绿豆基因组研究进展

绿豆是亚洲国家重要的经济作物。绿豆基因组的研究工作已开展多年,至今已经发布了6张遗传连锁图谱,然而还未有一张图谱的连锁群数与绿豆(2n=2x=22,n=11)的染色体基数一致。近年来,豆科植物比较基因组学的研究成果,为绿豆遗传连锁图谱的发展提供了新的思路。通过将绿豆遗传连锁图与其他豆类连锁图比较发现,绿豆与小豆、豇豆、普通菜豆、大豆、藊豆以及豆科模式植物—蒺藜苜蓿的基因组间有不同程度的保守性,其中尤以绿豆与普通菜豆基因组间共线性水平高。本文分别从绿豆遗传连锁图谱构建、比较基因组作图以及抗豆象基因定位等方面进行了综述,以期为绿豆遗传研究工作者提供参考。     

模式植物二穗短柄草研究进展与展望

二穗短柄草(Brachypodium distachyon)是一种温带禾本科植物,其植株矮小,自花授粉,生活周期短,生长条件简单,基因组小,易于进行遗传转化,与小麦、柳枝稷同属禾本科早熟禾亚科,是研究小麦、大麦等经济作物以及柳枝稷等能源植物的比较适合的模式植物。最近,二穗短柄草基因组测序及注释正式完成,有必要对其研究进展进行全面的总结。综述了二穗短柄草的基因组特征、基因表达模式、遗传转化等方面的最新研究进展,并对今后的研究方向作了展望,以促进对禾谷类经济作物和能源植物的深入研究。     

蒺藜苜蓿多聚半乳糖醛酸酶基因家族的全基因组分析

多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonases,PGs)是一种果胶水解酶,参与果实成熟、器官脱落、花粉成熟等多个植物发育过程。采用相似性比对和结构域搜索方法,从蒺藜苜蓿基因组中共鉴定出74个MtPG基因。根据系统进化关系将其分为6个亚家族,分别包含9、7、4、11,18和25个MtPG基因家族成员。染色体定位分析发现,MtPG基因在蒺藜苜蓿的8条染色体上呈现不均匀分布,每条染色体上分布有2-16个MtPG基因;同时,基因组复制分析结果显示,蒺藜苜蓿的PG基因家族成员之间存在大量的基因复制。最后,通过蒺藜苜蓿的高通量测序数据分析发现,MtPG基因家族广泛地在根部、结瘤、叶片、芽,心皮和花等组织中表达。根据它们在不同组织中表达水平,将31个MtPG基因聚类为4组,分别探讨了四组基因在蒺藜苜蓿组织器官分化中表达模式,重点解析了它们在花器官发育以及根部组织分化中可能的调控机制,这将为进一步研究蒺藜苜蓿MtPG基因家族成员的基因功能提供了理论基础。     

蒺藜苜蓿MtROP5启动子与GUS基因融合构建的稳定转化及其表达特性

本文以3～4周大小的蒺藜苜蓿R108．1的叶片为外植体,通过根癌农杆菌介导的遗传转化系统将MtROP5启动子与GUS报告基因的融合构建导入蒺藜苜蓿中,该转化系统经体胚发生产生转化的再生植株。利用PCR扩增对转化植株进行初步鉴定,并通过GUS4J6学染色法分析MtROP5启动子的组织表达特性。结果表~）]MtROP5启动子主要在蒺藜苜蓿根、花、果荚、叶片和种子中表达。     

蒺藜苜蓿离体再生过程中MtSERK1的组蛋白修饰状态分析

表观遗传修饰尤其是组蛋白修饰在维持植物基因组稳定、调控基因表达、促进离体再生等方面发挥了重要作用。MtSERK1基因是蒺藜苜蓿离体再生过程中胚性愈伤组织建立的重要标记基因。为了解该过程中组蛋白修饰与MtSERK1表达的动态调控关系,通过实时定量PCR方法分析了MtSERK1的表达变化并利用染色质免疫沉淀(ChIP)技术分析了其启动子区和不同基因结构区H3K9me2、H3K4me3和H3K9ac修饰状态。发现MtSERK1在蒺藜苜蓿离体再生过程中的表达激活与其5′末端和3′末端区的组蛋白H3K4me3和H3K9ac修饰的动态变化相关。该研究将为深入了解MtSERK1参与蒺藜苜蓿离体再生的表达调控机制及其高效遗传转化体系的建立提供重要的理论指导。     

