植物异源多倍体进化中基因表达的变化

多倍化是植物物种进化的主要动力, 异源多倍体植物在形成早期发生着快速的基因表达变化。本文概述了异源多倍体植物中基因表达变化的特点, 包括基因的沉默、激活和部分同源基因表达水平的变化, 探讨了基因表达变化的分子机制和生物学意义, 并对研究中的问题进行了分析和展望。     

野黄瓜与栽培黄瓜正反交异源四倍体序列消除的初步研究

不同分类群的异源多倍体在二倍化过程中, 正反交序列消除往往表现出不同特征, 暗示了在不同物种中, 核质互作在多倍体进化过程的作用不同。利用13对EcoRI-NN/MseI-NNN选择性引物, 对野黄瓜Cucumis hystrix (2n=24)与栽培黄瓜C. sativus (2n=14)的正反交F1、异源四倍体及二倍体亲本DNA进行AFLP分析。结果表明: 杂交后代基因组的杂合性诱发了F1与异源四倍体广泛的序列消除; 细胞质可能会影响部分亲本序列消除的频率, 但是正反交在序列消除频率上差异不显著, 并且在序列消除时间(均始于F1代)及消除类型上也表现出一致性, 表明核质互作并不是影响序列消除的主要因素; 实验还发现, 正反交不能影响序列的倾向性丢失, 染色体数少的黄瓜条带易发生丢失。     

野黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.)与3种不同基因型栽培黄瓜(C.sativus L)

野黄瓜(Cucum is hystrix,2n=24)为短日照植物,因其与栽培黄瓜(C.sativus,2n=14)花期不遇等杂交障碍的存在而使种间杂交难以顺利进行。对野黄瓜短光照处理40 d以上,使得两者花期相遇,成功地进行了野黄瓜与3种不同基因型栽培黄瓜(“二早子”、“长春密刺”和“NC4406”)的正反杂交,从中获得了3种杂交组合的幼胚。采用改良的方法对这3种基因型杂种胚进行胚胎拯救,再生频率达80%以上,其杂种的真实性通过植物学性状观察、体细胞染色体计数和天冬氨酸转氨酶(AAT)同工酶分析得到了证实。研究中还发现不同基因型杂种F1的育性存在明显差异,其中以C.hystrixדNC4406”育性最高,花粉可染率达23.3%,是在二倍体水平上进行育种利用的良好材料。     

小白菜光合性能与硝酸还原酶活性关系的研究

对营养液培养条件下的6个不同基因型小白菜幼苗在不同光照度和硝酸还原酶抑制剂Na_2WO_4处理下的光合参数、硝酸盐含量和硝酸还原酶活性(NRA)进行分析,以明确小白菜光合性能与NRA的关系.结果发现:随着光照强度的增强,小白菜NRA极显著增强,其硝酸盐含量则显著降低,并且基因型间有显著差异;Na_2WO_4处理能使小白菜的NRA和净光合速率显著降低,而对其叶绿素含量、气孔导度、胞间CO_2浓度和蒸腾速率无显著影响.研究表明,光照度是制约小白菜幼苗硝酸还原酶活性和硝酸盐含量的重要因素之一,小白菜幼苗的硝酸还原酶活性与其净光合速率有密切关系,但对其他光合参数无直接影响.     

不同倍性黄瓜遗传差异的AFLP分析

采用AFLP(Amplified fragment length polymorphism)技术对黄瓜(Cucumis sativusL.)品种‘津绿4号’的单倍体、二倍体和四倍体进行基因组DNA多态性比较。结果表明:(1)从35对引物扩增获得2 188条60~500 bp的条带,多态性位点仅有20个,占0.92%,其中22对引物组合扩增的不同倍性材料的AFLP指纹没有明显差异;(2)在多态性位点表现中,以二倍体的条带存在,单倍体和(或)四倍体的条带丢失为主,在四倍体中扩增出1条特异带;(3)与相应的二倍体相比,单倍体和四倍体有特异片段的消失和增加。     

低温下钙对黄瓜幼苗抗氧化酶活性及POD同工酶谱的影响

以耐冷性存在明显差异的栽培黄瓜‘长春密刺’和‘北京截头’为材料,研究了冷胁迫下C a2 、钙离子螯合剂(EGTA)和钙调素拮抗剂(CPZ)对低温胁迫黄瓜幼苗叶片3种抗氧化酶活性及POD同工酶的影响.对保护酶活性的研究结果表明:C aC l2、EGTA和CPZ处理均能引起3种抗氧化酶活性变化,但变化幅度因材料而异.胁迫处理中C a2 能提高2种材料的叶片抗氧化酶活性,减少其在低温逆境中的下降幅度,而EGTA和CPZ处理降低了2种材料的抗氧化酶活性,加大了低温逆境中的下降幅度.POD同工酶研究发现,C aC l2延缓冷胁迫中同工酶条带的丢失,EGTA和CPZ处理则使同工酶条带丢失提前,但材料不同对酶条带丢失时间也有影响.     

