Fine Mapping of RppP25, a Southern Rust Resistance Gene in Maize

Southern rust (Puccinia polysora Underw.) is a major disease that can cause severe yield losses in maize (Zea mays L.). In our previous study, a major gene RppP25 that confers resistance to southern rust was identified in inbred line P25. Here, we report the fine mapping and candidate gene analysis of RppP25 from the near-isogenic line F939, which harbors RppP25 in the genetic background of the susceptible inbred line F349. The inheritance of resistance to southern rust was investigated in the BC₁F₁ and BC₃F₁ populations, which were derived from a cross between F939 and F349 (as the recurrent parent). The 1:1 segregation ratio of resistance to susceptible plants in these two populations indicated that the resistance is controlled by a single dominant gene. Ten markers, including three simple sequence repeat (SSR) markers and seven insertion/deletion (InDel) markers, were developed in the RppP25 region. RppP25 was delimited to an interval between P091 and M271, with an estimated length of 40 kb based on the physical map of B73. In this region, a candidate gene was identified that was predicted to encode a putative nucleotide-binding site leucine-rich repeat (NBS-LRR) protein. Two co-segregated markers will aid in pyramiding diverse southern rust resistance alleles into elite materials, and thereby improve southern rust resistance worldwide.     

细胞核质转运及其受体在植物抗病防御反应中的调控作用

植物病害严重威胁全球粮食生产,研究植物对病原菌防御机制和病原菌对寄主作物的侵染过程和分子机制,有助于改良植物种源使其获得持久抗性。近年来, 日渐增多的研究表明, 一些抗病蛋白需要转移到细胞核内才能启动免疫反应,进而发挥抗病防御作用,而细胞核质转运受体是实现这些抗病蛋白核质转运必不可少的“载体”。因此,细胞核质转运及转运...     

玉米抗南方锈病基因的QTL定位

为发掘新的抗南方锈病基因资源,本研究以感病自交系黄早四为母本、抗病自交系W456为父本,构建F2群体并开展抗病基因定位研究。采用人工接种鉴定的方法对两个亲本、F1、F2群体及对照材料进行表型鉴定和遗传分析。利用均匀覆盖10条染色体的200个SSR标记,分析240个F2单株的基因型并构建含有200个SSR位点的遗传连锁图,连锁图总长度3331 cM,标记间平均距离16.6 cM。使用QTL IciMapping V4.1软件中的完备区间作图法对抗病QTL进行分析,共检测到6个控制南方锈病的QTL:qSCR3、qSCR7、qSCR8-1、qSCR8-2、qSCR9和qSCR10,邻近标记分别为umc2105和umc1729、umc1066和bnlg2271、umc1904和umc1984、umc1984和bnlg1651、umc1957和bnlg1401、umc2034和umc1291,分别位于3、7、8、9和10号染色体上,其中8号染色体上有两个位点,标记区间长度在5～19 cM之间。单个QTL的表型贡献率在2.61%～24.19%之间,可以解释表型总变异的62.3%,其中3个QTL贡献率大于10%,位于10号染色体上的qSCR10贡献率最大,可解释表型变异的24.19%。通过对目标区间标记加密,将该位点的定位区间进一步缩小到2.51 cM内,与两侧标记的距离分别是2.15 cM和0.36 cM。初步定位得到10号染色体上存在抗南方锈病的主效QTL,可为抗病品种的培育提供参考。     

玉米萜类植保素代谢关键基因对小斑病侵染的防御响应分析

该研究选用小斑病差异抗性的玉米自交系Mo17（较抗）、‘郑58’（中抗）和‘吉419’（感）,分别于接种小斑病病原菌玉蜀黍平脐孺胞（Cochliobolus heterostrophus）0、6、12、24、36和48 h时采集接种叶片为材料,采用半定量和实时荧光定量PCR技术,检测倍半萜植保素Zealexin生物合成关键基因（TPS6、TPS11）、二萜植保素Kauralexin代谢关键基因An2以及茉莉酸合成关键基因AOC的表达模式,为阐明不同抗性品种对玉米小斑病的差异防御机制提供理论依据。结果显示：接种小斑病病原菌后,抗病自交系Mo17中TPS6、TPS11基因表达诱导不显著,An2基因表达迅速增加,AOC基因于接种12 h后表达明显上调。‘郑58’中TPS6、TPS11基因被快速诱导,在接种24 h时表达量达到最大,An2基因表达逐渐增加但差异不显著,AOC基因表达量于接种6 h后显著增加;感病自交系‘吉419’中TPS6、TPS11、An2基因在接种24 h后才显著上调,明显比抗性自交系缓慢,AOC基因表达先呈现递减的趋势然后上升,在24 h表达量最高并持续到48 h。研究表明,两类植保素代谢在玉米小斑病防御中具有不同的时间应答模式,但都受到茉莉酸介导。感病自交系中植保素代谢防御响应较慢,而抗病自交系中响应较快,符合其抗性差异。     

Genetic Analysis and Molecular Mapping of a Stripe Rust Resistance Gene in Chinese Wheat Differential Guinong 22

