2个北美冬青新品种组培快繁高效再生技术体系的建立

以北美冬青(Ilex verticillata L.)“Red Sprite”和“Winter Gold”2个品种的幼嫩枝条为外植体,建立了2个新品种的高效组培再生技术体系,为北美冬青新品种苗木的推广提供技术支持。结果表明:腋芽诱导的最佳培养基为MS+1.0 mg·L^-16-苄氨基腺嘌呤(6-BA)+0.2 mg·L^-1萘乙酸(NAA),2个品种的诱导率都达到100%;最佳丛生芽增殖培养基为MS+0.1mg·L^-1 NAA+0.5mg·L^-16-BA+0.5 mg·L^-1氯吡苯脲(CPPU),其中品种“Red Sprite”的增殖系数达5.7,“Winter Gold”的增殖系数为4.5;最佳壮苗培养基为“Red Sprite”为MS+0.1 mg·L^-1NAA+0.5 mg·L^-16-BA+1.0 mg·L^-1噻苯隆(thifenolone,TDZ)+1.0 mg·L^-1赤霉素(GA),培养25天时苗高达6.8 cm,“Winter Gold”的为MS+0.1 mg·L^-1 NAA+0.5mg·L^-16-BA+0.05mg·L^-1 TDZ+1.0 mg·L^-1GA,25天时苗高达4.4 cm;最佳生根诱导培养基为1/2MS+0.4 mg·L^-1 NAA+0.4 mg·L^-1吲哚丁酸(IBA)+1.0 g·L^-1活性炭(AC),“Red Sprite”品种生根率达95.0%,“Winter Gold”的生根率达97.0%;最佳移栽基质为泥炭土∶珍珠岩=3∶2,“Red Sprite”成活率为95.7%,“Winter Gold”的96.8%。     

新疆沙冬青基因组调查测序与基因组大小预测

新疆沙冬青是中国荒漠地区代表性常绿阔叶植物,属于第三纪孑遗植物。其极强的逆境耐受性受到了研究者的广泛关注,但由于缺乏基因组序列,分子生物学研究水平进展缓慢。本研究对新疆沙冬青进行了基因组调查测序,共得到65 Gb大小的双端测序数据。结合基于K-mer分析和流式细胞分析的方法,预测基因组大小、杂合率和GC含量等特征,估计基因组大小为770~787 Mb。测序数据拼接构建得到contigs的N50为684 bp,总读长为0.538 Gb;进一步组装后scaffolds的N50为12.09 kb,总读长为0.602 Gb。对拼接数据进行SSR分子标记预测,共得到151858个SSR,其中二核苷酸重复单元比例最高为56.39%,在二核苷酸重复单元中,AT/TA组成形式占多数。本研究首次报道了荒漠植物新疆沙冬青的基因组特征,为后续基因组学研究提供参考。     

蒙古沙冬青基因组调查及SSR分析

蒙古沙冬青是第三纪冰川孑遗物种,具有极强的耐逆性,是研究植物耐逆分子机制的良好材料。利用高通量测序技术和生物信息学工具预测蒙古沙冬青的基因组大小及杂合度,进行SSR分子遗传标记的初步鉴定。蒙古沙冬青基因组大小约为812 Mb,杂合率为0.506%,基因组杂合度较高。对基因组进行拼接,进行SSR分子遗传标记分析,共鉴定183 102个SSR,不同类型核苷酸重复差异较大,其中,二核苷酸重复中的AT/TA含量最高,四核苷酸重复最少,共占总数的1.48%。     

