表观遗传学研究进展

表观遗传学是在基因组DNA序列不发生变化的条件下,基因表达发生的改变也是可以遗传的,导致可遗传的表现型变化。表观遗传学主要包括DNA甲基化作用、组蛋白修饰作用、染色质重塑、遗传印记、随机染色体(X)失活及RNA世界等。与表观遗传学相关的疾病主要有肿瘤、心血管病、精神病和自身免疫系统性病等。现就表观遗传学与疾病进行综述。     

功能型分子标记(ISAP)的开发及评价

分子标记在图谱构建, QTL分析, 基因定位以及标记辅助育种中起着越来越重要的作用。研究者都期望一个分子标记位点代表一个特定的基因, 甚至与某种性状联系起来, 这样, 通过对某个分子标记的筛选即能对性状进行筛选, 此即功能型分子标记。而目前广泛使用的基于PCR基础的分子标记如RAPD、SSR、AFLP等或是扩增非编码区域, 或是随机在基因组中扩增, 得到的位点一般与目标性状基因距离较远,这使得分子标记在应用上与其目标有一定的偏差。研究建立了一种基于基因中内含子序列的功能型分子标记, 试图使标记位点与基因序列联系起来以达到其功能型的目的。它利用内含子剪接位置的保守一致序列作为其引物的核心序列,其上下游引物均为18 bp, 上下游引物间通过组合配对的方式作为扩增的引物对, 对真核生物的基因序列进行扩增。为了验证ISAP的功能性, 研究设计了17条引物(9条上游引物, 8条下游引物, 共计72个引物组合)对棉花F2群体进行扩增并构建遗传连锁图谱, 其中67个显示了多态性, 共得到212个位点。我们用此212个位点连同164个SRAP位点构建了一张包含276个位点的遗传连锁图谱, ISAP标记在整个连锁群中分布比较均匀,部分区域呈现标记高饱和现象, 可能为编码序列富集区。另外对20个片段进行测序的结果表明, 85％的序列显示了与已公布EST序列的同源性, 说明扩增是跨越了外显子进行的, 得到的序列与表达序列紧密连锁。结果显示, ISAP标记是简单, 可靠, 具有较高多态性, 并且扩增基因区域的一种功能型分子标记。同时, 还使用ISAP标记对其他植物进行了扩增, 取得了良好的效果。     

植物叶绿素缺失突变体分子机制研究进展

植物叶绿素缺失突变体在自然界中广泛存在,是研究叶绿素形成和叶绿体发育等代谢途径的良好材料.该文主要从分子层面上阐述了叶绿素缺失突变体产生的原因,如叶绿素合成受阻、叶绿体光合蛋白合成或输入受阻、叶绿体RNA转录物未被编辑、过量光损伤和卟啉循环各物质之间的相互抑制,并归纳了近年来鉴定出来的一些叶绿素缺失突变基因,简要介绍了叶绿素和叶绿体之间的关系以及叶绿素缺失突变体的应用.     

Class Ⅲ过氧化物酶在植物中的作用及其研究进展

过氧化物酶广泛存在于各种有机体中,根据其结构和功能可分为不同的类型,其中ClassⅢ过氧化物酶是植物体内特有的一个多基因家族.ClassⅢ过氧化物酶的功能多样,能够参与生长素的代谢、细胞壁的延伸和加厚、活性氧和活性氮的代谢以及植物的抗病作用等各种生理活动.目前对ClassⅢ过氧化物酶的940个物种中的6 000条序列都已经进行了注释,包括其存在的物种、组织类型以及细胞中的定位等.该文对国内外近年来有关ClassⅢ过氧化物酶的结构特征及其在植物体内的功能等进行综述.     

基于SSR标记的陆地棉早熟相关种质遗传多样性分析

丰富的遗传变异对于提高作物的环境适应性和遗传改良进度至关重要。为了解我国早熟陆地棉种质资源遗传多样性,本研究利用136对SSR引物对186份陆地棉材料(96份早熟陆地棉材料和90份中、晚熟陆地棉材料)进行了遗传多样性分析,共检测到等位基因变异355个,平均2.61个。在早熟棉材料中,有134对多态性SSR引物扩增出341个条带,平均2.54个;中、晚熟材料中有133对多态性SSR引物,扩增出345个条带,平均2.59个。早熟棉材料的位点多态性信息含量(PIC)、有效等位基因数(Ne)、基因型多样性(H')分别为0.684、3.994和1.361;中、晚熟棉材料的PIC、Ne、H'分别为0.668、3.852和1.343。早熟棉材料和中、晚熟棉材料的Jaccard相似性系数分别在0.349~0.935和0.270~0.907之间,平均为0.635、0.666。遗传相似性系数总体平均值接近,但早熟棉变化范围较中、晚熟棉小。用类平均法(UPGMA)进行聚类可将186份材料分成2个类群。总体上来看,供试材料遗传相似性系数较高,说明我国陆地棉早熟相关种质遗传基础狭窄。本研究结果为早熟棉育种亲本选配,早熟棉种质创新提供依据。     

