利用RNA-seq技术分析淹水胁迫下转BnERF拟南芥差异表达基因

为探究淹水胁迫下BnERF调节的耐淹防御相关途径,应用RNA-seq技术,对淹水6小时后的拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(WT)和转BnERF株系(E33)幼苗进行基因表达分析。结果表明,淹水3天后,E33表现出较强的耐淹性,地上部生长状况和根系发育均明显强于野生型。E33幼苗未淹水处理时相对于野生型单独上调的基因有9个,4个为膜结合蛋白,其中2个参与MAPK级联途径,其它5个参与氧化胁迫及水分调节途径;与未淹水野生型相比,无论是未淹水处理还是淹水6小时后的E33幼苗中缺氧响应、抗氧化防护及细胞、器官发育相关基因的表达量均上调。另外,淹水6小时后E33的差异基因并未完全覆盖淹水6小时后野生型的差异基因;E33幼苗中缺氧响应、氧化胁迫响应、能量的产生与转变、乙醇代谢途径中的基因以及乙烯响应因子基因的表达量都明显高于野生型。上述结果表明,BnERF直接或间接调节植物的淹水胁迫相关生理代谢途径,参与淹水胁迫的防御过程。     

应用重组自交系群体定位大豆抗虫QTL

以大豆组合科丰1号×南农1138-2衍生的重组自交系(RIL)群体为材料构建遗传连锁图谱, 利用软件 Cartographer V.2.5 采用复合区间作图法检测定位大豆抗虫QTL。以斜纹夜蛾幼虫重为抗性指标, 检测到 1 个与抗虫性有关的 QTL, 位于G20-O连锁群上, 其端距离为31.91 cM, 加性效应估计值为0.0408, 对性状变异的解释率为 11.74％; 以蛹重为抗性指标, 检测到 2 个与抗虫性有关的 QTL, 分别位于G8-D1b+W和G17-L连锁群上, 其端距离分别为 14.71 cM和0.01 cM, 加性效应估计值分别为-0.0139和0.0103, 对性状变异的解释率分别为 11.30％和6.36％。     

应用基因芯片分析甘蓝型油菜柱头特异表达基因

以甘蓝型油菜(Brassica napus)野生型(宁油10号)及其柱头授粉功能缺失突变体FS-M1为材料,使用油菜基因表达谱芯片筛选甘蓝型油菜柱头特异表达基因。在含有16 540个基因的油菜基因表达谱芯片中(43 803探针),获得了4 410条差异表达探针,选择部分差异表达基因进行实时定量PCR,所得结果与芯片检测结果相吻合。其中,野生型较FS-M1显著上调且获得209个功能注释的探针,对应198个基因,这些特异表达的基因主要富集在水解酶、转移酶、氧化还原酶和转录因子中;涉及较大的基因家族包括:细胞色素P450基因、GDSL脂肪酶/水解酶基因、ABC转运蛋白基因、myb转录因子基因、bHLH转录因子基因、过氧化物酶家族和受体激酶基因等。推测这些基因与甘蓝型油菜柱头发育及授粉功能有关。     

甘蓝型油菜雌性不育突变体FS-M1乳突细胞的细胞学观察

雌性不育突变体FS-M1是从甘蓝型油菜(Brassica napus)品种宁油10号中发现的.为了从细胞学角度研究FS-M1的雌性不育机理,利用荧光显微镜、扫描和透射电子显微镜观察分析了FS-M1柱头乳突细胞的授粉行为和超微结构.结果表明:花粉粒能在FS-M1乳突细胞上附着和萌发形成花粉管,但花粉管无法穿越柱头乳突细胞;开花后的FS-M1乳突细胞迅速衰退而呈干瘪萎蔫状,在衰退过程中,FS-M1柱头乳突细胞的细胞器数量减少,细胞液泡化明显,高尔基体、内质网和线粒体等一些细胞器结构被逐渐破坏.因此,推测FS-M1的雌性不育性是由于柱头乳突细胞发育异常造成的.     

