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.     

棉花GhVHA A基因的原核表达及其重组大肠杆菌的抗逆性分析

为进一步验证棉花GhVHA-A基因的功能,该研究将棉花GhVHA-A基因构建到原核表达载体pET28a上,利用IPTG诱导其在大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达,同时对重组大肠杆菌BL21(pET28a-GhVHA-A)进行抗逆性分析。结果表明:(1)半定量RT-PCR分析发现,棉花幼苗液泡膜H+-ATPase基因(GhVHA-A)表达水平受脱水和高盐胁迫诱导。(2)将1 872bp长的编码区序列连接至原核表达载体pET28a上,成功构建了原核表达载体pET28a-GhVHA-A;SDS-PAGE电泳检测结果表明,在70kD左右处有1条特异表达的蛋白质条带,与预期的目的产物大小一致。(3)重组菌BL21(pET28a-GhVHA-A)的抗逆性分析发现,重组菌对PEG6000(20%)和NaCl(0.5mol/L)的抗性明显高于对照菌株BL21(pET28a),表明GhVHA-A基因在大肠杆菌中表达后能够增强菌株的抗性。本研究结果为GhVHA-A基因在植物抗逆基因工程中的应用提供了理论依据。     

棉花花铃期抗旱性综合评价及指标筛选

以90份国内棉花为材料,在大田采用花铃期胁迫,考察6个农艺性状和单株产量(Y值)指标,采用综合抗旱系数、因子分析、隶属性函数值、聚类分析、灰色关联度和广义遗传力分析相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价、抗旱性划分和评价指标筛选。结果表明,基于D值相关性状指标对干旱胁迫关联度位次依次为:单株产量、有效铃数、有效果枝数、株高、单铃重、衣分、第一果枝节位。因子分析表明,3个公因子可代表棉花抗旱性72.45%的原始数据信息量。基于D值和加权抗旱系数(WDC值)的各品种抗旱性排序相近,位居前10位的抗旱品种基本相同。各品种D值与综合抗旱系数(CDC值)、WDC值之间均呈极显著正相关,广义遗传率分析表明D值的遗传率为55.4%,为最高,其次为CDC值、WDC值。各品种Y值与CDC、WDC值间极显著正相关;根据D值将试验材料划分为5个抗旱级别,可较好地反映品种的选育条件及适应地区。试验结果说明基于遗传力大小的综合抗旱指标中用D值为主要参数,WDC为辅助评价参数,评价以单株产量为主要考量目标的棉花抗旱性是适宜且必须的;以抗旱性综合评价方法进行棉花抗旱性综合评价、抗旱性划分和评价指标筛选是可行且有效的。     

陆地棉bZIP转录因子响应非生物胁迫表达谱分析

低温、干旱和高盐是影响棉花生长发育和产量的重要限制因素。b ZIP转录因子在植物非生物胁迫反应中起重要作用。本研究利用生物信息学的方法从陆地棉中鉴定了24个b ZIP转录因子基因,命名为Ghb ZIP1~Ghb ZIP24。系统进化树分析表明,这24个家族成员主要聚集在A、B、C、D、E、G、I、S这8类亚家族。通过RT-PCR的方法分析了棉花(Gossypium hirsutum L.)Ghb ZIPs基因在高盐(200 mmol/L Na Cl)、干旱、4℃低温等非生物胁迫处理下的表达模式。结果表明,19个基因响应高盐胁迫、11个基因对干旱胁迫有应答反应,15个基因有冷胁迫应答。此外,有4个基因(Ghb ZIP4、Ghb ZIP7、Ghb ZIP21和Ghb ZIP23)在3种处理下均有应答反应。以上研究结果表明,Ghb ZIPs在陆地棉的非生物胁迫适应过程中可能具有重要的作用。本研究为进一步探索棉花b ZIP转录因子在抗逆反应中的重要作用和利用基因操作手段提高棉花抗逆性提供了重要信息。     

基于遗传和表型特征的海岛棉遗传多样性分析

依据海岛棉种质资源的遗传及表型特征对其遗传多样性进行研究非常重要,可为海岛棉杂交育种选配亲本、引进新的种质资源拓宽优异基因范围以及培育海岛棉新品种提供理论根据。本研究通过利用125对SSR分子标记鉴定结果和13个农艺性状2年田间表型调查结果,对94份海岛棉种质资源进行遗传多样性分析,将这些材料按照遗传和表型特征进行类群的划分和比较,结果表明:(1)通过标记分析共检测到420个位点,其中249个为多态性位点,并应用Nei-Li相似系数法对94份材料间的遗传相似系数进行评估,发现94份海岛棉资源材料的遗传相似系数在0.46~0.95之间浮动,同时利用SSR分子标记将94份海岛棉资源材料划分为4大类群,分类结果与系谱分析基本吻合。(2)对94份海岛棉资源材料进行13个农艺性状及品质性状2年调查分析,发现供试材料品质性状的变异范围较广,而产量性状的变异范围相对较小。其中,各品种中马克隆值的多样性指数最高,最小的是单铃重。聚类分析发现,第Ⅰ类群产量性状的平均值较高;第Ⅱ类群虽在产量性状上不占优势,但其品质性状的表现较其他组别优异;第Ⅲ类群多为低产低质品种;第Ⅳ类群品种品质较优,产量变化范围较大。(3)利用SSR标记和农艺性状分析2种方法对94份海岛棉资源材料进行分析,结果均显示出较丰富的遗传多样性;2种方法的聚类结果基本一致,聚类结果与地理分布有明显的联系。     

