野黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.)与3种不同基因型栽培黄瓜(C.sativus L)

野黄瓜(Cucum is hystrix,2n=24)为短日照植物,因其与栽培黄瓜(C.sativus,2n=14)花期不遇等杂交障碍的存在而使种间杂交难以顺利进行。对野黄瓜短光照处理40 d以上,使得两者花期相遇,成功地进行了野黄瓜与3种不同基因型栽培黄瓜(“二早子”、“长春密刺”和“NC4406”)的正反杂交,从中获得了3种杂交组合的幼胚。采用改良的方法对这3种基因型杂种胚进行胚胎拯救,再生频率达80%以上,其杂种的真实性通过植物学性状观察、体细胞染色体计数和天冬氨酸转氨酶(AAT)同工酶分析得到了证实。研究中还发现不同基因型杂种F1的育性存在明显差异,其中以C.hystrixדNC4406”育性最高,花粉可染率达23.3%,是在二倍体水平上进行育种利用的良好材料。     

Cucumis属3种不同倍性种间杂交后代的同工酶分析

以3种不同倍性的Cucum is属种间杂交后代[异源四倍体C.hy tivus(2n=4x=38,HHCC)、异源三倍体(2n=3x=26,HCC)和正反交种间杂种F1(2n=2x=19,HC/CH)]及其双亲为试材,比较研究了过氧化物酶(POD)和酯酶(EST)同工酶在不同器官中的酶谱表达特性.结果表明,花蕾中的POD和EST同工酶谱带都比叶片中的丰富,表现出明显的组织特异性.在相同器官的同一酶系统中,3种不同倍性种间杂交后代的酶谱基本一致,主要表现为互补双亲的酶带,同时出现了双亲所没有的酶带(POD4c和EST3b等),表明远缘杂交扩大了黄瓜的遗传基础.此外,在幼叶和花蕾的POD同工酶中,大部分酶带活性随染色体倍性增加而减弱,表明基因剂量与POD同工酶酶谱的表达呈负相关.     

东乡野生稻耐冷渐渗系的细胞学观察及SSR分析

以前期鉴定筛选的2个东乡野生稻强耐冷渐渗系(IL5243和IL5335)为试材,研究其减数分裂时期的染色体行为特征及外源基因的渗入分子证据。结果表明:(1)IL5243和IL5335中正常减数分裂的花粉母细胞分别达89.93%和90.22%,最终形成正常的成熟花粉粒,花粉离体萌发率分别为(83.03±2.82)%和(81.96±1.73)%,与受体亲本无显著性差异。(2)在减数分裂I中,2个耐冷渐渗系均观察到低频率异常染色体行为,如单价体、"8"字型二价体、多价体,以及后期I有少数花粉母细胞(3.95%～5.15%)存在落后染色体等,表明其染色体组之间发生了交换和重组;在粗线期,2个强耐冷渐渗系均观察到较高频率(IL5243和IL5335分别为27.0%和38.9%)的双核仁,而其双亲都是单核仁。(3)SSR标记和Structure分析进一步证实了栽培稻和野生稻染色体组间发生了交换重组,东乡野生稻部分DNA片段已渗入到强耐冷渐渗系中,这为水稻耐冷基因的挖掘与利用奠定了重要基础。     

东乡野生稻耐冷渐渗系DNA甲基化水平和模式变化研究

根据水稻全基因组和特定位点的CpG岛序列设计引物,采用McrBC酶酶切DNA,以东乡野生稻耐冷渐渗系(IL5335和IL5423)及其双亲为试材,研究其基因组和特定位点的DNA甲基化水平和模式变化特征,探讨甲基化变异对野生优异基因渐渗的影响。结果显示:(1)在覆盖全基因组的83个CpG岛中,IL5335和IL5423的基因组甲基化频率分别为46.6%和53.8%,低于受体亲本协青早B的62.6%;大部分(75.9%~80.7%)受体亲本的甲基化模式在两耐冷渐渗中能稳定遗传,另外一些位点发生了甲基化模式的改变,主要表现为脱甲基化(13.3%~18.1%)和过甲基化(4.4%~6.0%)。(2)在耐冷QTLs区间,两耐冷渐渗系的甲基化水平为13.3%~26.7%,远低于受体亲本的61.4%;它们在该区域的甲基化模式变异主要为脱甲基化(33.3%~40.0%),高于全基因组的平均变异率。(3)分析逆转座子Houba和Osr14区域的51个CpG岛发现,耐冷渐渗系在该区域具有较高频率的甲基化修饰和较低的甲基化模式变异。研究表明,种间杂交渐渗诱发了受体亲本广泛的甲基化水平和模式变异,为野生优异基因的有效利用提供了新的机遇和挑战。     

辣椒细胞质雄性不育系的3种同工酶分析

以辣椒细胞质雄性不育系21A及其同核异质保持系21B为试验材料,比较分析两系雄配子发育过程中酯酶（EST）、谷氨酸脱氢酶（GDH）和苹果酸脱氢酶（MDH）同工酶的表达特征。结果表明：幼叶和花蕾的EST同工酶酶谱在谱带数目和酶带强弱上存在时空表达差异,并且随着雄配子发育的进行,保持系21B从中花蕾至特大花蕾比不育系21A多1条清晰的谱带（EST3e）,其差异表达发生在细胞学上观察到的败育时期之前;在GDH同工酶中,保持系21B从大花蕾至特大花蕾比不育系多6条谱带（GDH,和GDH1／2）,酶谱差异表达时期与细胞学上观察到的败育时期一致;而在MDH同工酶中,不育系21A和保持系21B的幼叶和各级花蕾的酶谱在谱带数目和谱带强弱上均没有明显差异。     

