玉米SAUR基因家族的鉴定与生物信息学分析

为研究玉米早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究采用全基因组信息鉴定出91个玉米SAUR基因,命名为ZmSAUR。SAUR家族成员基因结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析表明,SAUR基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中2号染色体上数量最多为22个,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。SAUR基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的Rna DNA结构,SAUR蛋白的3D结构含有3个α螺旋和3个β折叠。根据多物种SAUR蛋白进化树分析将其分为9个分支,并分析发现玉米与物种相近的谷子聚在一起。这些信息为玉米SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

燕麦分子育种研究进展

燕麦是一种主要生长在温带冷凉地区的粮饲兼用作物,近年来燕麦的营养价值和降低胆固醇特性的发现使人们认识到燕麦及其制品是一种健康食品,促进了燕麦产业发展,对燕麦品种培育提出了更高要求。在此背景下,现代生物技术与常规育种技术结合是满足这一需求的重要途经。本文综述了国内外燕麦分子育种方面的研究进展:(1)我国燕麦种质资源的收集与遗传多样性研究。我国的燕麦种质资源收集工作起始于20世纪50年代,迄今收集并保存了5282份燕麦种质资源。对这些资源的遗传多样性分析研究表明,国内的燕麦种质资源中内蒙古和山西的资源多样性最高;(2)利用各种分子标记构建燕麦遗传连锁图谱研究;(3)一些重要农艺性状的QTL定位研究以及全基因组关联分析研究。包括产量、含油量、β-葡聚糖含量、蛋白质含量、抽穗期、抗病基因、抗冻性等重要农艺性状;(4)标记辅助基因组选择技术在燕麦中的应用;(5)燕麦遗传工程育种研究进展。同时,本文将国内的主要研究进展与国外相关的最新研究成果进行了比较,并对当前分子育种中存在的问题及今后的研究方向进行了探讨,希望能为今后通过生物技术手段培育燕麦新品种提供一定的参考。     

外源基因在转基因玉米中的整合位点分析

玉米是我国第一大作物,在保障我国粮食安全中发挥重要作用。通过转基因技术培育具有抗病虫等性状的转基因玉米新品种,可有效减少产量损失。培育的转基因玉米需要鉴定外源基因整合位点,为转基因玉米的安全性评价提供重要依据。以一个抗虫转基因玉米事件IE34为材料,采用热不对称PCR(TAIL-PCR)和遗传定位方法,鉴定外源基因整合位点及旁侧序列。通过TAIL-PCR得到一段长度为776 bp的玉米基因组序列。分别在旁侧序列和外源基因上游序列设计特异性引物,建立了转基因玉米事件特异性的PCR鉴定方法。将旁侧序列在MaizeGDB中进行比对分析,发现此序列是重复序列而且存在于多条染色体上。构建转基因玉米IE34与自交系B73的F2代遗传分离群体,通过BSR-Seq方法确定外源基因整合在玉米第5染色体短臂2.32-2.70Mb区间内。通过精细定位将外源基因整合位点缩小在第5染色体2.35-2.61 Mb约260 kb的区间内。本研究结果表明,对于整合位点旁侧序列复杂的转基因事件,TAIL-PCR结合遗传定位方法能够有效鉴定外源基因的整合位点。     

玉米种质和新品种对腐霉茎腐病和镰孢穗腐病的抗性分析

玉米是我国最重要的农作物之一,腐霉茎腐病和镰孢穗腐病是玉米生产上的重要病害。2006-2012年期间,对1647份玉米种质进行了抗肿囊腐霉茎腐病和拟轮枝镰孢穗腐病鉴定,筛选出高抗茎腐病和穗腐病的种质分别为564份和27份,占鉴定总材料的34.2%和1.6%,抗性材料分别为209份和352份,占比为12.7%和21.4%,表明高抗肿囊腐霉茎腐病的资源较为丰富,高抗镰孢穗腐病的种质相对匮乏。其中,13份种质对2种病害均表现高抗,207份种质对2种病害均表现抗性或对其中一种表现高抗而另一种表现抗性。自交系中对肿囊腐霉茎腐病和拟轮枝镰孢穗腐病表现抗性以上(含HR和R)的种质分别占总鉴定种质的56.5%和23.6%,在农家种中分别为21.2%和21.4%,表明玉米自交系中的抗性资源较农家种丰富。2009-2013年期间参加国家玉米区试的品种中,对腐霉茎腐病表现高抗、抗性、中抗、感病和高感的品种分别占11.5%、11.9%、40.1%、17.6%和18.9%。2009-2011年间,中抗以上的育成品种所占比例呈现明显上升趋势,但2012-2013年间,中抗以上的品种所占比例呈下降趋势。     

