基于线粒体基因片段核苷酸多态性的亚洲栽培稻起源进化研究

亚洲栽培稻的祖先是普通野生稻,已成为世界公认的观点,然而亚洲栽培稻的2个亚种:粳稻和籼稻是一次起源还是二次起源仍存在很大争议,其起源地是国内还是国外依然是国际学者间争论的焦点。本文通过对184份亚洲栽培稻和203份普通野生稻3段基因序列cox3、cox1、orf 224和2段基因间序列ssv-39/178、rps2-trnfM的多样性研究,验证了以下观点:1)粳稻起源于中国,籼稻起源于中国和国外;2)亚洲栽培稻的起源为二次起源,即普通野生稻存在偏籼和偏粳2种类型,亚洲栽培稻的2个亚种籼稻和粳稻在进化过程中分别由偏籼型的普通野生稻和偏粳型的普通野生稻进化而来。     

贵州地方水稻种质资源籼-粳遗传分化的InDel分子标记研究

本研究利用36对InDel分子标记引物对贵州地方水稻种质的籼-粳遗传分化和亲缘关系进行分析,结果表明,82份贵州地方栽培稻中49份为粳稻,33份为籼稻,贵州地方栽培稻“禾”品种主要属于粳稻,而“谷”品种主要为籼稻。基于Nei氏遗传距离的亲缘关系分析表明在粳稻群体和籼稻群体中均存在与野生稻亲缘关系近的品种,其中的粳稻品种与野生稻的遗传关系比之籼稻品种近。而基于MCMC算法的遗传结构分析揭示了贵州地方籼稻品种中存在较为复杂的遗传结构。分子变异分析显示,粳稻和籼稻品种的遗传变异主要来自亚种内,遗传多样性分析表明其亚种内籼稻品种的遗传多样性略高于粳稻品种。研究结果揭示了贵州省黔东南地区栽培稻种质资源的籼-粳分化程度、遗传关系及其遗传多样性。     

水稻同工酶基因多样性及非随机组合现象的研究

通过对６８０份栽培稻、８８份中国纯合普通野生稻的同工酶基因多样性和非随机组合现象的研究发现：（１）籼稻的多样性大于粳稻,对中国而言,普通野生稻大于籼稻,籼稻大于粳稻。（２）东南亚品种的非随机组合值很低,分化较低。基因多样性（Ｈ）、基因型频率（Ｆ）很高,是一个多样性中心。（３）南亚品种多样性和东南亚差不多,非随机组合值偏低,分化较差。但Ａｕｓ稻多样性很小,非随机组合值较高,分化较彻底。（４）除中国云南以外的中国其它品种籼粳分化最彻底,多样性很小。中国云南粳稻多样最小,籼稻多样性近中,非随机组合值和中国的其它品种接近,从同工酶上看,中国云南不像是一个多样性中心。但发现和Ｅｓｔ－２座位相关的非随机组合值很低。（５）籼粳交后代材料非随机组合值低,多样性偏高,推测籼粳交在水稻籼粳分化过程中起着很大的作用,有降低分化程度,增加多样性的作用。（６）中国普通野生稻非随机组合值很小,多数座位间不显著。可见,野生稻的分化是很小的。（７）广亲和品种与Ｅｓｔ－２相关的非随机组合值很低,全部不显著,但其余的组合都较高。与中国云南品种的非随机组合值结果十分类似。     

粤北普通野生稻籼粳分化的SSR分析

本文利用28对籼粳特异性SSR引物对174个粤北普通野生稻个体进行分析.28对引物均有多态性,平均每对引物扩增出的等位变异数和基因型数分别为10.6和28.粤北普通野生稻群体有较高的遗传多样性(0.768 1),除了能扩增出典型的籼、粳特异基因,还能扩增出野生稻特有的基因.遗传一致度聚类分析表明粤北普通野生稻存在初步籼粳分化;2份(1.15%)材料偏籼,172份(98.85%)材料偏粳,群体以偏粳为主.基因组水平上整个粤北群体没有发现原始类型.     

地中海地区稻种资源的籼粳分类及遗传多样性

利用SSR标记及程氏综合指数法分析了109份从地中海引进的水稻种质资源的遗传多样性和籼粳类型,同时利用籼粳测交法分析了其中37份资源的籼粳亲和性.结果表明,大部分引进的水稻种质属粳稻类型,基于SSR聚类、程氏综合指数法分析所确定的粳型品种数分别占引进种质的80.73%和77.98%,基于籼粳亲和性分类所确定的粳型品种数占供试37份资源的75.68%.地中海稻种资源具有较高的遗传多样性,平均有效等位基因数为3.84个,Nei多样性指数平均值为0.482,其中籼稻群与粳稻群的Nei多样性指数分别为0.459和0.340,籼稻遗传多样性高于粳稻.研究结果对于科学引进、合理保存和有效利用国外水稻种质改良国内水稻品种具有指导意义.     