黄瓜属不同倍性异源多倍体的形态及生理特性分析

以黄瓜属3种不同倍性异源多倍体为试验材料,比较分析它们的形态和生理特性与基因组剂量的关系,为进一步研究黄瓜属基因组剂量效应、探讨植物多倍体进化机理奠定基础。结果表明:(1)黄瓜属异源四倍体与种间杂种F1相比,其叶片厚度、主蔓直径等性状随基因组剂量的增加而增大,而果实大小、主蔓节间长以及果瘤果刺的大小随基因组剂量的增加而减小。(2)在异源三倍体中,叶片厚度和主蔓直径等表型性状也表现出一定的基因组剂量效应。(3)基因组剂量的变化会引起黄瓜属异源多倍体中叶绿素含量、POD活性以及IAAi、PA和ZR等内源激素的变化。     

濒危羊踯躅子代幼苗遗传多样性的SSR分析

利用本课题组此前开发的20对多态性较高的羊踯躅SSR引物,分析来自3个省份的4个羊踯躅野生幼苗自然居群(共64个株系)的遗传多样性和遗传结构,以期为羊踯躅保护提供科学依据。结果显示:(1)20对SSR引物共扩增出314个等位基因,每个SSR位点的平均等位基因数为15.700,多态信息含量PIC和有效等位基因数N_e的均值分别为0.850和4.457。(2)羊踯躅幼苗自然居群的基因多样性指数H和Shannon多样性指数I的均值分别为0.717和1.557,其中江西金溪(JX)居群的遗传多样性最丰富,浙江磐安(PA)的最低。(3)基于无限等位基因模型(IAM)分析发现,羊踯躅幼苗种群的基因流N_m和遗传分化系数F_(st)分别为1.372和0.155;AMOVA分析表明,羊踯躅幼苗种群的86.0%变异发生于居群内,仅有14%变异发生在居群间。(4)遗传距离法聚类NJ分析和Structure分析结果基本一致,分别聚为3大类和4大类。综合比较分析发现,羊踯躅幼苗种群中的各个遗传多样性相关的指标参数均低于成年自然居群,表明生境片段化已对羊踯躅的生存构成了极大的威胁。     

东乡普通野生稻与栽培稻苗期抗旱性的比较

干旱影响水稻生长发育,不论什么时期发生最终都导致产量损失。研究水稻资源抗旱性有助于水稻抗旱改良和稳定干旱胁迫下水稻的产量。东乡普通野生稻被公认为是栽培稻的祖先,对增强水稻抗旱性可能十分重要。对4份来自3个仅存的居群的东乡野生稻与15份栽培稻进行苗期抗旱性比较,考察了3次重复的盆栽土培试验中8个抗旱指标。表明东乡普通野生稻比栽培稻更为抗旱,表现在最大根长、茎长、根干重、根鲜重、根干鲜重比及抗旱指数等6个性状,而不表现在根数及根茎长比;其中茎长、最长根长、根干重、根鲜重及根系相对含水量对水稻苗期抗旱性影响更大。采用抗旱指数和抗旱总级别值法对水稻抗旱性进行评定,结果表明4份东乡野生稻材料间的抗旱性存在很大差异,且来水桃树下居群的抗性最高,东乡野生稻抗旱性可能与其原生境状况有关。结果认为东乡普通野生稻可作为栽培稻抗旱改良的遗传资源。     

东乡野生稻苗期响应低温胁迫的转录组分析

为了解东乡野生稻（Oryza rufipogon）对低温胁迫的响应机制,对苗期的RNA-seq转录表达谱进行了研究。结果表明,与对照相比,共检测到10 200个差异表达基因（DEGs）,其中5 201个上调表达,4 999个下调表达,其中有426个DEGs位于已报道的水稻耐冷QTL区间,且37个为耐冷调控相关的家族基因。GO功能分类和KEGG代谢路径分析表明,核酸结合转录因子活性、氨基酸生物合成以及光合作用代谢等均参与响应低温胁迫过程。实时荧光定量分析表明,ABA响应蛋白基因、MYB转录因子和40S核糖体蛋白SA基因等12个可能与低温胁迫响应相关的DEGs表达模式与RNA-seq的一致。可见,植物激素传导途径和转录因子相关调控基因在东乡野生稻苗期响应低温胁迫过程中起重要作用。     

濒危植物羊踯躅全基因组SSR标记开发与鉴定研究（英文）

该研究利用基于全基因组限制性酶切位点简化基因组测序技术(RAD-seq技术),开发濒危植物羊踯躅(Rhododendron molle G.Don)全基因组SSR标记,并对3个群体共63份羊踯躅材料进行验证鉴定,为进一步研究羊踯躅的遗传多样性和群体遗传结构以及保护利用提供技术支持。结果显示:(1)羊踯躅基因组测序获得原始数据7.653Gbp,过滤后为7.513Gbp;经组装发现,羊踯躅171.534Mbp的基因组分布在498 252contigs中。(2)通过SSR检测,在11 961SSR位点中获得了11 687对SSR分子标记,并且二核苷酸为基序的重复类型最丰富,达51.76%。(3)随机选取128对SSR标记在6个羊踯躅株系中进行PCR扩增,获得20对高多态性的SSR标记。(4)用所选的20对多态性SSR标记对3个群体共63份羊踯躅材料进行验证分析发现,这些多态性SSR标记位点的等位基因数为4~16个,期望杂合度(He)为0.489~0.908。研究表明,羊踯躅的SSR丰度适中,且二核苷酸为羊踯躅中最丰富的重复序列,该实验进一步证明RAD-seq技术是一种经济有效的基因测序方法,实验中开发的SSR引物将有助于进一步研究羊踯躅和其他近缘种的群体结构和多样性。