茄子Whirly基因家族鉴定和表达分析

Whirly是一类能与单链DNA分子结合的植物特异转录因子,在细胞核以及细胞器内都起着广泛且复杂的作用。为探究茄子Whirly基因的功能和进化关系,本研究开展了基因家族成员生物信息学鉴定,包括系统进化关系、基因结构、保守基序及启动子中的顺式作用元件,分析了其在不同组织、外源激素处理和逆境胁迫下表达模式。结果表明,茄子Whirly基因家族包含两个家族成员,分别命名为SmWHY1和SmWHY2,它们与番茄中Whirly基因亲缘关系最近。SmWHY1和SmWHY2在不同组织中均能表达,在叶片中SmWHY1的表达水平高于SmWHY2,在其他组织中SmWHY2的表达水平高于SmWHY1。两个基因的表达均受到脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸、低温胁迫和病原菌诱导,但不同处理或基因型响应程度存在差异,在抗绵疫病种质G114中能够保持较高的表达水平。以上结果表明SmWHY1和SmWHY2可能在调控茄子生长发育和逆境响应中具有重要作用。     

不结球白菜抗根肿病渐渗系的分子辅助选育

该研究基于与大白菜抗根肿病连锁的分子标记,设计特异引物,获得简便实用的SCAR标记,并用于分子标记辅助选择,创制不结球白菜抗根肿病新材料。结果发现,在设计的8对特异引物中,有1对特异引物在抗、感亲本间表现出多态性。F2群体验证发现,该标记与已有SSR标记及根肿病抗性共分离,能够用于抗根肿病鉴定,定名为CRb-R-25。通过亚种间杂交并回交,利用标记CRb-R-25辅助选择将大白菜根肿病抗性转入不结球白菜中,获得抗根肿病不结球白菜渐渗系材料TQ14-1-15。     

野黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.)与3种不同基因型栽培黄瓜(C.sativus L.)种间杂交及杂种鉴定

野黄瓜（Cucumis hystrix ,2n=24）为短日照植物,因其与栽培黄瓜（Csativus,2n=14）花期不遇等杂交障碍的存在而使种间杂交难以顺利进行。对野黄瓜短光照处理40d以上,使得两者花期相遇,成功地进行了野黄瓜与3种不同基因型栽培黄瓜（“二早子”、“长春密刺”和“NC4406”）的正反杂交,从中获得了3种杂交组合的幼胚。采用改良的方法对这3种基因型杂种胚进行胚胎拯救,再生频率达80％以上,其杂种的真实性通过植物学性状观察、体细胞染色体计数和天冬氨酸转氨酶（AAT）同工酶分析得到了证实。研究中还发现不同基因型杂种F1的育性存在明显差异,其中以C.hystrix x“NC4406”育性最高,花粉可染率达23．3％,是在二倍体水平上进行育种利用的良辑材料．     

野黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.)与3种不同基因型栽培黄瓜(C. sativus L.)种间杂交及杂种鉴定

野黄瓜(Cucumis hystrix,2n=24)为短日照植物,因其与栽培黄瓜(C.sativus,2n=14)花期不遇等杂交障碍的存在而使种间杂交难以顺利进行。对野黄瓜短光照处理40 d以上,使得两者花期相遇,成功地进行了野黄瓜与3种不同基因型栽培黄瓜(“二早子”、“长春密刺”和“NC4406”)的正反杂交,从中获得了3种杂交组合的幼胚。采用改良的方法对这3种基因型杂种胚进行胚胎拯救,再生频率达80%以上,其杂种的真实性通过植物学性状观察、体细胞染色体计数和天冬氨酸转氨酶(AAT)同工酶分析得到了证实。研究中还发现不同基因型杂种F1的育性存在明显差异,其中以C.hystrixדNC4406”育性最高,花粉可染率达23.3%,是在二倍体水平上进行育种利用的良好材料。