,在D组中这一比值约为3倍。可以推测,四倍体AD组在与A组、D组的平行进化过程中,由于基因组融合,导致SSR的重复序列长度变化速率与二倍体A、D组有差异,同时这种差异可能导致了AD组SSR重复序列长度在进化过程中与二倍体相比有变短的趋势。文章首次对3个棉花基因组的同源SSR进行了系统地比较,发现了同源SSR在棉属四倍体基因组和二倍体基因组中的显著差异,为进一步揭示棉属基因组的进化规律提供了基础。     

葱属根茎组8种21居群植物的核型研究

对葱属根茎组Allium sect.Rhiziridium的8种21个地方居群的核型进行研究,以期为解决该组的种间亲缘关系和物种进化机制提供依据。贺兰韭A.eduardii和阿拉善韭A．flavovirens2个种的核型以及辉韭A．strictum的六倍体核型均属首次报道。研究结果表明：贺兰韭A.eduardii、阿拉善韭A.tlavovirens、北韭A.lineare、蒙古韭A.mongolicum和滩地韭A．oreoprasum的各居群均为二倍体,核型类型为Stebbins的2A型;韭A．tuberosum和野韭A.ramosum的各个居群均为四倍体,核型类型为2A型：辉韭A．Jtrictum的4个居群均为六倍体,核型类型为2B型。通过研究可以得出如下推论：（1）该组植物中存在着大量的多倍体或多倍体系列,染色体数目变化与物种进化具有密切相关性,多倍化可能是根茎组植物核型进化的重要机制之一;（2）随体染色体多为st或t染色体,均位于短臂末端;（3）可以认为辉韭是以增加倍性来克服该物种扩大新的生存空间所带来的困难;（4）现今栽培的韭可能是由野生的二倍体韭和四倍体韭经过长期人工驯化而来的,现今栽培的三倍体韭可能是二倍体韭和四倍体韭杂交而来,并且以无性繁殖方式保存三倍体类群的存在。     

云贵高原多星韭二倍体—四倍体分布格局研究

采用染色体压片技术对云贵高原17个多星韭居群,共412株个体进行染色体数目和核型研究。结合已有的细胞学资料,对云贵高原多星韭多倍体分布格局进行了研究。9个二倍体居群、6个二倍体与四倍体混生居群分布于云南中部至西北部,12个四倍体居群分布于整个云贵高原。二倍体除香格里拉d和保山居群核型类型为3A型外,其余均为2A型,四倍体除会泽和赫章居群为2 B型外,其余均为2A型。云南西北部四倍体核型不对称指数低于其它分布区,推测该地区四倍体可能起源较早。多星韭二倍体与四倍体核型类型和形态并无明显差异,表明多星韭四倍体可能为同源多倍体。     

云贵高原多星韭二倍体—四倍体分布格局研究

采用染色体压片技术对云贵高原17个多星韭居群,共412株个体进行染色体数目和核型研究。结合已有的细胞学资料,对云贵高原多星韭多倍体分布格局进行了研究。9个二倍体居群、6个二倍体与四倍体混生居群分布于云南中部至西北部,12个四倍体居群分布于整个云贵高原。二倍体除香格里拉d和保山居群核型类型为3A型外,其余均为2A型,四倍体除会泽和赫章居群为2 B型外,其余均为2A型。云南西北部四倍体核型不对称指数低于其它分布区,推测该地区四倍体可能起源较早。多星韭二倍体与四倍体核型类型和形态并无明显差异,表明多星韭四倍体可能为同源多倍体。