小麦基因组中外源染色体片段的检测和小麦基因分子标记的建立

小麦基因组中外源染色体片段的检测和小麦基因分子标记的建立@石锐$哈尔滨师范大学生物系!150080小麦;;外源染色体;;分子标记     

小麦基因组研究进展

本文从小麦遗传图谱、物理图谱、比较基因组、基因组测序和EST 5个方面,介绍国内外小麦基因组的研究进展。我们利用W7984×Opata重组近交系的RFLP作图群体,对33个与小麦水分利用效率有关的性状进行了QTL遗传图谱比较分析,结果显明：在第一部分同源群染色体（1A,1B）上的着丝粒周围,分布有控制光合作用和根系特性的基因簇。在第二部分同源染色体上,有控制单株水分利用效率、根冠形态和生长发育的基因簇存在。在第六部分同源染色体上,6A和6B上都分别有由控制根系多个QTL组成的基因簇,6D染色体着丝粒周围有一个大的基因簇,由7个控制叶片和单株水分利用效率的QTL组成,说明第六部分同源染色体在小麦水分利用效率遗传方面起重要作用。 Abstract:Research development of genetic mapping,physics mapping,genome sequencing and expressed sequence tags in wheat have been reviewed in this paper.RFLP genetic linkage map of wheat recombinant inbred lines derived from W7984×Opata,was used to study QTL of 33 traits associated with water use efficiency.Compared with QTL map of 7 group homeologues chromosomes,the results were showed as follows:nearby the centromeric region of 1A and 1B chromosome,the gene cluster of controlling photosynthetic and root traits were located.The gene clusters of controlling water use efficiency per plant,root and plant height and growth rate were located on the 2 group chromosomes.The gene clusters of controlling root traits were located on the 6A an 6B chromosome,there was a big gene cluster mad up by 7 QTLs controlling water use efficiency of wheat leaf and per plant nearby the centromeric region of 6D chromosome.It showed that 6th homeologous chromosomes play an important role in controlling water use efficiency in wheat.     

大麦基因组和分子育种研究进展

大麦(Hordeum vulgare L.)是世界上重要的谷类作物之一,其二倍体特性使其成为麦类作物基因组研究的重要材料。随着大量分子标记图谱、BACs文库、突变集合和DNA阵列技术的应用,大麦基因组测序工作已不断深入,越来越多的大麦基因组信息使综合分析大麦基因组结构和功能,了解基因表达网络同重要农艺性状之间的关系成为可能。就大麦基因组研究内容,如ESTs系统、物理图谱的构建、功能基因组学研究和大麦分子育种研究作简要综述,为进一步阐述大麦基因组结构和功能特性,提高大麦分子育种能力提供理论依据。     

环形电极介导的小麦基因转化

用环形电极电激法有效地将外源DNA导入完整的小麦幼胚组织中。电激的物理参数采用770V／cm场强、800μF电容、100μg／mL质粒DNA(含有bar和GUS双标记基因),幼胚被电激3次。经PCR和Southern杂交分析表明,外源基因已稳定整合到小麦基因组中,转化频率为7．5％,高于相同处理条件下基因枪法的转化频率(4．2％)。     

不同小麦基因型对γ射线辐照敏感性的分子解析

本研究以63份小麦品种(系)的风干种子为材料,分别利用0 Gy、100 Gy、150 Gy和250 Gy剂量的60Coγ射线辐照,通过种子发芽试验和基因表达等方法,探讨不同小麦基因型间辐射敏感性差异及辐射敏感性相关基因的表达模式。结果表明:根据苗高损伤效应,将63份不同小麦基因型分为敏感型(核优1号、中优206和太原703等)、较敏感型(旱选10号、济麦20和中麦175等)、较钝感型(德抗961、豫麦68和淮麦20等)和钝感型(衡观136、邯6172和偃展4110等)4类。所选材料γ射线辐照后,敏感型基因型中Ta Ku70和Ta Ku80基因诱导表达明显,钝感型基因型中Ta Ku70和Ta Ku80基因诱导表达不明显。本研究表明不同小麦基因型间辐射敏感性差异明显且与Ta Ku70和Ta Ku80基因表达模式有关。     