蒺藜苜蓿全基因组中WRKY转录因子的鉴定与分析

WRKY基因家族是植物基因组内一类重要的转录因子,参与植物许多生理生化过程,如植物发育、代谢以及生物和非生物胁迫。目前,已在多种植物中鉴定出WRKY基因家族,但是关于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L.)WRKY基因家族的系统分析鲜有报道。文章利用生物信息学方法,从蒺藜苜蓿全基因组中共鉴定出93个WRKY基因,包括81个标准的WRKY基因(19个Ⅰ型基因,49个Ⅱ型基因以及13个Ⅲ型基因)和12个非标准类型的WRKY基因。对这些WRKY基因进行了基因重复、染色体定位、基因结构、保守基序和系统进化等方面的分析。蒺藜苜蓿WRKY基因家族中最近共发生了11次基因重复事件,共涉及24个基因,占全部WRKY基因的26%。染色体物理定位分析表明,蒺藜苜蓿WRKY基因在染色体上呈不均匀分布,存在6个基因簇。对WRKYⅢ型基因的进化分析表明,它们在长期的进化过程中受纯化选择压力。     

主要禾谷类作物比较基因组学研究策略与进展

随着拟南芥、水稻等模式植物基因组测序计划的完成, 比较基因组学作为一门新兴学科, 近年来发展迅速, 为植物基因组的进化、结构和功能研究开辟了新的途径。文章综述了比较基因组学在作物比较遗传作图、基因结构区域的微共线性、ESTs和蛋白质水平的比较以及基于比较基因组学的基因和QTL的克隆等方面内容与研究进展, 分析了不同水平上比较基因组学研究策略的原理、特点、可行性, 以期为利用模式生物的基因和基因组数据、采用比较基因组学策略克隆作物重要性状功能基因、阐明基因组结构与进化提供帮助。     

蒺藜苜蓿LBD转录因子基因家族全基因组分析

LBD是植物中所特有的转录因子基因家族,在调控植物侧生组织发育、营养代谢以及响应逆境胁迫等方面具有重要作用。该研究利用生物信息学手段,从全基因组水平筛选和鉴定了蒺藜苜蓿LBD基因家族,并对基因结构、系统进化、进化压力、保守域、染色体定位以及基因表达模式等进行了分析。研究结果共鉴定出2类5亚类共计56个蒺藜苜蓿LBD家族基因,在8条染色体上均有分布,但分布不均匀。该家族成员外显子数目都不超过2个,结构简单,基因间在进化时存在负向选择作用。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的时空特异性,并受干旱和氮素调控。该研究结果对蒺藜苜蓿LBD基因功能研究及进化分析具有重要的意义。     

转基因苜蓿的研究进展

苜蓿素有"牧草之王"的美称,其作为饲草已有2 000多年历史。近几年,随着转基因技术的发展与应用,苜蓿还被用作生物反应器等。国内外科学家对苜蓿的研究领域越来越广泛,转基因技术在苜蓿中的研究报道也越来越多。综述转基因技术在苜蓿品种改良中的应用,介绍遗传转化方法和苜蓿转基因育种的研究方向,并概述苜蓿转基因育种的优点及其应用前景。     

三维基因组学在动物遗传育种中的研究进展*

三维基因组学是近年兴起的研究基因组三维空间和结构的学科,是在基因组序列、基因结构及其调控元件的基础上对基因组序列在细胞核内的三维空间结构,及其对基因复制、转录、修复和调控等生物过程中的功能进行的研究。随着高通量测序技术的出现和改进,三维基因组学相关研究也得到快速发展。重点介绍三维基因组的发展历程、研究技术、结构层次,并总结近年来三维基因组学在动物遗传育种方面的应用。