基于叶绿体基因多样性的中国水稻起源进化研究

针对目前亚洲栽培稻起源地和进化途径学说众多、分歧巨大的现状,本研究选择原产中国的98份亚洲栽培稻和125份普通野生稻为材料,对叶绿体中atpA序列、rps16内含子序列、trnP-rpl33间隔区、trnG-trnfM序列、trnT-trnL间隔区序列的五段高突变序列进行测序,利用生物信息学方法进行比对分析,绘制Network网络图,构建系统发育树。结果表明,普通野生稻的Indel和SNP数目均比亚洲栽培稻多,序列多样性丰富;基于单倍型的Network网络图和系统发育树可将所有参试材料归为3个类群,类群I主要为粳稻与普通野生稻,类群II主要为籼稻,类群III主要为普通野生稻,而类群II和类群III亲缘关系较近,提示粳、籼两个亚种可能由偏粳、偏籼的普通野生稻分别进化而来,支持二次起源学说;所有与亚洲栽培稻亲缘关系较近的普通野生稻均来源于华南地区,支持华南地区为我国亚洲栽培稻起源中心的论点。     

水稻长日抑制基因PhyB的多样性及区域适应性初探

Phy 是在长日照条件下抑制水稻开花的关键基因,但目前对水稻PhyB基因的遗传基础还不清楚,研究其分子遗传机制,对于培育光周期适应性广的品种以及扩大水稻种植区域具有重要意义。本研究选择78份亚洲栽培稻(34份籼稻和44份粳稻)及47份野生稻进行测序,对Phy B基因的核苷酸多态性、单倍型进行分析,计算籼稻、粳稻和野生稻的遗传多样性。结果表明,Phy B基因共有28个单倍型,其中有2个高频率的单倍型分别存在于2个栽培稻亚种中。从Network图可以看出栽培稻分为2组(A组和B组),A组栽培稻包括全部的籼稻和4个粳稻个体,B组栽培稻全是粳稻品种。亲缘地理学分析发现,A、B两组栽培稻具有明显不同的地理分布格局,且A组和B组开花时间差异显著,说明Phy B基因的2个高频率单倍型在2个栽培稻亚种中具有区域适应性,Phy B基因在栽培稻中具有明显的驯化信号,随着水稻种植区域的扩大,进化出适应不同地域特有的等位基因,导致开花时间对不同地区的区域适应性及多样性。     

普遍野生稻和亚洲栽培稻遗传多样性的研究

用 ４４个 ＲＦＬＰ标记对来自中国、印度、泰国等亚洲 １０个国家的普通野生稻（简称普野,下同）和来自多个国家的７５个栽培稻品种,从多态位点的比率、等位基因数、基因型数、平均杂合度及平均基因多样性等多个方面,比较了不同国家和不同地区的普通野生稻、栽培稻籼粳亚种及栽培稻与普野之间遗传多样性的差异。结果表明：中国普野的遗传多样性最大;其次是印度普野;南亚普野的平均基因多样性大于东南亚普野,而多态位点的比率、等位基因数及基因型数等却低于东南亚普野;栽培稻的遗传多样性明显小于普通野生稻。在所检测的４４个位点中,栽培稻的多态位点数仅为野生稻的３／４,等位基因数约为野生稻的６０％,基因型种类约为野生稻的１／２。栽培稻中籼稻的遗传多样性高于粳稻。在平均每个位点的实际杂合度上,以中国普野杂合度最高,普通野生稻是栽培稻的２倍。说明从野生稻演化成栽培稻的过程中,经过自然选择和人工选择,杂合度降低,等位基因减少,基因多样性下降。     

普通野生稻和亚洲栽培稻线粒体DNA的RFPL分析

通过７个探针、１７种内切酶探针组合对１１８份普通野生稻和７６份亚洲栽培稻的线粒体ＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）ＲＦＬＰ分析表明,籼粳分化是亚洲栽培稻线粒体基因组分的主流,７６个栽培稻中,３６个品种ｍｔＤＮＡ为籼型,４０个品种ｍｔＤＮＡ为粳型。普通野生稻ｍｔＤＮＡ以籼型为主（８６份）,粳型较少（７份）,１份类型难以确定,还有２４份没有籼粳分化。     

