胡杨无性系幼苗响应盐胁迫的miRNA表达差异研究

植物miRNA在调控基因表达、细胞周期、生物体发育、抗逆等方面起重要作用。为研究胡杨(Populus euphratica Oliv.)的耐盐机制,以1年生胡杨无性系幼苗为材料,构建具有空间代表性的盐胁迫胡杨cDNA文库,利用二代测序技术测定NaCl胁迫下和正常培养条件下胡杨叶和根miRNA表达情况。结果表明,不同的miRNA之间表达量存在明显差异,表达丰度最高的miRNA有miR156、miR157、miR165、miR166和miR167等,合计占总表达量的90%以上。胡杨根部存在特异表达的miRNA,在整个耐盐调控机制中发挥着生理调节、分子调控和信号传导等极为重要的作用。盐处理样品中发现大量响应盐胁迫的miRNA,对这些转录因子进行靶基因预测和注释后,发现很多盐胁迫响应的miRNA与NAC和SPL等重要转录因子家族相关,与前人的结论一致,另外还发现许多miRNA的调控对象是ATP酶和激素响应因子。     

一种优化的胡杨高效多重 (12重) SSR体系

微卫星多重PCR方法是一种非常经济并且高通量的基因分型技术。本研究在耐干旱、盐碱的胡杨（Populus euphratica）中开发出一套荧光标记的12重微卫星工作体系。该体系包含12条表达序列标签微卫星（EST SSR）引物,其中3条设计于NCBI,另外9条设计于二代的转录组序列。利用该多重微卫星体系可在单一的PCR反应体系中成功扩增出12条表达序列标签的微卫星短序列片段,并在胡杨的3个自然居群96个个体中对该体系进行了验证,结果显示该体系具有很高的稳定性及多样性。同时,在杨属的5个派7个种中对其通用性进行了检验,显示这些引物具有很高的通用性,成功扩增率为79%。本研究中提供的12重多重PCR结合本实验已经公开发表的2个8重体系对揭示胡杨及其他杨树的进化历史具有重要的作用。最后,本研究认为引物的选择,扩增效率,哑等位基因的检测是多重体系开发过程中最为关键的步骤。     

美洲黑杨抗黑斑病基因的RAPD标记筛选和连锁分析

以美洲黑杨（Populus deltoides Bartr.cv.“Lux”(I-69/55)）为母本,欧美杨（P.euramericana cv.I-45）为父本得到的F1为材料,其中I-69对黑斑病表现为高度抗病,I-45为高度感病。利用分离群体混合分析（bulked segregrants analysis,BSA）技术建立两个DNA池（感病池和抗病池）,筛选出了与抗黑斑病性状基因相连锁的RAPD标记:OPAI17―1550、OPAI13―900。利用选择性基因型分析法进行标记―抗黑斑病基因连锁分析,两标记与抗黑斑病基因遗传距离分别为29.9cM和37.4cM。 Identification of Markers Linked to Resistance Locus of Marssonina Leaf Spot in Poplars by Bulked Segregant Analysis(BSA) ZHANG Bo1,HUANG Min-ren1,ZHUGE Qiang1,HAN Zheng-min1,YIN Tong-ming1,PAN Hui-xin1,ZHU Li-huang2,WU Rong-ling3,WANG ming-xiu１ 1.The Key Laboratory of Forest Tree Genetic Engineering,Nanjing Forestry University,Nanjing,210037,China; 2.The Institute of Genetics and Developmental Biology,Chinese Academy of Science,Beijing 100101,China; 3.Department of Statistics,University of Florida,Gainesville,Florida 32611,USA Abstract:DNA markers linked to resistance locus of Marssonina leaf spot in poplars were found by bulked segregant analysis(BSA).The bulks consisted of individual with a extreme phenotype taken from a population of 91 F1 clones,which is a progeny of Populus deltoides Bartr.cv.“Lux”(I-69/55)(Resistance) and P.euramericana cv.I-45(Susceptible).Out of 114 RAPD primers,four markers showed polymorphisms between the resistance-bulk and the susceptible-bulk.By using selective genotype linkage analysis,OPAI17-1550 and OPAI13-900 were found linked to the resistance locus.The genetic distances between the two markers and the resistance locus were 29.9cM and 37.4cM,respectively. Key words：BSA; RAPD; selective genotype analysis; Marssonina leaf spot     