抗虫杀菌融合基因表达载体的构建及微束激光转化植物研究

将苏云金芽孢杆菌伴孢晶体蛋白的基因(Bacillus thuringiesis,简称Bt)通过甘氨酸接头(Gly4Ser)3与一种人工合成的抗菌肽(antimicrobial peptides,AMP)基因与相融合,编码一种新的杀虫,并具有抗菌的蛋白。把融合基因(NAMP-Bt)连接到原核表达载体pET-28a和植物表达载体pBI-121上,经过限制性酶切分析和PCR鉴定,结果表明含有融合基因的原核和真核重组表达质粒均已构建成功,并将该融合基因转入烟草,已获得抗性小植株。     

AB-QTL法定位广东高州野生稻谷粒外观性状和粒重基因

以广东高州野生稻为供体亲本,在栽培稻粤香占的遗传背景下构建了一套高代回交BC3F1群体,共计245个株系.选择117对在双亲间有多态性的SSR引物,对BC3F1株系进行了基因型分析.利用AB-QTL分析法对谷粒外观性状和粒重进行QTL分析,结果表明粒长、粒宽、粒长宽比以及粒重4个性状共检测到23个QTL,分布于水稻第1、2、3、4、5、6、8和11染色体上,单个QTL的贡献率范围为3.77%～28.67%.其中有6个QTL的贡献率超过20%,分别是控制粒宽的qGW-11-1,控制长宽比的qLWR-2和qLWR-11,控制粒重的qGWt-5-1、qGWt-5-2和qGWt-11-1.与现有的以普通野生稻为供体的相关研究比较,本研究所定位的基因数目较多,表明高州野生稻亟需研究利用.     

小麦盐胁迫相关基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR方法,从小麦中克隆获得1个盐诱导小麦MYB类转录因子基因TaSIM（Triticum aestivum salt-induced MYB）,该基因cDNA全长1 213bp,具有1个831bp的开放阅读框,编码276个氨基酸,预测分子量约为29.903kD,等电点为10.12,推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。系统发生树分析表明,TaSIM与二穗短柄草XP₀03576185亲缘关系最近。半定量RT-PCR检测结果显示,TaSIM基因受盐胁迫诱导表达。亚细胞定位结果显示,TaSIM-hGFP融合蛋白定位于细胞核中。研究结果表明,小麦TaSIM基因编码的蛋白可能在细胞核内参与小麦对盐胁迫的应答反应。     

拟南芥agl16突变体的创制及功能鉴定

AGL16是调控拟南芥气孔密度和ABA含量的重要负调控转录因子,在拟南芥抗旱反应过程中发挥重要的作用。为了获取拟南芥agl16突变体材料,采用棉花叶皱缩病毒(CLCrV)介导的VIGE系统筛选靶向敲除拟南芥AGL16的sgRNA,同时利用农杆菌介导的浸花法将完整编辑载体转化野生型拟南芥,创制了拟南芥agl16突变体并进行抗旱性鉴定。结果表明：(1)利用CLCrV介导的VIGE系统筛选获得2个能靶向敲除AGL16基因的sgRNA,同时构建AtU6 26∷AtAGL16 sgRNA1 35S∷Cas9 Ter p1300编辑载体转化野生型拟南芥Col 0,筛选获得靶位点缺失4 bp的agl16纯合突变体(AGL16: 4)。(2)抗旱表型性鉴定结果显示,干旱处理18 d后,大部分野生型植株干枯死亡,而突变体植株受胁迫的表型相对较轻;复水后,野生型和突变体植株的存活率分别为34.5%(10/29)和75%(27/36)。(3)与野生型相比,干旱胁迫下AGL16: 4纯合突变体植株叶片单位面积气孔数量减少、离体叶片失水率显著降低,但二者的单株种子量并没有发生明显的改变。研究认为,AGL16: 4纯合突变体的抗旱性较野生型明显增强,且种子量与野生型基本一致,表明AGL16基因可作为作物抗旱育种理想的候选靶基因;所获得的agl16突变体为后期从农作物中克隆的AGL16同源基因进行功能回补验证提供了有利的转基因受体材料。     

陆地棉干旱胁迫相关基因GhPR-10的克隆及表达分析

病程相关蛋白(pathogenesis-related proteins,PR)的产生与积累是植物体应对生物或非生物胁迫的主要特征之一,而病程相关蛋白10(PR-10)是这类蛋白家族中的重要成员。该研究在前期蛋白质组学分析的基础上,采用同源克隆法和RACE技术相结合,设计了一对引物,克隆了陆地棉"KK1543"干旱胁迫下差异表达的Gh PR-10。Gh PR-10基因具有一个432 bp的开放阅读框,编码144个氨基酸,预测分子量约为15.6 k D,等电点为4.90。氨基酸序列比对和同源性分析显示Gh PR-10蛋白与其他植物中的PR-10蛋白有较高的一致性,说明该基因在进化过程中是相当保守的。系统进化树分析显示,陆地棉Gh PR-10与海岛棉、雷蒙德氏棉中蛋白的亲缘关系最近。为了研究不同胁迫条件和不同组织器官该基因的表达情况,采用荧光定量PCR技术,研究表明在15%PEG胁迫下,Gh PR-10在根中同时期的表达量大部分都比在茎和叶同时期的表达量要高;Gh PR-10的表达量在3种胁迫下变化趋势整体相似,且都呈现上调表达,干旱和盐胁迫下该基因的表达量在24 h达到最高,4℃低温胁迫下该基因在12 h达到最高。上述实验表明,Gh PR-10基因可能参与棉花防御逆境胁迫机制,为进一步研究Gh PR-10基因功能奠定了一定的基础。