籼粳稻杂交后代的剑叶气孔性状与亚种特性的关系

水稻品种‘秋光’和‘七山占’的杂交后代F9群体,用TM1000台式扫描电镜观察水稻剑叶气孔各种性状的结果表明：籼粳杂交后代剑叶的气孔性状间变化规律不同,背部气孔密度大于腹部,背部气孔长度小于腹部,而气孔宽度则是背部大于腹部。杂交后代按照程氏指数分为籼稻、偏籼稻、偏粳稻、粳稻4种类型,它们的叶片背部气孔密度大小依次为粳型〉偏籼型〉偏粳型〉籼型;腹部和背部气孔密度的变化规律相一致。背部气孔长度依次为偏粳型〉偏籼型〉籼型〉粳型;腹部气孔长度变化为籼型〉偏粳型〉偏籼型〉粳型;背部气孔宽度变化为粳型〉偏粳型〉偏籼型〉籼型;腹部气孔宽度变化为偏粳型〉偏籼型〉粳型〉籼型。     

γ射线诱变籼稻保持系T98B突变体的鉴定与农艺性状分析

辐射诱变是农作物种质创新的重要手段。本研究以杂交稻骨干亲本T98B为研究对象,以300Gy剂量的60Co-γ射线对其成熟种子进行处理,从辐射后代中鉴定出农艺性状变异材料,划分了变异类群,分析了各类型突变频率,为遗传改良奠定了材料基础。结果显示,经γ射线处理后的M1和M2种子的发芽率受到了显著抑制,分别比对照T98B降低了22.35%和14.67%;从M2群体中初步筛选出了207个变异单株;经M3~M5的遗传稳定性测试后最终获得了168份可稳定遗传的突变体,总突变频率达到了0.673%。按照变异部位将突变体划分成叶变异、茎/蘖变异和穗粒/花变异等3种类群,各类群分别含有34份、37份和97份突变体,占比20.24%、20.02%和57.74%;育性、叶色和株高等性状的突变频率较高,分别达到了0.212%,0.092%和0.088%。此外,本文简要描述了各类群的表型变异特点。结果表明,利用γ射线诱变能产生丰富的农艺性状突变体,本研究为水稻遗传改良提供新的种质资源奠定了基础。     

脱甲河水系CH_4关键产生途径及其稳定碳同位素特征

为明确脱甲河溶存CH_4关键产生途径,明晰水系碳同位素组成及其分布特征,为小流域CH_4排放估算和减排提供数据支撑.利用双层扩散模型法估算了CH_4浓度和传输通量,研究了周年内脱甲河4级河段(S_1~S_4)水体CH_4通量的时空分布及其主控环境因子;运用稳定同位素方法探究了溶存CH_4关键产生途径,分析了溶解CH_4、悬浮颗粒物和沉积物有机质δ¹³C分布特征.结果表明:水体pH均值为(7.27±0.03),各河段四季差异均显著;溶解氧(DO)在0.43~13.99 mg·L^-1内变化,S_1河段DO浓度最高且夏、秋季差异显著,其他河段均为冬与春、夏、秋季差异显著;可溶性有机碳(DOC)变化范围是0.34~8.32 mg·L^-1,由S_1至S_4河段总体呈递增趋势;水体电导率(EC)和氧化还原电位(ORP)变化范围分别是17~436μS·cm^-1和-52.30~674.10 mV,各河段差异明显;铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)浓度分别在0.30~1.35(平均0.90±0.10)mg·L^-1和0.82~2.45(平均1.62±0.16)mg·L^-1内变化.溶存CH_4浓度和传输通量变化范围分别是0~5.28(平均0.46±0.06)μmol·L^-1和-0.34~619.72(平均53.88±7.15)μg C·m^-2·h^-1;均存在时空变化且变异规律相似,为春季>冬季>夏季>秋季,S_2>S_3>S_4>S_1.通量与水体铵态氮和DOC浓度均呈显著正相关.各级河段均以乙酸发酵产甲烷途径为主导,但不同河段差异明显,乙酸发酵途径产CH_4贡献率以S_1河段最高(87%),其次为S_4(81%),S_2、S_3分别达到78%和76%.溶存CH_4、悬浮颗粒物和沉积物有机质的δ¹³C均值分别为-41.64‰±1.91‰、-14.07‰±1.06‰和-26.20‰±1.02‰,溶存甲烷δ¹³C与沉积物有机质的δ¹³C呈显著正相关,与其传输通量呈极显著负相关.     

