二倍体多年生大刍草及其与玉米的杂种F_1同工酶和可溶性蛋白质电泳研究

两年来用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对二倍体多年生大刍草与玉米配制的16个杂交组合的杂种F_1叶片过氧化物酶同工酶分析结果表明:杂种F_1酶谱的主要特点:第一,所有杂种都像亲本二倍体多年生大刍草一样具有Rf=0.52的酶带。第二,杂种酶谱主要表现为互补两个亲本酶谱的模式。在杂种F_1的可溶性蛋白质扫描曲线图中有一像亲本二倍体多年生大刍草一样的Rf=0.28的蛋白质分子峰甚显著。     

玉米野生种基因组研究进展及应用

气候变化为粮食生产、生态系统的稳定性带来了重要的挑战。在极端气候变化下,发展适应性物种是作物遗传育种的重要目标之一。作为重要的作物之一,玉米在经历强烈的驯化瓶颈之后,已经丢失了大量的遗传多样性,特别是一些与生物和非生物胁迫相关的位点。在野生种和农家种中寻找玉米驯化过程中丢失的遗传多样性,并将其应用于现代遗传育种中,将为适应性新品种的创制提供新的契机。本文在对大刍草（玉米野生近亲）的发现及分类研究进行介绍之后,进一步总结了大刍草和玉米的性状与基因组差异,并综述了目前基于遗传学、群体遗传学、分子生物学等对大刍草和玉米之间差异遗传机理剖析的进展,多角度表明了大刍草在玉米遗传学研究中的重要性。最后,对未来气候变化下大刍草在玉米育种中的重要性提出了展望。     

玉米×二倍体多年生类玉米孤雌后代渗入片段的GISH定位分析

用来自玉米(Zea mays L.)与二倍体多年生类玉米(Z. diploperennis Iltis, Doebley and Guzmán)杂交的孤雌生殖后代同一抗病个体的4个株系进行了基因组原位杂交,用改进的杂交技术获得了近100%的检出率,每一检出片段在同源染色体两成员和每两个姊妹染色单体上均有清晰的信号.     

介绍一种有价值的新种源— 二倍体多年生类玉米

二倍体多年生类玉米形态原始,对研究玉 米属进化和玉米的遗传育种都是很有价值的材 料.^[1-3] 1979年春,从美国波士顿学院生物系将 二倍体多年生类玉米引人我国。次年在我所试 验场种植。在整个生育期作了生物学和形态学 的观察,并进行了细胞学鉴定。结果如下     

二倍体多年生类玉米及其与玉米的杂种的减数分裂研究

从二倍体多年生类玉米的减数分裂粗线期观察到,所有的异染色质结都位于染色体的端部。大多数染色体配对正常,没有缺失、重复、倒位和易位。在观察的植株中有两株的部分染色体长臂末端不联会。并观察到,在终变期有单价染色体,在中期Ⅰ和后期Ⅰ有落后染色体。 从玉米与二倍体多年生类玉米的杂种F_1的减数分裂粗线期观察到,所有的染色体配对正常。在第7染色体长臂末端部分常常不联会。杂种的花粉有90％是能育的。二倍体多年生类玉米应该被承认是zea perennis中的一个变种,而不是一个独立的种。这种二倍体多年生类玉米对玉米育种可能是有价值的原始材料。     

玉米自交系×大刍草远缘杂交后代性状变异研究初探

采用人工剥苞多次授粉方法,将近缘一年生二倍体类玉米（大刍草）与普通玉米自交系杂交,对F1、F2以及回交后代B1的抽雄期、吐丝期、散粉期、株高、穗位高、分蘖进行调查研究,分析远缘杂交后代农艺性孳的遗传变化。结果表明,远缘杂交后代株高、穗化高分离变异较大,而抽雄期、吐丝期、散粉期分离变异较小,不同世代植株分蘖变化较大,F1代有57．5％植株、F2代有23％植株、BC1F1代有0．8％植株有分蘖;雌穗光周期敏感性大于雄穗。     

新选育饲草玉米品系饲用营养价值初步研究

对利用一年生大刍草和四倍体多年生大刍草分别与玉米杂交选育出的一年生饲草玉米(SC1)和多年生饲草玉米(SC3)生物产量和饲用营养成分进行分析,结果表明:SC1和SC3鲜草年产量分别达115 620kg/hm2、174 045kg/hm2,是普通玉米的4～6倍;SC3的粗蛋白质(CP)和无氮浸出物(NFE)含量最高,分别为17.57%、48.73%,粗纤维(CF)含量最低,为21.65%,其粗脂肪(EE)和灰分(CA)含量分别为4.30%和7.75%;SC1的营养成分含量分别为:(CP)14.73%、(CF)26.09%、(NFE)45.29%、(EE)4.78%和(CA)9.11%;化学营养类型分析表明SC1与SC3分别属NC型和N型,都是高产高饲用价值的新型饲草.     

