植物染色体微切割过程中细胞质DNA污染及其控制的研究

染色体微切割和微克隆已成为复杂基因组研究的有效途径,但是操作过程中的核外DNA的污染一直是令人担心的问题.通过研究植物染色体微切割(微分离)和微切割的染色体DNA 扩增过程中细胞质DNA的污染问题,表明目前常用的植物染色体微切割过程中,细胞质DNA的污染几乎难以避免,并提出了一个改进的降低细胞质DNA污染的方法,对如何控制细胞质DNA的污染进行了详细的讨论.     

小麦叶绿体基因组定点整合表达载体的构建

从小麦中分别克隆了包括rbcL基因3′端部分和完整的psaI、ycf4基因的DNA片段.利用克隆到的DNA片段作为同源重组片段、烟草叶绿体16S rRNA基因的启动子Prrn和PsbA基因的终止子PsbA3′控制筛选标记基因aadA和报告基因gfp的转录,构建了小麦叶绿体基因组定点整合表达载体pRAGY. 用该载体转化大肠杆菌,在激光扫描共聚焦显微镜下,检测到了gfp基因成功表达的产物被激发出的强烈的绿色荧光.     

定点整合抗虫基因到油菜叶绿体基因组并获得转基因植株

以基因枪法进行了油菜叶绿体基因组的定点转化,载体pNRAB携带抗壮观霉素的筛选标记基因aadA和抗虫基因cry1Aα10,基因的两侧被添加了可用于同源重组的叶绿体DNA序列,基因枪轰击过的油菜子叶柄经植株再生和壮观霉素筛选,获得了36株抗性植株,PCR检测和Southern杂交显示,其中4株的叶绿体基因组已被转化,外源基因已被定点整合进叶绿体基因组的rps7和ndhB基因之间。用转基因植株的叶片饲喂二龄小菜蛾,1周后幼虫死亡率达33%-47%,存活幼虫的生长明显减慢,转基因油菜的叶片受害较轻。     

用分子标记研究禾本科赖草属植物可溶性碳水化合物、色素积累和生长特性之间的遗传相关性

在低温条件下,冷季草的可溶性碳水化合物通常与紫色素的积累、生长的缓慢性及对寒冷的适应性具有相关性.Vrn-1基因对一年生冬性禾本科物种的春化、生长和可溶性碳水化合物的积累有重要作用.本研究以Leymus cinereus×L. triticoides的杂种F1开放授粉获得的F2群体为材料,用204个未定位的AFLP分子标记和几个基因组特定的与 vrn-1相连锁的DNA标记检测了控制可溶性碳水化合物的积累、紫色素的积累和生长特性等几个数量性状的QTL.根据生长特性和适应性可将 Leymus cinereus和L. triticoides区分开来.研究表明可溶性碳水化合物与紫色素的积累呈正相关,而且有关基因对这两种性状具有多效性.与之相类似,分蘖、叶发育、叶生长、草被剪后的再生长和地下茎的蔓延性这些性状之间也呈正相关,控制这些性状的基因具有多效性.但是可溶性碳水化合物的积累与生长的缓慢性无相关性.有几个分子标记包括与vrn-Xm1 邻近的一个分子标记对叶可溶性碳水化合物的浓度和低温生长具有正效应.而与vrn-Ns1邻近的一个DNA标记对分蘖具有更加特别的效应.我们推测vrn-1对多年生赖草低温下叶可溶性碳水化合物的积累及生长习性具有数量效应.发现几个DNA标记对可溶性碳水化合物的积累及多个生长特性有较强的作用.研究结果暗示在赖草中紫色素的积累可作为可溶性碳水化合物积累的形态标记.     

玉米单染色体的分离和体外扩增

建立了玉米单染色体的分离及体外扩增的方法。取95％乙醇固定后经果胶酶和纤维酶酶解的根尖制备染色体标本,用自制的微细玻璃针在倒置显微镜下挑取目的染色体。染色体DNA经Sau3A酶切后与人工合成的Sau3A连接接头连接,经两次PCR扩增获得足以用于构建单染色体DNA文库的扩增产物。片段大小为0．3～5kb,多数为0．5～3．5kb．与前人研究方法相比,所需底物量少（只需1条染色体）,扩增片段大,为植物中小型染色体分离、体外扩增进而进行单染色体DNA文库构建奠定了基础。     