手持密度仪检测鸡与鸭精子密度技术的研究

精子密度仪在哺乳动物中已推广应用,但在家禽中还研究很少。本文以黑凤鸡和攸县麻鸭精液为实验材料,手持精子密度仪与血细胞计数板为检测工具,对影响精子密度测定方法准确率因素进行分析,建立鸡、鸭精子密度-吸光度函数并进行验证。结果表明:用密度仪测定时的稀释液(简称"测试液")为3%NaCl时,精液稀释后应尽快检测吸光度;样液在比色皿中的混匀方式对吸光度测定有很大影响;精液用3%NaCl以及3种常用家禽精液稀释液进行10倍稀释后测定吸光度,B液吸光度显著高于与其它3组(P<0.05),其它3组间差异不显著(P>0.05)。用测试液为3.0%NaCl,鸡和鸭精子密度-吸光度呈三次函数关系,回归方程分别是Y_1=1.374X^3-0.786X^2+0.945X-0.002(R^2=0.997)、Y_2=1.283X^3-0.899X^2+0.994X-0.009(R^2=0.996);用0.9%NaCl代替3%NaCl作测试液简化精子密度测定方法可行,鸡精子密度-吸光度回归方程为Y_3=-0.264X^3+1.23X^2+0.468X+0.019(R^2=0.999)。鸡精液测试液为0.9%NaCl、3%NaCl时两种函数的吸光度最佳范围分别是0.035～0.692、0.069～0.624,在此范围内计数板与方程两种方法得到的密度差异不显著(P>0.05),以计数法为真实值,两种方法平均相对误差分别为6.95%、3.11%。以3%NaCl为测试液,鸭精液函数所测样品吸光度最佳范围小于鸡精液的,以计数板法为真实值,在吸光度0.054～0.123范围内的,函数与计数板两种方法所得的精子密度的平均相对误差为4.61%。本文将促进家禽手持精子密度仪研发,以及更好的使用哺乳动物精子密度仪。     

猪ANG4在小肠表达的特征及细胞类型

血管生成素4(ANG4)是一种新型的抗菌肽,主要在哺乳动物的肠道组织表达,具有抗菌和促血管生成等功能,在机体对病原体的免疫过程和血管生成过程中发挥着重要的作用。鉴于该蛋白具有多种功能,ANG4在新生断奶仔猪肠道疾病防治方面具有非常广阔的前景。为了了解ANG4在仔猪肠道的表达特点,我们通过蛋白质免疫印迹、荧光定量PCR和免疫组化分析及其在肠道表达的细胞定位,分别确定了仔猪肠道内ANG4的mRNA、蛋白质表达水平以及在肠道表达的细胞定位。结果显示,ANG4的mRNA和蛋白质在仔猪肠道不同部位的变化趋势大致相同,除mRNA水平在断奶后有一个明显下降外,mRNA和蛋白质表达水平呈现随着周龄的增加而升高的趋势。ANG4蛋白的表达基本都集中于小肠绒毛,腺窝处也有少量表达,主要的表达细胞为肠上皮细胞以及潘氏细胞。     

三种组成型启动子调控的鼠李糖脂基因在防御假单胞菌中的异源表达及活性研究

本研究利用Red/ETDNA重组技术对实验室已有的含鼠李糖基转移酶基因RhlAB的分泌表达载体pBBR1-genta-RhlAB进行修饰,将3种不同强度组成型启动子(Papra、Ptac和PrhaB)成功替换了RhlAB基因在铜绿假单胞菌中的原始启动子,成功获得了表达载体pBBR1-genta-Papra-RhlAB,pBBR1-kan-Ptac-RhlAB和pBBR1-kan-PrhaB-RhlAB,并将这些表达载体分别在防御假单胞菌Pf-5中异源表达,通过LB培养基发酵42h后,Pf-5/pBBR1-genta-RhlAB的鼠李糖脂产量为17.56mg/L,而Pf-5/pBBR1-genta-Papra-RhlAB,Pf-5/pBBR1-kan-Ptac-RhlAB和Pf-5/pBBR1-kan-PrhaB-RhlAB分别是11.135mg/L,441.135mg/L,557.764mg/L,启动子优化后产量分别是原始启动子的0.63,25.12和31.76倍。对发酵产物进行高效液相色谱-质谱联用技术分析,共检出相对含量变化的4类质核比不同的鼠李糖脂同系物。并通过实时荧光定量PCR检测RhlAB基因的表达量,发现启动子替换为Ptac和PrhaB后RhlAB基因表达量分别是原始启动子的2.16和2.77倍。本研究初步实现了RhlAB基因在Pf-5中的表达,发现组成型启动子Ptac和PrhaB比RhlAB的原始启动子表达效率更高,可为异源合成鼠李糖脂提供重要参考。     