甘蓝型油菜雌性不育突变体FS-M1乳突细胞的细胞学观察

雌性不育突变体FS-M₁是从甘蓝型油菜(Brassica napus)品种宁油10号中发现的。为了从细胞学角度研究FS-M₁的雌性不育机理, 利用荧光显微镜、扫描和透射电子显微镜观察分析了FS-M₁柱头乳突细胞的授粉行为和超微结构。结果表明: 花粉粒能在FS-M₁乳突细胞上附着和萌发形成花粉管, 但花粉管无法穿越柱头乳突细胞; 开花后的FS-M₁乳突细胞迅速衰退而呈干瘪萎蔫状, 在衰退过程中, FS-M₁柱头乳突细胞的细胞器数量减少, 细胞液泡化明显, 高尔基体、内质网和线粒体等一些细胞器结构被逐渐破坏。因此, 推测FS-M₁的雌性不育性是由于柱头乳突细胞发育异常造成的。     

不同海拔地区(南京和拉萨)种植的甘蓝型油菜的种子基因差异表达

分别在南京(海拔8.9m)和拉萨(海拔3658m)2个不同海拔地区种植甘蓝型油菜(Brassica napus)高油品系H105,该材料含油量在两地分别为(46.04±1.42)%和(53.09±1.35)%。利用拟南芥表达谱基因芯片检测两地种植的H105开花后30天种子基因的表达。以种植在南京的H105为对照,差异表达分析结果显示有421个差异表达的基因,其中229个基因表达下调,192个基因表达上调。这些基因按功能可初步分为代谢相关、运输相关、结合相关、转录相关、结构相关、发育相关、信号转导相关、其它相关及功能未知基因等几大类别。一些与光合成、糖代谢以及脂肪酸合成相关的重要基因,如叶绿素a-b结合蛋白基因家族、蔗糖合酶、丙酮酸激酶、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶、ATP-柠檬酸裂解酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、脂肪酸去饱和酶(FAD6和FAD7)基因等被鉴定为差异表达。研究结果初步揭示了相关基因的表达变化规律,为探讨油菜在不同海拔地区含油量差异的分子遗传机理提供了重要信息。     

不同海拔地区(南京和拉萨)种植的甘蓝型油菜的种子基因差异表达

分别在南京(海拔8.9 m)和拉萨(海拔3 658 m)2个不同海拔地区种植甘蓝型油菜(Brassica napus)高油品系H105, 该材料含油量在两地分别为(46.04±1.42)%和(53.09±1.35)%。利用拟南芥表达谱基因芯片检测两地种植的H105开花后30天种子基因的表达。以种植在南京的H105为对照, 差异表达分析结果显示有421个差异表达的基因, 其中229个基因表达下调, 192个基因表达上调。这些基因按功能可初步分为代谢相关、运输相关、结合相关、转录相关、结构相关、发育相关、信号转导相关、其它相关及功能未知基因等几大类别。一些与光合成、糖代谢以及脂肪酸合成相关的重要基因, 如叶绿素a-b结合蛋白基因家族、蔗糖合酶、丙酮酸激酶、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶、ATP-柠檬酸裂解酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、脂肪酸去饱和酶(FAD6和FAD7)基因等被鉴定为差异表达。研究结果初步揭示了相关基因的表达变化规律, 为探讨油菜在不同海拔地区含油量差异的分子遗传机理提供了重要信息。     

气象因子对油菜种子中油分积累的影响

选取2个甘蓝型油菜(Brassica napus)高油材料XZ37(含油量45.29%)和XZ366(含油量43.48%), 分别种植在南京、拉萨和西宁, 探讨种子发育过程中油分积累的差异, 并分析南京、拉萨和西宁3个地理生态环境下油菜花–角果期间的主要气象因子与种子油分之间的相关性及其对种子油分积累的影响。结果表明, 不同生态地区间种子中油分积累差异显著。在西宁种子油分快速积累始于开花后19天, 持续时长15天; 在南京种子油分快速积累始于开花后24天, 持续时长15天; 在拉萨种子油分快速积累始于开花后29天, 持续时间长达20天。研究显示, 日均温度、日均温差、日均降水量是影响甘蓝型油菜种子发育过程中油分积累的主要气候因子。不同地理生态地区, 影响油菜种子中油分积累的主要气候因子不同。日均温度是影响南京地区种子发育过程中油分积累的主要气候因子。该地区油菜开花后, 气温由低到高呈上升趋势, 成熟后期温度偏高, 不利于种子中油分积累。日均温差和日均降水量是影响拉萨和西宁两地种子油分积累的主要气候因子。两地种子发育过程中日均温差大, 种子中油分积累量大, 但由于拉萨日均降水量高于西宁, 日均温度偏低, 种子油分积累量低于西宁。因此, 在油菜种子发育过程中, 适宜的温度、较大的温差和较少的降水有利于种子积累油分, 并形成较高的含油量。