油菜育种行业创新动态与发展趋势

油菜是我国重要的油料作物,常年种植面积约1亿亩,每年可生产约450万t菜籽油,占国内植物油总消费量的19.7%。与发达国家相比,我国油菜产业主要问题是产量低、品质差,年进口油菜籽约500万t。油菜基因组测序的完成,极大地推动了油菜育种行业的科研工作。据统计(Web of Science检索),2017年与油菜育种相关的SCI论文共有728篇,其中完全由中国学者完成的181篇,与其他国家合作完成的62篇,合计约占全世界的33.38%,但高水平论文数量还有待提高。2017年的研究进展主要集中在油菜籽含油量及品质、油菜籽产量、基因组驯化、雄性不育、非生物胁迫及抗病育种等方面。这些成果将积极地推动油菜育种产业的高产、优质及多元化发展,为我国油菜分子设计育种的实现提供了重要的理论基础。     

牵牛属质体DNA的父系遗传

利用限制性片段长度多态性（ＲＦＬＰ）技术研究了牵牛属（Ｐｈａｒｂｉｔｉｓ）植物质体ＤＮＡ 的遗传方式。结果表明,在牵牛（Ｐ． ｎｉｌ）×大花牵牛（Ｐ． ｌｉｍｂａｔａ）和大花牵牛×牵牛中,质体ＤＮＡ 为父系遗传。在大花牵牛×牵牛中,质体ＤＮＡ还有可能为双亲遗传。研究证明牵牛属为被子植物中具有质体父系遗传方式的第三个属。牵牛属质体父系遗传机制尚不清楚,作者认为母系质体及其ＤＮＡ 在受精后的释稀、排除和／或降解可能是质体父系遗传的基础     

黑麦1R染色体的显微分离与回收

建立了利用显微操作技术分离植物单个染色体的方法。以黑麦(Secale cereale L.)为材料,以其标准染色体组型图为依据,识别出黑麦含抗病基因的1R染色体。经显微操作,将单条1R染色体放入Ep-pendorf管中。研究表明,用α-溴奈饱和液对细胞进行预处理,可快速鉴别出黑麦1R染色体。采用去壁低渗制片技术,可明显地改善显微分离单染色体的条件。     

用分子标记研究禾本科赖草属植物可溶性碳水化合物、色素积累和生长特性之间的遗传相关性

在低温条件下 ,冷季草的可溶性碳水化合物通常与紫色素的积累、生长的缓慢性及对寒冷的适应性具有相关性。Vrn_1基因对一年生冬性禾本科物种的春化、生长和可溶性碳水化合物的积累有重要作用。本研究以Ley muscinereus×L .triticoides的杂种F1开放授粉获得的F2 群体为材料 ,用 2 0 4个未定位的AFLP分子标记和几个基因组特定的与vrn_1相连锁的DNA标记检测了控制可溶性碳水化合物的积累、紫色素的积累和生长特性等几个数量性状的QTL。根据生长特性和适应性可将Leymuscinereus和L .triticoides区分开来。研究表明可溶性碳水化合物与紫色素的积累呈正相关 ,而且有关基因对这两种性状具有多效性。与之相类似 ,分蘖、叶发育、叶生长、草被剪后的再生长和地下茎的蔓延性这些性状之间也呈正相关 ,控制这些性状的基因具有多效性。但是可溶性碳水化合物的积累与生长的缓慢性无相关性。有几个分子标记包括与vrn_Xm1邻近的一个分子标记对叶可溶性碳水化合物的浓度和低温生长具有正效应。而与vrn_Ns1邻近的一个DNA标记对分蘖具有更加特别的效应。我们推测vrn_1对多年生赖草低温下叶可溶性碳水化合物的积累及生长习性具有数量效应。发现几个DNA标记对可溶性碳水化合物的积累及多个生长特性有较强的作用。研究结果暗示     

打碗花（旋花科）受精前和受精后的卵器和中央细胞的超微结构

观察了受精前打碗花（ＣａｌｙｓｔｅｇｉａｈｅｄｅｒａｃｅａＷａｌ．）成熟胚囊的超微结构及在受精后的变化，并描述了卵细胞、助细胞与中央细胞在胚囊中部位结构上的关系。证明它们之间的界壁大部分只具质膜，表现与被子植物的大多数在受精的靶区缺少壁相似的特征。在超微结构上，雌性生殖单位各组成细胞除具一般的特征外，还表现有一些不寻常的特点：卵细胞核位于合点端的大液泡之上，细胞质中含多聚核糖体；中央细胞不仅在向珠心的一面具壁内突，而且在向助细胞一面也具内突。这些特点可能与其受精周期短和缺少反足细胞相关。作者提出了把打碗花雌性生殖单位作为一个结构与功能相适应的结构，以保证成功的受精的结论。