GWAS研究大肠杆菌和金黄色葡萄球菌种间互作进化机制

【目的】通过实验室培养模拟自然环境微生物相互作用,进而找到影响细菌基因型和表型的基因。【方法】将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在实验室条件下进行单独培养和两两混合培养并连续转接,通过得到的数量表型与最大生长速率表型做全基因组关联分析(GWAS),对得到的与表型相关的SNP进行注释与分析。【结果】162个SNP位点影响到大肠杆菌原始菌株与共培养菌株的生长,36个SNP位点影响大肠杆菌菌株在单独培养和共同培养的生长。总共有85个SNP位点影响金黄色葡萄球菌的原始菌株与单独培养。其中5个基因在之前文献中已有报道。对影响不同时间点细菌数量变化形状的SNP位点进行功能注释,大肠杆菌中有706个与生长性能相关。金黄色葡萄球菌中,129个和不同的生长性能相关。大肠杆菌SNP位点的13个基因在之前的研究中已有报道。【结论】混合培养和单独培养都检测到与生长相关的显著基因,本研究表明了GWAS在研究细菌互作进化机制方面的潜力。     

色季拉山不同海拔高度的藏川杨种群遗传多样性的研究

为研究青藏高原海拔变化与藏川杨遗传多样性和群体遗传结构的关系,以青藏高原东南部色季拉山分布的藏川杨群体为材料,用24对微卫星标记对其进行遗传分析。在469个个体中共检测到126个等位基因,每个位点的平均等位基因数(Na)为5.25;多态性位点百分率(PPL)为100%,期望杂合度(He)在高、低海拔的群体中都处于较高水平,分别为0.48和0.49;分子方差分析(AMOVA)的结果表明,种群间分化占总变异的6.38%,遗传变异主要集中在群体内不同个体之间;基因分化系数(FST)为0.02,也证实群体分化处于较低水平,而检测到群体间的基因流动(Nm)处于较高水平,为9.89。上述结果表明,海拔因素未对生长在色季拉山高低海拔的藏川杨群体造成地理隔离,从而产生种群分化;在此地区藏川杨遗传背景一致,藏川杨种质资源的保存无需考虑海拔的差异。本研究结果为研究高海拔适应机制材料的选择提供了很大的便利,并为藏川杨的可持续利用与保护提供了一定的理论依据。     

一种优化的胡杨高效多重（12重）SSR体系

微卫星多重PCR方法是一种非常经济并且高通量的基因分型技术。本研究在耐干旱、盐碱的胡杨（Populus euphratica）中开发出一套荧光标记的12重微卫星工作体系。该体系包含12条表达序列标签微卫星（EST-SSR）引物,其中3条设计于NCBI,另外9条设计于二代的转录组序列。利用该多重微卫星体系可在单一的PCR反应体系中成功扩增出12条表达序列标签的微卫星短序列片段。并在胡杨的3个自然居群96个个体中对该体系进行了验证,结果显示该体系具有很高的稳定性及多样性。同时,在杨属的5个派7个种中对其通用性进行了检验,显示这些引物具有很高的通用性,成功扩增率为79％。本研究中提供的12重多重PCR结合本实验已经公开发表的2个8重体系对揭示胡杨及其他杨树的进化历史具有重要的作用。最后,本研究认为引物的选择,扩增效率,哑等位基因的检测是多重体系开发过程中最为关键的步骤。     

WIND转录因子在植物响应伤口胁迫和器官生长发育中的研究进展*

伤口诱导的去分化因子(WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION,WIND)是AP2/ERF家族成员之一。植物AP2/ERF (APETALA2/ETHYLENE RESPONSE FACTOR)是一个庞大的转录因子基因家族,存在于所有的植物中。目前大部分关于WIND转录因子的研究都局限在模式植物拟南芥中,在其他植物中鲜有研究。总结了近年来WIND基因在植物伤口信号响应、愈伤组织形成、植物生长和代谢及表观遗传调控中的作用,为后续进一步探究该基因的功能及其应用提供理论基础。     