提高小麦基因枪法转化频率的研究

用基因枪法将带Ｂａｒ－ＧＵＳ双标记基因的质粒较入普通春小麦品种中－６０６３４的幼胚盾片,并获基因植株。在轰击的经预培养３－４天的３４２块幼胚片再经筛选再生的植株中,经ＰＣＲ和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ分析表明,     

导入外源DNA对小麦基因表达的影响

用（ＳＤＳ）ＰＡＧＥ对外源豌豆ＤＮＡ导入小麦体的不良变异后代种子蛋白质和酯酶同工酶（ＥＳＴ）、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化同工酶（ＰＯＤ）进行分析,发现变异小麦的种子蛋白质消减４个组分带,ＥＳＴ和ＰＯＤ消减２条酶谱带,ＳＯＤ的活性明显降低,并且变异小麦植株的发育生长表型呈现出脆弱,早衰迹象,表明导入外源ＤＮＡ抑制了某些基因的表达,同时分析导致这种负作用的原因。     

叶锈菌胁迫下的小麦基因组MSAP分析

内源DNA甲基化是真核生物表观遗传调控的重要组成部分, 在真核生物的基因表达调控中具有重要的作用。生物胁迫为植物提供一种内在的表观遗传进化动力。研究生物胁迫下DNA甲基化的变异模式, 有助于全面理解DNA甲基化的表观调控生物学功能。小麦近等基因系TcLr19、TcLr41及其感病亲本Thatcher在苗期对叶锈菌生理小种THTT、TKTJ分别表现为小种特异性抗病反应和感病反应。文章利用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplified polymorphism, MSAP)技术分析了小麦的甲基化水平, 同时比较了苗期在生物胁迫前后基因组DNA胞嘧啶甲基化模式。用60对MSAP引物对接种前后的小麦DNA进行全基因组筛选, 没有直接分离得到接菌前后的甲基化模式的差异, 结果初步表明, 叶锈菌并没有诱导稳定且特异的植物基因组DNA胞嘧啶位点的甲基化模式变化, 但发现TcLr41及其感病亲本Thatcher之间存在表观遗传学差异。     

定位转基因所在的小麦基因组的细胞遗传学方法

本文设计了一种利用细胞遗传学原理定位转基因小麦部转基因所在的基因组的系统方法,并对该方法的有效性和可靠性进行了验证。该方法利用分别含有AABB、AADD和BBDD基因组的小麦近缘四倍体与等测转基因小麦杂交,F1一倍体与同源非转化品种回交,根据回交群体中在抗性基因控制的性状上的分离比例以及各个体的染色体数目分析,从而对转基因小麦中转基因所在的基因组进行定位,该方法简单、可靠,实用性强,可供相关研究采用。     

TAIL-PCR的改良及其在分离小麦基因启动子中的应用

在经典TAIL-PCR(Thermal asymmetric interlaced PCR)的基础上, 对其进行了如下四处改进: 用10个碱基的RAPD引物代替16个碱基的随机兼并引物作为PCR中的随机引物; 将较低特异性循环的复性温度由44°C降至29°C; 增加5个高特异性反应循环, 减少5个较低特异性反应循环; 用单引物对第三轮PCR产物进行初步鉴定。利用改进的TAIL-PCR方法分离了小麦X基因的5′未知的侧翼序列, 与GUS基因融合后转入拟南芥, 通过组织化学检测分析表明分离到的5′侧翼序列具有启动子功能, 同时说明改进的TAIL-PCR能更好地应用到较复杂基因启动子的分离。     

四甲基氯化铵在PCR扩增小麦基因中的关键作用

利用高简并性引物,用PCR法从小麦DNA或cDNA中合成小麦几丁质酶基因、葡 聚糖酶基因和苯丙氨酸解氨酶基因片段。在PCR反应中添加四甲基氯化铵(TMACl)是合成这些特异基因片段的关键。合成的PCR片段都经末端补齐和磷酸化后用于克隆。核酸序列分析证实,这些PCR产物分别与用于设计PCR引物的基因具有高度的同源性。 Abstract:In the presence of tetramethy1 ammonium chloride(TMAC1),a chitinase gene sequence,a phenylalanine ammonia-lyase gene sequence and a glucanase cDNA sequence of wheat were amplified with highly degenerate primers by PCR.The inclusion of TMAC1 in the PCR reactions was essential for successful amplification of the desired sequences from genomic DNA or cDNA in wheat.The ends of the PCR fragments were made flush and phosphorylated prior to cloning.Sequence analyses of the above PCR fragments confirmed their identities,showing high sequence similarities to the genes used for the design of PCR primers.     