国外绿豆种质资源农艺性状的遗传多样性分析

以来自15个国家和地区的352份绿豆种质资源为材料,评价其5个质量性状和10个数量性状的遗传变异水平。结果表明:除美国等5个不同地区的14份材料未正常开花结荚外,其余338份材料的农艺性状具丰富的遗传变异。其中质量性状中叶形和幼茎色的遗传多样性指数最高(0.69),数量性状中荚长(2.08)和百粒重(2.07)的最高。UPGMA聚类将338份参试材料分为6大类群,各类群有其独特的性状特征,其中第5类群早熟、矮秆、大粒,可为杂交育种亲本选配提供理想亲本。亚蔬(ARC-AVRDC)(泰国)、菲律宾、印度、印度尼西亚、韩国、美国和俄罗斯等7个不同地理区域材料间具有显著的遗传变异,其中俄罗斯的遗传多样性指数最高,韩国最低;印度尼西亚的生育期较短,主茎节数、单荚粒数、单株荚数和单株产量最高,属于早熟、大粒、高产的种质,可以为我国新品种的选育提供基础材料;UPGMA聚类可将这7个不同地理区域的材料划分为3类,其中印尼和韩国的材料各被划分为一类,其他5个国家聚为第Ⅲ类,群体间的性状表现与其地理来源有一定的关系。     

菜豆种质资源抗普通细菌性疫病鉴定

采用针刺叶片接种法、温室地面水层保湿方式,对146份普通菜豆种质资源进行抗普通细菌性疫病鉴定和评价,结果表明,该接种方法简便实用,保湿方式效果良好,鉴定结果准确;从146份普通菜豆种质中筛选出抗病种质(R)2份、中抗(MR)种质50份、感病(S)种质81份、高感种质(HS)13份。本研究表明针刺叶片接种、温室地面水层自然蒸发保持湿度可以作为大规模菜豆抗普通细菌性疫病鉴定的适宜方法。     

蛋白质胶内酶切技术研究进展

胶内酶切是蛋白质组研究中衔接电泳分离和质谱鉴定的重要环节,对最终的蛋白质定性和定量分析结果有显著的影响。该技术自1992年初步建立以来,一直处于不断完善中,出现了种类繁多的改进方案。为了更有效地利用胶内酶切技术,从凝胶脱色、杂质去除、蛋白酶切、肽段提取4个方面归纳整理了近年来蛋白质胶内酶切技术的主要研究进展。     

C_3植物的C_4光合途径

人类主要的粮食作物小麦、水稻、大豆等均为C_3植物,由于C_4光合途径显著优于C_3途径,因此,优化C_3作物拥有C_4光合途径特征的研究一直在探究中。综述了C_3植物的C_4光舍碳途径的发现、运行机制、诱发因素等,总结了改造C_3植物光合效率的方法并做了简单展望。     

水稻抗稻飞虱基因遗传与定位研究进展

褐飞虱(Nilaparvata lugens St(a)l)、白背飞虱(Sogatella furcifera Horvath)和灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallén)是水稻生产上的重要害虫,给我国水稻生产造成了严重的经济损失.培育和利用抗虫品种是防治稻飞虱经济有效的措施.抗性遗传和抗性基因研究是进行抗虫育种的基础.目前,有关水稻抗褐飞虱基因的遗传与定位研究取得了较大进展,包括21个主基因、50余个QTLs和许多褐飞虱抗性相关基因被发掘、定位与克隆,而白背飞虱和灰飞虱抗性基因尚有待进一步发掘和鉴定.此外,今后应加强稻飞虱抗性基因在生产上的应用.     

基于叶绿体基因多样性的中国水稻起源进化研究

针对目前亚洲栽培稻起源地和进化途径学说众多、分歧巨大的现状,本研究选择原产中国的98份亚洲栽培稻和125份普通野生稻为材料,对叶绿体中atpA序列、rps16内含子序列、trnP-rpl33间隔区、trnG-trnfM序列、trnT-trnL间隔区序列的五段高突变序列进行测序,利用生物信息学方法进行比对分析,绘制Network网络图,构建系统发育树。结果表明,普通野生稻的Indel和SNP数目均比亚洲栽培稻多,序列多样性丰富;基于单倍型的Network网络图和系统发育树可将所有参试材料归为3个类群,类群I主要为粳稻与普通野生稻,类群II主要为籼稻,类群III主要为普通野生稻,而类群II和类群III亲缘关系较近,提示粳、籼两个亚种可能由偏粳、偏籼的普通野生稻分别进化而来,支持二次起源学说;所有与亚洲栽培稻亲缘关系较近的普通野生稻均来源于华南地区,支持华南地区为我国亚洲栽培稻起源中心的论点。