陆地棉叶绿体铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与表达

以陆地棉‘CRI36＇的叶片为材料,使用RACE技术克隆到了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因。基因序列全长共1 043 bp,含有完整的开放阅读框。推导的氨基酸序列分析显示含有叶绿体信号肽,和已知植物的叶绿体Cu/Zn-SOD酶蛋白的氨基酸残基的同源性在66%～74%之间。基因的表达谱分析显示：棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因主要在叶片、茎中表达,根、花和下胚轴中没有检测到信号,即基因的表达主要在棉花的绿色组织。不同生育期的表达谱结果证实：该基因主要在苗期表达,以后表达逐渐减少。用pET-21a（＋）构建了原核表达载体,在大肠杆菌BL21（DE3）的表达结果显示：表达后得到一个29.0 kD的新蛋白,其分子量与预期目标一致。对SOD酶活性的分析证实,重组菌的酶活性显著增加,证明克隆的基因具有活性。     

棉花MADS-box蛋白基因(GhMADS-13)的克隆和表达分析

一组具有MADS-box结构域的转录因子在控制花器官的诱导与发育中起着重要作,以中棉所36(CCRI)均一化全长cDNA文库为基础,结合EST测序分析,分离获得一个棉花的MADS-box基因全长cDNA.该基因cDNA全长1 079 bp,包含一个732 bp的完整的开放阅读框,编码234个氨基酸,具有典型的MADS-box结构域和完整的K区,命名为GhMADS-13(GenBank:FJ409870).与拟南芥、葡萄等植物的AGL6类基因具有高度的同源性.实时定量RT-PCR分析表明,GhMADS-13在CCR136的花器官发育中早期表达量逐步增加,后期有下降趋势.推测GhMADS-13可能在开花诱导和花器官发育过程中起着重要作用.     

陆地棉超氧化物歧化酶基因的克隆与烟草转化

以陆地棉‘中棉所36’和烟草‘NC89’为材料,采用RT-PCR方法,从陆地棉中克隆到了Cu/Zn-SOD的cD-NA编码区,经植物表达载体pBI-SOD,导入根癌农杆菌LBA4404,对烟草叶片进行遗传转化,经卡那霉素筛选,获得正确的Cu/Zn-SOD的cDNA编码区,构建了转基因载体,并成功地获得2株转基因烟草;经PCR、Southern blotting和SOD酶活性等检测,证明Cu/Zn-SOD基因已经整合到烟草的基因组并表达。本试验结果为转基因棉花的进一步研究奠定了基础。     

短季棉早熟性的遗传效应及其与环境互作研究

以熟期不同的9个棉花品种为亲本,按部分双列杂交配制46个组合的F1、F2,在3个不同生态环境条件下,研究了7个早熟相关性状的遗传效应及其与环境互作。结果表明:短季棉7个早熟相关性状的遗传均以加性效应为主,同时存在着显性效应,对于播种-现蕾、播种-开花和现蕾-开花还存在着上位性效应;短季棉各早熟性状的遗传效应与环境互作显著。生育期、播种-开花的狭义遗传率均较高,分别为66.1%和49.1%,且与环境互作效应较小,而果枝始节和播种-现蕾的遗传率最低,分别为19.8%和18.8%,且与环境互作达到极显著水平,现蕾-开花、开花-吐絮和株高这3个性状的遗传率及其与环境互作居中。由此说明:早熟性的遗传受环境影响较大,在生态条件差异较大的育种地点,以果枝始节和播种-现蕾作为早熟性指标进行异地选择是不可靠的,而以生育期、开花期为早熟性选择指标是比较可行的。     

植物蛋白质组学技术研究进展

蛋白质组学被认为是后基因组研究中的最主要部分.与基因组学相比较,蛋白质组学的研究内容更为复杂,同时也更为直观地揭示生命过程.近年来新的蛋白质组学研究技术层出不穷,极大地推动了生命科学的研究进展.简要介绍了蛋白质组学的概念、蛋白质组学的研究内容以及一些新的研究技术在植物中的应用等.