TAIL-PCR的改良及其在分离小麦基因启动子中的应用

在经典TAIL-PCR(Thermal asymmetric interlaced PCR)的基础上, 对其进行了如下四处改进: 用10个碱基的RAPD引物代替16个碱基的随机兼并引物作为PCR中的随机引物; 将较低特异性循环的复性温度由44°C降至29°C; 增加5个高特异性反应循环, 减少5个较低特异性反应循环; 用单引物对第三轮PCR产物进行初步鉴定。利用改进的TAIL-PCR方法分离了小麦X基因的5′未知的侧翼序列, 与GUS基因融合后转入拟南芥, 通过组织化学检测分析表明分离到的5′侧翼序列具有启动子功能, 同时说明改进的TAIL-PCR能更好地应用到较复杂基因启动子的分离。     

形态对不同小麦基因型氮素吸收的光合作用的影响

利用水培试验,研究了3个小麦基因型对不同形态N素吸收和积累的差异,结果表明,在不同N浓度优势,与次敏感型莱州953和钝感到江东门相比,敏感型扬麦158不仅具有较强的NO3^-和NH4^ 吸收能力,而且具有最强的增铵营养吸收能力,增铵营养促进了扬麦158和莱州953对NO3^-和NH4^ 的吸收,但在一定程度上抑制了江东门对NO3^-的吸收,与NO3^-营养及NH4^ 营养相比,增铵营养显著提高了杨表158和莱州953的全株、地上部N积累量和叶片合速率,而对江东门影响较小,因此,增铵营养促进了植株的N吸收,提高了N积累和光合速率,从而促进了小麦生长。     

氮形态对不同小麦基因型氮素吸收和光合作用的影响

利用水培试验,研究了3个小麦基因型对不同形态N素吸收和积累的差异.结果表明,在不同N浓度下,小麦对增铵营养和NH⁺的吸收速率显著高于NO₃^-营养,且在较高浓度下,增铵营养处理具有更强的吸收优势.与次敏感型莱州953和钝感型江东门相比,敏感型扬麦158不仅具有较强的NO₃^-和NH⁺吸收能力,而且具有最强的增铵营养吸收能力.增铵营养促进了扬麦158和莱州953对NO₃^-和NH⁺的吸收,但在一定程度上抑制了江东门对NO₃^-的吸收.与NO₃^-营养及NH⁺营养相比,增铵营养显著提高了扬麦158和莱州953的全株、地上部N积累量和叶片光合速率,而对江东门影响较小因此,增铵营养促进了植株的N吸收,提高了N积累和光合速率,从而促进了小麦生长     

用DDRT-PCR技术对太谷核不育小麦基因差别表达的研究

采用DDRT—PCR技术对太谷核不育小麦的一对近等基因系进行了差别表达分析,以找出与太谷核不育基因Tα1表达有关的基因并研究其引起雄性不育的机制。共用30对随机引物进行差异显示,从展示的近1000条cDNA片段中找出30条特异表达的cDNA片段,其中包括可育特异和不育特异,这些片段可能与Tα1基因的表达有关。     

硬粒小麦基因组中疑似硒蛋白生物信息分析

目的：用生物信息学的方法对硬粒小麦基因组中疑似硒蛋白的氨基酸序列进行综合分析,进一步找寻其为硒蛋白的生物信息依据,并初步分析推断其功能。方法：利用Vector NTI等多种生物信息学工具对硬粒小麦AYl46587．1序列中发现的疑似硒蛋白编码序列进行综合分析研究。结果：发现2段目标编码序列具有与某些蛋白酶相似的生物信息学特征,并推测其蛋白编码具有目前未知的机理。结论：推断AYl46587．1序列中存在编码未知硒蛋白的编码段,其编码的硒蛋白参与硬粒小麦胚芽生长发育时期能量调节。     