鱼类同工酶研究进展

综述了近年来鱼类同工酶的研究 ,包括胚胎发育过程中同工酶的变化、鱼类机体中同工酶的组织特异性研究、利用同工酶进行种质鉴定、遗传育种、病理研究 ,以及影响同工酶的因子等方面 ,以便为科学研究和养殖生产提供参考。     

远缘杂种孤雌生殖系Giemsa C—带的遗传稳定性分析

利用ＧｉｅｍｓａＣ－显带方法发现在玉米自交系自３３０和二倍体多年生类玉米远缘杂交孤雌生殖后代中出现广泛的Ｃ－带结构异染色质变异,表现为Ｃ－带数目和分布位置的变化以及异配型Ｃ－带的出现。这种变异不仅存在于表型不稳定的早代孤雌系中,而且还存在于表型稳定的高代系中。造成这种变异的原因可能是因为远缘种质的引入影响到遗传平衡进而引起染色体发生结构重排并引起染色质的变化,这种变化与玉米染色体组中非同源染色体间存在的同源片段和因此造成的减数分裂过程中非同源染色体配对有着直接的关系。这些研究对于认识孤雌生殖育种的理论基础和应用价值具有重要意义。     

四类不同倍性鲫鱼在胚胎发育期间同工酶基因表达的比较分析

用聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳比较分析了单倍体、二倍体、三倍体和复合四倍体4类不同倍性鲫鱼以及单倍体和二倍体鲤鱼在胚胎发育时期4种同工酶(EST,LDH,MDH,SOD)酶谱。结果表明,单倍体鲫鱼和单倍体鲤鱼胚胎与各自的二倍体胚胎相比,同工酶酶谱看不出差异;天然三倍体银鲫胚胎的MDH和SOD同工酶酶谱与二倍体鲫相似,但EST和LDH同工酶比二倍体增多了酶带,有的酶带如EST5和EST6还可在鲤鱼胚胎中找到相应的表达产物,提供了天然雌核发育三倍体银鲫杂交起源的证据;复合四倍体由于含有鲤鱼的一个外来基因组,其胚胎的基因表达有些与杂种类似,在所分析的4种同工酶酶谱中,都可观察到来自鲤鱼基因的影响。此外,在由源于不同复合四倍体个体的卵子发育形成的胚胎间,还观察到同工酶基因表达的异质性。     

大刍草稀有等位基因促进玉米密植高产

密植是提高作物单位面积产量、促进粮食增产的重要途径之一。叶夹角是影响玉米(Zea mays)密植的关键因子。中国农业大学田丰课题组最近克隆了2个调控玉米叶夹角的数量性状位点(QTL)——UPA1和UPA2, 揭示了这2个位点的功能基因(brd1和ZmRAVL1)通过油菜素内酯(BR)信号通路调控叶夹角。UPA2位于ZmRAVL1上游9.5 kb, 可与DRL1蛋白结合。另一个影响玉米叶夹角的蛋白LG1可以激活ZmRAVL1的表达; DRL1蛋白与LG1蛋白直接互作抑制LG1对ZmRAVL1的激活表达。玉米祖先种大刍草(teosinte)的UPA2位点序列与DRL1蛋白结合能力更强, 导致大刍草ZmRAVL1的表达受到更强的抑制, 下调表达的ZmRAVL1进一步使下游基因brd1的表达下调, 进而降低叶环区的内源BR水平, 导致叶夹角变小。将大刍草的UPA2等位基因导入到玉米中或对玉米中ZmRAVL1进行基因编辑, 在密植条件下均可显著提高玉米产量。上述发现为高产玉米品种的分子育种改良提供了重要理论基础和基因资源。     

玉米近缘种中玉米着丝粒序列的FISH检测

为分析玉米着丝粒卫星DNA(CentC)和着丝粒反转录转座子(CRM)在玉米种的亚种及近缘种中的保守性,采用双色荧光原位杂交检测了这两种重复序列在墨西哥玉米、二倍体多年生类玉米、多年生类玉米、摩擦禾、薏苡、高粱中的存在和分布。CentC、CRM探针在墨西哥玉米、二倍体多年生类玉米和多年生类玉米的所有染色体的着丝粒区产生了强或较强的杂交信号, 而且不同染色体的杂交信号的强度存在差异, 表明两种玉米着丝粒重复序列在不同着丝粒中的数量不同; 此外, 部分着丝粒中的CentC和CRM信号的强度存在差异, 不完全重叠。CentC、CRM探针仅在摩擦禾的多数染色体的着丝粒区产生了弱的杂交信号。在薏苡和高粱中仅测检到主要分布在着丝粒区的较强或强的CRM信号。这些结果表明, CentC在玉米种的亚种间及玉蜀黍属的物种间高度保守, 在与玉蜀黍属亲缘关系最近的摩擦禾属物种中也具有较高的保守性; CRM在与玉蜀黍属亲缘关系较近和较远的禾本科种属中都具有保守性。     