基于流式细胞术和K-mer分析的银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)植物基因组大小测定

金缕梅科(Hamamelidaceae)银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)仅包含银缕梅(Parrotia subaequalis(H.T.Chang)R.M.Hao&H.T.Wei)和波斯铁木(Parrotia persica(DC.)C.A.Mey.)两种落叶阔叶乔木,其中银缕梅是我国华东地区特有的Ⅰ级濒危珍稀保护植物,属东亚第三纪孑遗成分;其姊妹种波斯铁木则间断分布于伊朗北部,属北极第三纪孑遗植物类群。本研究首次利用流式细胞术和K-mer分析方法对银缕梅属两姊妹种的基因组大小进行了测定,建立和优化了以萝卜(Raphanus sativus L.‘Saxa’)为内标、WPB(Woody plant buffer)为细胞核解离液的两种植物单倍体基因组的DNA含量(DNA C值)流式测定的适宜体系,旨在为金缕梅科银缕梅属植物的全基因组测序、基因组学研究、种质资源开发和利用以及物种保育等提供前期基础数据参考;同时也可为金缕梅科其他属、种的基因组大小测定提供借鉴。主要研究结果如下:(1)通过流式测定银缕梅基因组大小约为971.45±13.91 Mb,波斯铁木基因组大小约为890.52±24.69 Mb;(2)K-mer分析估测银缕梅基因组大小为951.70 Mb,杂合率为1.740%,重复序列比例为77.50%;波斯铁木基因组大小为858.50 Mb,杂合率为0.695%,重复序列占74.30%;(3)银缕梅属于高杂合和高重复基因组,波斯铁木则属于微杂合和高重复基因组。本研究的结果为银缕梅属植物后续基于DNA三代高通量测序技术的全基因组测序、组装及去冗余处理等工作提供了重要的数据参考。     

红色红曲菌M7核型分析与桔霉素、色素基因簇的染色体定位

以红色红曲菌Monascus ruber M7菌株为研究对象,对其核型进行分析,并将桔霉素与色素合成基因簇定位于染色体。通过原生质体制备,以脉冲场凝胶电泳进行核型分析。在此基础上,通过Southern杂交将桔霉素与色素合成基因簇定位于染色体。脉冲场凝胶电泳结果显示,红色红曲菌M7包含大小依次为4.9,4.3,3.7,3.4,3.0,2.3,2.1Mb的7条(I-VII)染色体,基因组大小约为23.7Mb。Southern杂交结果表明,桔霉素合成基因簇位于第IV条染色体上,色素合成基因簇位于第V条染色体上。     

基于流式细胞术的乌饭树核DNA含量(2C-值)测定

核DNA含量(2C-值)是描述植物生物多样性的一个重要特征参数。该研究利用流式细胞仪检测越橘属植物乌饭树核DNA含量,建立了适合乌饭树的流式细胞术测定方法:以野生乌饭树的嫩叶为材料,以已知核DNA含量的水稻品种‘日本晴’为内标,采用GPB解离液,细胞核悬液加入50μL獉mL-1碘化丙啶染色5 min即可上机检测。结果表明:(1) 9个乌饭树单株的核DNA含量平均值为(1.22±0.03) pg,最小值为1.18 pg,最大值为1.27 pg。(2)检测结果与已知的越橘属二倍体植株的2C-值含量相似,且不同地理来源的单株DNA含量没有显著差异(P0.05),推测这9个单株为二倍体植株。(3)测定的乌饭树核DNA含量(2C-值)可丰富越橘属植物的C-值库;基于流式细胞术建立的乌饭树核DNA含量测定方法可为该属其他植物的相关研究提供借鉴。     

基于流式细胞术的海菜花属植物基因组大小测定

利用改良的裂解液P1,以中国古代莲(Nelumbo nucifera Gaertn.Fruct.et Semin)为外标,采用流式细胞术(FCM)对海菜花属(Ottelia Pers.)6个代表性物种及3个存疑类群的基因组大小(C值)进行测定,并对海菜花属系统发育关系进行评估。结果显示:所测定的材料中,水菜花(Ottelia cordata(Wall.)Dandy)C值最小(6.759 pg),灌阳水车前(O.guanyangensis Z.Z.Li,S.Wu&Q.F.Wang)C值最大(12.929 pg);对基因组大小与该属系统发育树进行比较分析,结果发现该属植物基因组大小与系统发育关系具有一致性;对海菜花属3个存疑类群进行分子系统学研究,结果发现存疑类群与嵩明海菜花(Ottelia acuminata var.songmingensis Z.T.Jiang,H.Li&Z.L.Dao)及灌阳水车前的关系最近,而与水菜花的关系较远,这与基因组大小变异相一致。根据基因组大小进一步推测3个存疑类群很可能为二倍体。本研究结果可为海菜花属植物的系统学研究提供新资料,同时为该属植物基因组学研究提供基础数据。     