胡杨WINDs基因克隆及功能初步分析*

目的: WIND(WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION),是属于ERF/AP2 (ETHYLENE RESPONSE FACTOR/ APETALA 2)家族的一种重要转录因子,该类基因最早被发现在拟南芥中可以与乙烯响应元件GCC-BOX和脱水响应元件DRE结合,响应干旱信号和调节乙烯水平。最近的研究发现WIND基因在植物伤口信号回应、愈伤组织形成及不定芽的产生过程中也发挥了关键作用。已有的研究阐述了WIND基因在拟南芥中控制愈伤组织形成及不定芽再生的机制,但其在木本植物中的功能尚不明确,将探究WIND基因在胡杨中与伤口信号响应及不定芽再生相关的功能,同时为在分子水平上解决胡杨再生问题提供理论依据。方法: 采用基因克隆、qRT-PCR、转基因表型分析等方法研究WIND基因在胡杨外植体伤口响应和再生不定芽过程中的作用。结果: 克隆胡杨WIND家族中的基因PeWIND1和PeWIND2,发现其编码区序列长度分别为1 050 bp和1 032 bp,编码349个和343个氨基酸,亚细胞定位均在细胞核中。组织特异性分析显示PeWIND1和PeWIND2在胡杨根、茎、叶、愈伤组织中均有表达,且在愈伤组织中表达量最高。时间表达特异性显示,在经伤口刺激后的24 h内,PeWIND1和PeWIND2基因均呈现先升高后降低的表达趋势,且均在伤口刺激后1 h达到表达量峰值。转基因植株表型统计发现,过表达PeWIND1和PeWIND2基因后转基因植株不定芽再生能力增强。结论: 在胡杨叶片有伤口刺激后,PeWIND1和PeWIND2响应伤口信号,表达量先升高后降低,PeWIND1和PeWIND2能够促进杨树茎段再生不定芽。     

多维功能作图在胡杨幼苗生长QTL的应用

功能作图框架能够表征复杂动态性状背后的数量性状位点(Quantitative trait locus, QTL)或核苷酸。此前,功能作图广泛应用于单个性状或两个性状的QTL定位当中,多个相关性状功能作图的研究相对匮乏。本研究通过对SAD(Structured antedependence)模型进一步推导,得到在多个性状时用于拟合时间相关协方差矩阵的结构化模型,并使用胡杨(Populus euphratica Oliv.)340个F₁代群体的4个生长相关性状以及模拟实验对多维功能作图模型进行测试。结果显示,共定位出173个显著位点,分布于除4、9、10、15、16以外的染色体。功能注释涉及参与叶绿体早期发育、生长素横向运输、提高植物非生物胁迫耐受性以及作为跨膜运输系统开关等生物学过程的32个基因。     

利用RAPD标记构建美洲黑杨×欧美分子标记连锁图谱

本文利用RAPD标记和美洲黑杨(Populus deltoides)×欧美杨(P.euramericana)的F1群体,构建了美洲黑杨×欧美杨的分子标记连锁图谱。实验过程中对1040个寡核苷酸随机引物进行了重复筛选,共选出127个引物用于作图群体(包括双亲共92个无性系)的随机扩增,这127个引物产生229个多态基因座,其中符合“拟测交”1∶1分离的有214个。利用多点连锁分析,形成19个连锁群及6个三连体和14个连锁对。由19个连锁群构成的图谱含标记129个,总图距为1914.2cM,覆盖杨树基因组约73.62％。标记间的平均间距为14.84cM。本研究获得了中等密度的美洲黑杨×欧美杨的一个连锁框架。 Abstract:A molecular linkage map was constructed for the parents of a P.deltoides × P.euramericana F1 family based on random amplified polymorphic DNA(RAPD)markers.A set of 1040 random oligonucleotide primers were screened and 127 primers were selected to generate RAPD markers within a sample of 90 F1 progenies.A total of 229 segregating loci were identified.Among the 229 loci,15 loci were found distorted from the normal 1∶1 ratio.Using multiple analysis,the 214 markers formed 19 main Linkage groups (including 129 markers)and b triples and 14 pairs.The resulting Linkage map of Populus deltoides × P.euramericana (including 129 markers)spanned 1914.2cM(73.62％ coverage of genome length)with an average distance of 14.84cM between markers.