大刍草稀有等位基因促进玉米密植高产

密植是提高作物单位面积产量、促进粮食增产的重要途径之一。叶夹角是影响玉米(Zea mays)密植的关键因子。中国农业大学田丰课题组最近克隆了2个调控玉米叶夹角的数量性状位点(QTL)——UPA1和UPA2, 揭示了这2个位点的功能基因(brd1和ZmRAVL1)通过油菜素内酯(BR)信号通路调控叶夹角。UPA2位于ZmRAVL1上游9.5 kb, 可与DRL1蛋白结合。另一个影响玉米叶夹角的蛋白LG1可以激活ZmRAVL1的表达; DRL1蛋白与LG1蛋白直接互作抑制LG1对ZmRAVL1的激活表达。玉米祖先种大刍草(teosinte)的UPA2位点序列与DRL1蛋白结合能力更强, 导致大刍草ZmRAVL1的表达受到更强的抑制, 下调表达的ZmRAVL1进一步使下游基因brd1的表达下调, 进而降低叶环区的内源BR水平, 导致叶夹角变小。将大刍草的UPA2等位基因导入到玉米中或对玉米中ZmRAVL1进行基因编辑, 在密植条件下均可显著提高玉米产量。上述发现为高产玉米品种的分子育种改良提供了重要理论基础和基因资源。     

二倍体多年生类玉米与普通玉米及其杂种过氧化物酶同工酶分析

自从1979年在墨西哥发现了二倍体多年 生类玉米以来,世界许多国家都从不同的角度 积极进行研究,以期通过与一年生普通玉米杂 交,将多年生特性传递给普通玉米,使普通玉米 也具有多年生特性,从而达到永久保持杂种优 势的目的。     

基因组原位杂交鉴定玉米的外源染色体片段

利用基因组原位杂交技术,在稳定遗传的纯系５４０及其与玉米（ＺｅａｍａｙｓＬ．）自交系杂交后代Ｆ１即遗单６号中,成功地鉴定了渗入其中的二倍体多年生类玉米（ＺｅａｄｉｐｌｏｐｅｒｅｎｎｉｓＤｏｅｂｌｅｙ,ＤＰ）的染色体片段,采用ＤＡＢ（Ｄｉａｍｉｎｏｂｅｎｚｉｄｉｎｅｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）和荧光检出系统,二者获得了一致的结果,在纯系５４０的第１,２,５和８号两条同源染色体长臂上均检出杂     

二倍体多年生类玉米及其与玉米的杂种的染色体Giemsa C-带的研究

利用Giemsa C-带显带技术分析亲本及其杂种体细胞有丝分裂中期核型的结果表明,二倍体多年生类玉米的大多数显带都在染色体的长臂末端,第1、2、9染色体的短臂末端也显带。所显现的带纹比玉米的稍小些。这些是与玉米不相同的。玉米除第9染色体的短臂末端显带外,其他染色体均为长臂近末端显带。根据两个亲本的同源染色体Giemsa C-带带型的特点表明,在杂种F_1的体细胞中,能够鉴别出来一组染色体来自父本二倍体多年生类玉米和另一组染色体来自母本玉米。作者还讨论了Giemsa显带技术在植物细胞遗传学特别是玉米细胞遗传学上的利用价值和重要性。     

药物诱导玉米远缘杂种孤雌生殖获得异源种质纯系及其育种研究

药物诱导玉米远缘杂种（自３３０×ＤＰ）ＢＣ１孤雌生殖,可在早代（Ｐａ２）克服远缘杂种疯狂分离、遗传性不稳定问题。在２～３年内选育出优良的异源种质纯系５４０,并组配出优良杂交种遗单６号（５００３×５４０）。它的主要特点：大穗、高产、优质、抗病、抗倒伏、成熟后茎叶持绿。细胞学鉴定指出,纯系５４０的第２对同源染色体的一条染色体长臂和第５对同源染色体的长臂均显示异染色质末端带,这是二倍体多年生类玉米的带型特征,从而证明,５４０是具有二倍体多年生类玉米种质的纯系。药物诱导孤雌生殖技术为玉米远缘杂交育种开辟了广阔的前景     

大、小麦亚族间杂种核质遗传的组分 Ⅰ蛋白和同工酶分析

采用组分Ⅰ蛋白等电聚焦电泳和同工酶的聚丙烯酰恢凝胶电泳分析的生化指标来探讨大、小麦亚族间杂种的核质关系。结果表明,杂种的细胞质遗传主要来自于大麦母本,而核遗传主要来自于小麦父本。     

水稻醋酶同工酶Est3基因的表达

同工酶作为生化标记正广泛应用于研究发 育过程的基因调控。研究报道较多的是玉米的 过氧化氢酶基因Cat,, Cat,和Cat3,以及乙醇脱 氢酶基因Adh：和Adh：的遗传调控和表达[7-910 水稻各种同工酶基因的表达的报道尚少,Ento 研究了水稻酸性磷酸酶Acp、位点控制的酸性 磷酸酶在纯合体和杂合体发育中的变化151,其 它酶系统的基因表达未见详细的报道。我们在 研究水稻醋酶Est3位点遗传[41的同时,对其所 控制的酶带在整个水稻生育期的表现和变化进 行了研究,以进一步了解其基因的调控机理,为 Est,基因作为水稻的标记基因在遗传育种中之 应用提供理论依据。     

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。