彩色小麦基因发掘和种质资源育种利用北大核心CSCD

随着人类对彩色营养功能小麦需求越来越大,彩色小麦遗传研究越来越深入,彩色小麦品种越来越多,但我国彩色小麦种质资源家底不清。为了满足国内外对彩色小麦营养遗传育种方面的迅猛需求,本文综述了彩色小麦基因和种质资源育种利用进展,首先介绍了彩色小麦基因来源的种质资源,其次介绍了彩色小麦染色体组及系谱,第三是首次全面总结了我国彩色小麦育种和种质资源创新的进展。我国近24年来审定了61个彩色小麦品种,其中紫(黑)粒品种50个,蓝粒小麦品种10个,绿粒小麦品种1个,还育成了19个彩色小麦种质新资源,其中近4年是我国彩色小麦品种审定最多的年份。河南省、山东省、河北省、山西省是我国4大彩色小麦育种和产业化基地。彩色小麦品种大部分来源于彩色小麦和普通小麦杂交,彩色小麦基因主要来自于小麦与野生一粒小麦、野生二粒小麦、偃麦草、黑麦、赖草等远缘杂交。有48个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过14%,4个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过18%,4个彩色小麦品种面团稳定时间超过10 min。针对彩色小麦遗传育种和产业化存在的问题,建议作物种质资源保护与利用要遵循“有差异,就选择;能遗传,可定向;有价值,就保藏;需鉴定,要精准;扬其长,广利用”的基本原则。以上资料将为我国彩色小麦遗传育种研究提供大量有用信息和基因种质资源,推动我国彩色小麦遗传育种研究深入发展。     

硬粒小麦基因组中硒蛋白存在性分析研究

目的：用生物信息的方法对硬粒小麦基因组中硒蛋白存在性进行分析研究。方法：利用SECISearch工具将Genebank中收录的11029条硬粒小麦核酸序列逐个分析,找出具有符合硒蛋白特有茎环结构的序列,以已经发表的衣藻中硒蛋白为参照对象,利用VectorNTI软件对匹配序列进行生物信息分析,研究硬粒小麦硒蛋白存在性。结果：发现AY146587．1序列的互补序列中存在一个表达区与衣藻硒蛋白具有较高的结构相似性（该序列区长度为288bp,对应的SECIS在其下游6071bp处）,很有可能是硬粒小麦硒蛋白（或同源蛋白）编码区。结论：获得硬粒小麦中可能与硒蛋白相关的核酸序列。     

普通小麦基因组中耐低磷胁迫特性的染色体控制

以普通小麦中国春的一套缺四体为材料,对其耐低磷胁迫特性进行鉴定和遗传分析。结果表明：（１）第１,４,７部分同源群与低磷胁迫特性关系最密切,且第１,７部分同源群内各染色体间在该性状的遗传互补性良好。第４部分同源群则不同,４Ａ可以有效补偿４Ｂ与４Ｄ的缺失,反之则不能。（２）第２,３,５６部分同源群与低磷胁迫特性关系不密切,且这些同源群内某一染以体的缺失大多不能被其他染色体有效地补偿,尤其是第３与第６部     

一种适于PCR扩增的小麦基因组DNA快速提取法

许多小麦分子生物学研究需要对大量的小麦样品进行PCR检测,因此,建立一种快速提取小麦基因组DNA的方法十分必要。根据国外报道的一种快速提取水稻和玉米基因组DNA的方法,我们对部分提取步骤进行变动后,在小麦上进行了尝试,长度为1．5kb的片段能得到稳定的扩增。该方法样品研磨在1.5ml的离心管内进行,后续操作不用酚、氯仿、CTAB、SDS和巯基乙醇,整个提取过程不需要使用通风橱,操作步骤简单,花费时间少,而且提取的小麦基因组DNA完整性好,量也较可观。一个DNA样品可供50～100次PCR反应使用,适用于小麦遗传多样性、分子标记辅助选择、转基因后代检测以及引物筛选、分子标记定位等多种研究。