斑马鱼gpr98基因敲除试验模型的构建

gpr98基因突变与多种疾病相关,该基因在人类和斑马鱼中高度保守。建立斑马鱼gpr98基因突变体稳定系,可为阐释gpr98基因功能提供良好的动物模型和研究基础。本文利用CRISPR/Cas9基因敲除技术在斑马鱼gpr98基因2号外显子上选取两个相距42bp的靶位点,分别体外合成sgRNA,并与Cas9 mRNA一起共注射至斑马鱼胚胎单细胞期的胚胎内。随机挑选发育72h胚胎提取基因组DNA进行PCR分析,结果表明:除了有野生型DNA带外,部分胚胎有一条比野生型DNA小的带;进一步将F0代阳性个体与野生型的斑马鱼杂交,对杂交后代进行基因型分析,并成功筛选到缺失48bp(Δ48bp)的稳定遗传突变的gpr98基因敲除斑马鱼模型。该试验模型的构建为研究gpr98基因在心血管以及骨骼等组织器官的发育及相关疾病发生中的作用奠定了重要基础。     

不同品种水稻秸秆的理化特性及酶解产糖的研究

本研究以不同品种水稻秸秆为原料,测定分析了三大主要组分纤维素、半纤维素和木质素含量及理化特性的差异,并分析对比了经碱预处理后酶解及直接酶解的产糖率差异。利用X-射线衍射仪测定分析了结晶度和晶粒尺寸的异同,红外光谱仪定性评估了特定基团的差异,扫描电镜观察分析了表面形态结构的差异。综合考虑理化特性和酶解产糖率结果,与a(常规水稻黄华占)相比,5种不同品种的超级杂交水稻秸秆中,b(杂交水稻Y两优1)、c(杂交水稻隆两优2010)和f(杂交水稻Y两优143)三个品种的秸秆材料比较适合作为酶解产糖的原材料。     

不同冻存条件对甘蔗原生质体活力和再生能力的影响

为了获得活力高和再生能力强的甘蔗原生质体,该文对甘蔗原生质体的冻存液浓度、冻存温度和冻存部位进行了研究。结果表明:(1)不同的冻存液、不同的冻存温度和不同的取材部位原生质体冻存后复苏对甘蔗原生质体的活力影响有显著差异性,三个冻存液组合比较,在组合2(70%培养基+20%血清+10%DMSO),冻存30 d后复苏活力最强,高达72%;冻存90 d内复苏,-196℃液氮和-80℃冰箱冻存,甘蔗原生质体的活力差异不显著,活力均在75%以上,但90 d冻存后复苏,-196℃液氮冻存后复苏比-80℃冰箱冻存冻存后复苏原生质活力强;不同取材部位比较,幼叶冻存30 d后复苏所得原生质体活力较高(达79. 2%),茎尖冻存30 d后复苏所得原生质体活力仅为42.7%。(2)不同的冻存液和不同的冻存温度,细胞第一次启动分裂和形成细胞团的时间差异不显著,一般培养5～6 d,细胞壁基本形成完整,培养6 d后,细胞启动分裂,培养15 d后形成细胞团。不同的材料部位相比较,茎尖酶解所得原生质体再生能力最强,较幼叶酶解原生质体,形成细胞壁的时间早3 d,第一次分裂时间早2 d。     

栽培因子对长江流域早熟棉花短季栽培产量影响及建成模型研究

长江流域棉花生育期长,不利于棉油两熟制种植。通过调控栽培因子缩短棉花生育期,实现棉油单作,提高种植效益。本文以棉花早熟品种JX0010为试验材料,采用二次最优回归设计(311设计),研究了栽培因子施氮量、种植密度、播种期对棉花产量形成的影响。根据回归模型分析表明,各栽培因子与籽棉产量的单因子效应分析得出其对籽棉产量的影响顺序为:播种期>密度>施氮量。播种期对籽棉产量有明显的负效应,施氮量、密度对籽棉产量有明显的正效应。两因子互作效应对籽棉产量影响的大小顺序为:施氮量与密度的互作>密度与播种期的互作>施氮量与播种期的互作。因此,在生产上应当充分发挥施氮量与密度的互作效应,同时结合适当的播种期,以促进棉花增产。