黄藤染色体核型及基因组大小分析

为探究黄藤(Daemonoropsjenkinsiana)染色体核型和基因组的大小,采用体细胞染色体常规制片法与显微摄影技术相结合的方法,对黄藤染色体进行了核型分析,同时以番茄(Lycopersicon esculentum)为内标,应用流式细胞术对黄藤叶片基因组大小、DNA含量和DNA倍性进行了测定。结果表明,黄藤茎尖是理想的染色体制片材料;黄藤的染色体数为2n=24,核型公式为K(2n)=1M+17m+5sm+1st,核型类型为2C;核型不对称系数61.20%;黄藤的DNA含量为1.57 pg,基因组大小为1 539.53 Mb,黄藤的DNA倍性为二倍体(2n)。这是首次报道黄藤的核型和基因组大小,为深入开展黄藤属及其近缘属植物的核型和基因组比较分析提供了参考依据。     

基于Survey分析的濒危植物四合木基因组研究

评价濒危植物四合木（Tetraenamongolica）基因组的大小及复杂程度,开展基因组研究可揭示四合木的超旱生机制,进一步挖掘其特色基因资源。为更好破解四合木的全基因组信息,采用第二代高通量测序技术的基因组Survey分析技术开展四合木基因组大小估测研究,并利用生物信息学方法估计了四合木杂合率、重复序列和GC含量等基因组信息。结果表明：四合木基因组大小为1 079.25 Mb,修正后的基因组大小为1 065.84 Mb,杂合率为0.76%,重复序列比例为75.25%,GC含量为33.57%。在经过四合木基因组初步组装后,获得3 502 126条contigs,总计682 Mb,其N50为187 bp,推测四合木基因组属于同源四倍体复杂基因组,全基因组测序组装难度较大。由于四合木的高杂合率,后续可采用第三代高通量测序技术（单分子测序）同时结合染色质区域捕获技术,有望最终获得高质量的四合木全基因图谱。     

利用流式细胞仪测定荚蒾属植物的基因组大小

荚蒾属 (Viburnum) 植物在园林中广泛用作观赏灌木,并且其具有优良园艺性状的杂交种在世界范围内越来越受欢迎。本研究利用流式细胞仪测定了14种荚蒾属植物的基因组大小。二倍体中基因组大小变化范围是255pg（陕西荚蒾）到426pg（琼花）。同时,琼花的核型也较不对称,这可能反应了它的育种历史。四倍体物种珊瑚树的基因组大小（762pg）是其他二倍体物种的两倍还多,这揭示了该属的多倍化在进化中可能并不遥远。该研究为荚蒾属细胞遗传学和分类学的深入研究奠定了基础,并为该属杂交育种提供有用的信息。     

实时定量PCR法预测禾谷丝核菌Rhizoctonia cerealis基因组大小

【目的】准确测定基因组大小是进行禾谷丝核菌Rhizoctonia cerealis全基因组序列测定和拼接的基础,本研究旨在利用实时定量PCR方法预测禾谷丝核菌的基因组大小。【方法】首先克隆了禾谷丝核菌R0301菌株翻译延伸因子A基因(tef A)的部分序列,Southern杂交明确该基因在该病菌基因组中为单拷贝。以已测序立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)AG1-IA融合群菌株GD118为对照,采用实时定量PCR的方法进行了禾谷丝核菌基因组大小的预测。【结果】实时定量PCR的方法可以比较准确的测定立枯丝核菌基因组的大小,研究首次预测了禾谷丝核菌的基因组大小位于32.2–36.6 Mb之间。【结论】实时定量PCR法是一种快速和简便的预测丝核菌基因组大小的方法。     

4种河鲀全基因组微卫星分布特征分析

本研究利用MISA软件对四种河鲀全基因组中的微卫星进行筛选并分析.结果如下:在红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)(391.49 Mb)、菊黄东方鲀(T.flavidus)(366.29 Mb)、双斑东方鲀(T.bimaculatus)(371.68 Mb)及黑青斑河鲀(Tetraodon nigroviridis)(342.40 Mb)全基因组中,分别筛选出142 885个、135 009个、147 549个和179 703个完整型微卫星.相对丰度分别为365个/Mb,369个/Mb,397个/Mb和525个/Mb.微卫星总长度分别为2 876 322 bp,2 689 710 bp,3 140 445 bp 和3 615 069 bp,分别占基因组序列总长度的0.73％,0.73％,0.84％和1.06％.在1～6个不同碱基重复类型完整型微卫星中,四种河鲀的6种碱基类型数目排序是一致的.均是单碱基重复数目最多,然后依次是二碱基、三碱基、四碱基、五碱基和六碱基.其中AC,A,C,AG,AGG,AT,AAT和AAC是四种河鲀共有的常见核心重复类别.东方鲀属(Takifugu)三种河鲀基因组微卫星分布特征极为相似,分析红鳍东方鲀和双斑东方鲀的遗传距离可能更为接近.鲀属(Tetraodon)黑青斑河鲀与其他三种东方鲀属河鲀除部分微卫星特征相似外,在微卫星总数、微卫星相对丰度和密度、部分碱基类型数目及类别方面和东方鲀属差距较大.这可能与两属鱼类地理分布及进行滑动复制的碱基组成有关,推测东方鲀属和鲀属基因组可能具有独特的进化机制.本研究为多种河鲀基因组特征分析、多种河鲀微卫星引物设计、不同属种河鲀遗传距离及亲缘关系的探究等奠定了基础.     

