粗山羊草CCT家族基因序列分析及激素响应

开花是植物生长发育的重要过程。CCT家族基因在植物中广泛存在, 参与植物花期的调控过程。该文从粗山羊草(Aegilops tauschii)全基因组中分离出26个CCT基因, 它们分布于7对染色体上, 按照排列顺序将其命名为AetCCT1-26。AetCCT蛋白分子量介于14.9 kDa (AetCCT3)-83.2 kDa (AetCCT12)之间, 其中有25个蛋白包含完整的CCT保守结构域。系统发育分析显示, 12对粗山羊草/乌拉尔图小麦(Triticum urartu) CCT蛋白和9对粗山羊草/水稻(Oryza sativa) CCT蛋白为直系同源蛋白。通过公共数据的数字表达分析表明, AetCCT具有组织特异性和组成型2种表达形式, 其中AetCCT3、AetCCT4、AetCCT7及AetCCT9等9个基因在大部分组织中都有表达, 而AetCCT15、AetCCT21和AetCCT25等基因分别在种子、叶和根等少数组织中特异表达。AetCCT家族可以响应不同外源激素, 施用激素24小时和72小时后各成员对激素响应整体表现一致, 但不同成员对于不同激素的响应存在差异, 表明该家族成员在功能和行使方式等方面具有一定的多样性, 可能参与不同生长发育过程。光照条件影响AetCCT的表达, 说明光照和春化作用是影响与调控该家族基因表达的重要因素。研究结果有助于探索小麦(T. aestivum)进化、驯化和演变的规律, 以及认识重要农艺性状的形成与互作网络。     

四倍体谷子细胞学鉴定及不同倍性谷子孕穗期光合因子日响应差异分析

从形态学方面对谷子栽培种晋谷21号及其四倍体诱变株系进行了比较并从细胞学和解剖学两方面对四倍体株系进行了倍性鉴定。在此基础上,笔者从谷子生理生化表观特征差异作为切入点,研究了不同倍性谷子孕穗期叶片中叶绿素及氮含量差异及各自光合因子日响应特性。结果表明:相较其二倍体对照株,四倍体谷子旗叶宽度增加6.11%,叶形指数由11.82减小到9.25,主茎直径增加13.04%,主穗直径减小5.39%,千粒重增加46.16%,旗叶长度减小17.01%,主茎长度减小23.29%,主穗长度减小5.45,单株主穗重减小24.42%,主穗粒重减小62.47%,结实率减小46.66%。显微扫描结果证明,四倍体谷子花药增大,花粉粒增大、部分干瘪,子房多数呈椭球状,柱头皱缩,不育或不实,生育期延长,种子萌发率低,孕穗期谷子氮吸收和同化能力减弱,叶绿素合成量减少。相较其同源四倍体,在光量子通量密度一定的前提下二倍体谷子外部微环境及其自身相关各光合因子彼此间效应与互作更为敏感。四倍体不育程度高,灌浆不充分,同化产物"库"-"源"失衡是谷子同源四倍体谷子孕穗期净光合速率较低的主要内因。四倍体谷子的表型及相关生理机制的变化是基因组组分之间以及核质基因组之间相容性水平的体现,并存在选择压力下的再平衡过程。     

高粱SbSBP17基因的克隆及表达分析

SBP box(Squamosa promoter Binding Protein box)蛋白是绿色植物中特有的一类转录因子,其功能涉及植物叶片发育、胚胎发生、间隔期长度、营养到生殖生长的更替、育性维持等生长发育的重要过程。该研究以高粱材料BTx623花序总RNA为模板进行RT PCR,克隆了高粱SbSBP17基因,并对其进行了系统进化及半定量PCR表达分析,为进一步研究SbSBP17基因的生物学功能奠定基础。结果表明：SbSBP17含有2个内含子和3个外显子,编码1个444氨基酸的蛋白质,在其195~269 aa区域含有一个典型的SBP box结构域;系统进化分析表明,18个SBP17蛋白可分为三组,第Ⅰ和Ⅱ组只有单子叶植物基因,而第Ⅲ组只有双子叶植物基因,SbSBP17与玉米PWZ17260.1亲缘关系最近;启动子顺式作用元件分析显示,SbSBP17启动子含有细胞周期调控元件MSA like、分生组织发育调控相关元件CAT box和组织特异性表达元件RY element等。基因表达分析显示,SbSBP17是花序特异性表达基因,随着花序发育(长度增加),SbSBP17基因表达量逐渐增高,当花序长至10 cm时基因表达量达到峰值,约是花序长度最小点(≤2 cm)时的40倍,随后表达量逐渐降低,并于花序长度20 cm时显著降低50%以上。研究推测,随着高粱花序进一步发育,SbSBP17基因的表达量可能逐渐降低,最终消失。     

高粱抗旱性鉴定方法及相关QTL定位研究进展

高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]是世界上重要的粮食、饲料、纤维和能源作物之一,因其根系发达、叶片蜡质层厚密、渗透调节能力强、光合效率高等特点,在干旱条件下具有很强的适应性。因此,高粱在气候变化、水资源短缺和满足世界粮食需求等方面发挥着重要的作用。干旱是制约世界农业生产的主要逆境因素之一,如何解决高粱在干旱条件下的产量问题仍然是育种工作者面临的巨大挑战。为了给高粱抗旱育种提供参考,本文综述了高粱抗旱性的鉴定方法、鉴定指标和优异抗旱种质资源,以及高粱花前抗旱和花后抗旱相关性状QTL定位的研究进展,并对高粱抗旱性研究的发展趋势提出了展望。认为应建立规模化高粱种质资源抗旱鉴定体系、选择合适的全生育期自然鉴定地点,筛选抗旱种质资源;利用高通量测序技术,高效挖掘高粱抗旱性基因;建立高粱遗传转化体系、运用基因编辑等生物技术,加快高粱抗旱育种进程。