菱叶绣线菊彩叶园艺品种‘粉霜’和‘黄金喷泉’的叶绿体基因组研究

基于菱叶绣线菊(Spiraea×vanhouttei)培育出了很多的彩叶园艺品种,其中‘粉霜’彩叶绣线菊(‘Pink Ice’)和‘黄金喷泉’菱叶绣线菊(‘Gold Fountain’)是两个性状优良的品种,这两个彩叶品种的形成机制尚缺乏深入研究。该研究基于二代测序的浅层测序技术,对‘粉霜’和‘黄金喷泉’的叶绿体基因组进行组装、注释、绘制其叶绿体基因组图谱;结合网上已有的绣线菊属植物的叶绿体全基因组开展比较基因组学研究。结果表明,两个品种的叶绿体基因组均为典型的四分体结构,即含有1个LSC、1个SSC及2个IR;‘粉霜’和‘黄金喷泉’的叶绿体基因组大小分别为155 953和155 941 bp,各含有130个基因,包括85个蛋白编码基因,37个转运RNA基因和8个核糖体RNA基因;分别含有67、69个简单重复序列,其中,单核苷酸重复序列最多。筛选出这两个叶绿体基因组内7个高变异区域,分别为trnH_GUG-psbA、trnK_UUU、trnR_UCU-atpA、trnT_ GCU-psbD、ndhC、rpl32、ycf1。菱叶绣线菊、‘粉霜’和‘黄金喷泉’虽有非常近缘的关系,但并未聚成单系。该研究首次获得了两种绣线菊属彩叶品种的叶绿体基因组,为进一步理解绣线菊属及其彩叶园艺品种的亲缘关系提供了大量有用信息,并为今后该属更多园艺资源的发掘奠定了基础。     

''黄金桃''PpAG基因克隆及其相似片段序列分析

以桃品种黄金桃为材料,通过同源克隆法获得了AGAMOUS基因的同源基因,命名为PpAG.序列分析表明:该基因全长为6 372 bp,含有8个外显子,大小为42~231 bp;7个内含子,大小为88~3 889 bp.Southern杂交结果表明,该基因在桃基因组中为单拷贝.此外,还获得了与PpAG基因5′端序列近似的一段序列,但该序列缺失了PpAG基因表达的关键序列.推测在桃基因组中PpAG基因只存在单拷贝,但可能存在着不能正常表达的基因或基因片段,从而影响雌蕊与雄蕊的形成和发育.     

美味牛肝菌全基因组SSR位点的分布规律研究

研究利用生物信息学方法对美味牛肝菌全基因组中的SSR位点进行了统计分析,并与其他3种担子菌基因组(灰盖鬼伞、裂褶菌、糙皮侧耳)进行了比较。结果表明,在美味牛肝菌基因组中存在2 732个SSR位点,SSR间的平均距离为17.1kb。73.02%的SSR位点分布在基因组中的非编码区,并以单核苷酸和三核苷酸重复类型为主。分布于5?或3?非编译区的SSR的相对丰度最高,为86个/Mb,而分布于编码序列的SSR相对丰度最低,为31个/Mb。同时,高通量筛选出41个长SSR位点设计引物并通过e-PCR进行了验证。最后通过与其他3种担子菌基因组相比,发现SSR数量与基因组大小无关,SSR类型都以短重复类型(单核苷酸至三核苷酸)为主,比较发现美味牛肝菌基因组中的SSR位点数量相对较多,密度也较高。     

德巴利汉逊酵母的两个变种及其相关种的脉冲电泳核型比较分析

摘要:用CHEF(钳位均匀电场)脉冲电泳系统分析了德巴利汉逊酵母的两个变种及两个相关种的脉冲电泳核型。对每个分类群的染色体条数,染色体DNA的分子量大小范围及整个基因组大小作出了估算,结果如下:Debaryomyces hansenii(Zopf) Lodder et Kreger-van Rij var. hansenii具有6-7条染色体,分子量范围为1.2-2.6(个别3.5)Mb,整个基因组大小为I 0.6-14.9Mb;D. hansenii var. fabryi (Ota) Nakase et Suzuki具有7条染色体,分子量范围为0.7-2.4M b,整个基因组大小为12.0-12.7Mb;D. nepalensis Goto et Sugiyama具有6-8条染色体,分子量范围为(个别0.2)1.1-2.7Mb,整个基因组大小为10.6-11.0Mb;Candida saitoana Nakase et Suzuki具有10-11条染色体,分子量范围为0.6-3.6Mb,整个基因组大小为18.1-18.9Mb.本研究表明C. saitoana与上述德巴利酵母属的三个分类群在脉冲电泳核型上具有明显差异,而后三者之间在染色体DNA带型上却没有发现有价值的区别之处.     

水稻白叶枯病菌GX1329基因组文库的构建及含编码TAL效应物基因的克隆的分离

由革兰氏阴性细菌水稻白叶枯病菌引起的水稻白叶枯病是亚洲、北美以及非洲部分地区最严重的水稻病害之一,水稻白叶枯病可使水稻减产高达50%以上.研究表明水稻白叶枯病菌的毒力主要依靠三型分泌系统所分泌的效应物.为了解水稻白叶枯病菌广西菌株GX1329中含有avrBs3/pthA家族基因的情况,本研究应用AluⅠ部分酶切其基因组DNA,构建了含有736个克隆的菌株GX1329的基因组文库.BamHⅠ酶切分析随机挑取的15个文库克隆表明,克隆的外源DNA随机性良好,克隆的最小片段为27.7 kb,最大为58.5 kb,平均大小为39.9 kb,文库克隆容量约为2.8×103 Mb,该文库中包含基因组中任一个基因的概率为99.4%.利用来自水稻白叶枯病菌菲律宾菌株PXO86的无毒基因avrXa10的第252位~第486位核苷酸序列作为探针,通过菌落原位杂交从GX1329基因组文库中筛选到37个含avrBs3/pthA家族基因的克隆.再通过Southern杂交分析,得到了17个独立克隆.这17个克隆中至少含有13个不同的avrBs3/pthA家族基因.这些基因在GX1329基因组中有的单独存在,有的两个或两个以上串联存在.本工作基本上明确了菌株GX1329基因组中avrBs3/pthA家族基因的数量,为进一步研究菌株GX1329中avrBs3/pthA家族基因的功能奠定了基础.     

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。     

水稻基因组加倍对籽粒大小调控基因表达的影响

水稻是最重要的粮食作物之一,提高水稻产量一直是育种的主要目标。水稻四倍体相对于二倍体具有籽粒变大、粒重增加的特点,研究基因组加倍后籽粒大小基因的调控模式,在育种应用方面具有十分重要的意义。本文以二倍体 -四倍体水稻为材料,分析6个控制籽粒大小基因在幼穗发育中的表达差异,同时结合转基因实验,探讨基因剂量增加对基因表达水平和籽粒大小的影响。结果发现：基因组加倍后,水稻的发育进程不变,但株高增加,叶片变宽,籽粒变大,增大后的籽粒在籼稻表现为长、宽均增加显著,而在粳稻中长度比宽度增加更为明显。进一步分析控制籽粒大小基因的表达差异情况,发现这些基因的表达不仅受发育时期的影响,在籼粳亚种间也明显不同,即受遗传背景的影响。在基因组加倍的情况下,正调控基因GS5、HGW的表达普遍高于对应的二倍体;负调控基因GS3在籼稻D9311中趋于下调或沉默,而在粳稻DBl中趋于上调,GW2在D9311中上调,而在DBl中趋于沉默。通过转基因实验分析负调控基因GW2在二倍体Bl中的表达趋势,发现其在基因剂量线性增加的情况下,表达水平高于二倍体和四倍体,导致其籽粒变小。本研究结果有助于了解水稻中控制籽粒大小的基因在二倍体和四倍体中的表达模式,为高产育种提供理论依据。     

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.