Stripe rust, caused by Puccinia striiformis f.sp. tritici (Pst), is one of the most damaging diseases of wheat worldwide, especially in China. Growing resistant cultivars is the most effective approach to control the disease, but few effective resistance genes are available. Guinong 22, one of the wheat cultivars used for differentiated Chinese race of the pathogen, has unknown resistance gene(s) to stripe rust. Genetic analysis, molecular mapping and allelic analysis were used in this study to determine the inheritance and chromosomal location of the gene(s) in Guinong 22 with the most prevalent Pst race CYR33. Genetic analysis indicated that a single recessive gene yrGn22 confers the resistance to CYR33. A total of 450 simple sequence repeat (SSR) primer pairs and 31 pairs of sequence‐tagged site (STS) or conserved primers were selected to screen the resistant bulk and susceptible bulk as well as the parents. Seven polymorphic SSR markers and two STS markers were then used to genotype 113 F₂ individual plants. Linkage analysis indicated that all nine markers were linked to yrGn22, with genetic distances ranging from 2.2 to 11.1 cM. Based on the chromosomal locations of the linked markers, yrGn22 was located on wheat chromosome 1B near the centromere. The pedigree, common markers, chromosome location, resistance and allelism tests indicated that yrGn22 is either linked to Yr26 or possibly the same gene.     

玉米sk-A7110突变体的鉴定与基因定位

柱头是玉米的主要性器官,其正常发育与形态建成对种子的繁殖和产量具有决定作用。本实验室发现一个雌穗发育异常的自然突变体sk-A7110,该突变体雌穗的柱头完全缺失,无法授粉结实。遗传分析表明,sk-A7110突变体的柱头缺失性状属于隐性性状,受1对隐性核基因控制。利用集团分离分析法将控制对应野生型性状的SKA7110基因定位在2号染色体短臂上,位于物理距离约255kb的SAG21与IDP1453标记之间,研究工作为SKA7110基因的克隆与功能分析奠定了基础。     

一个玉米旱敏感突变体的遗传分析与基因定位

玉米干旱胁迫相关突变体在发掘玉米耐旱关键基因研究中具有重要利用价值。在玉米自交系综31的田间扩繁过程中,发现一个玉米干旱胁迫敏感的自然突变体,该突变体在轻度干旱条件下叶片发生卷曲,严重干旱时叶尖变黄,衰老坏死。遗传分析表明突变性状受1对主效单基因控制,表现为隐性遗传,将突变基因命名为DS。利用B73与突变体ds组配F2分离群体,以干旱条件下叶片是否卷曲为指标,将DS基因初定位在第3号染色体SSR标记umc1772和umc2158之间,物理距离为5 Mb。以上研究结果为该基因的克隆及功能分析奠定了基础。     

Tetramycin抗性基因克隆及生物活性的测定

为研究Tetramycin生物合成基因簇,提高产量,根据已知链霉菌抗性基因的保守核苷酸序列设计简并引物,以链霉菌11371基因组DNA为模板进行克隆Tetramycin抗性基因,并将其转化GS115中表达,以阳性克隆为指示菌,测定Tetramycin抗性基因生物活性。结果显示克隆的Tetramycin抗性基因1-2-1和2-1-1测定生物活性时并没有表现出对Tetramycin拮抗作用的提高,但为进一步研究Tetramycin生物合成基因簇、提高Tetramycin产量提供理论数据。     

一个新的抗玉米矮花叶病基因位点的微卫星标记

通过混合遗传模型P1、P2 、B1、B2 、F1、F2 6世代联合分析发现 ,玉米 (ZeamaysL .)自交系黄早四对玉米矮花叶病B株系的抗性是由一对主基因和多基因共同控制 ,从而鉴别出一对主效基因的存在 ;利用位于第六染色体上的 2 7对微卫星标记 ,对黄早四×Mo17的F2 群体进一步分析 ,筛选出两个与主效抗病基因 (mdm1(t) )紧密连锁的微卫星标记phi0 77和bnlg391,它们在分子图谱上的顺序为phi0 77 mdm1(t) bnlg391,两个区间的遗传距离分别是 4.74centiMorgan (cM)和 6 .72cM。     

一个新的抗玉米矮花叶病基因位点的微卫星标记

通过混合遗传模型P1、P2、B1、B2、F1、F2 6世代联合分析发现, 玉米(Zea mays L.)自交系黄早四对玉米矮花叶病B株系的抗性是由一对主基因和多基因共同控制,从而鉴别出一对主效基因的存在;利用位于第六染色体上的27对微卫星标记,对黄早四×Mo17的 F2群体进一步分析,筛选出两个与主效抗病基因(mdm1(t))紧密连锁的微卫星标记phi077和 bnlg391,它们在分子图谱上的顺序为phi077-mdm1(t)-bnlg391,两个区间的遗传距离分别是4.74 centiMorgan (cM)和6.72 cM.     

玉米细胞分裂素反应调节因子基因的克隆与进化分析

在植物的生长发育过程中,细胞分裂素在调节细胞分裂和组织发育中起着非常重要的作用.研究表明细胞分裂素的信号转导是一种双组分信号转导途径,在这个系统中,由3种蛋白组成,分别是组氨酸激酶、磷酸转移蛋白和反应调控因子.利用已经克隆的玉米和水稻细胞分裂素反应调节因子基因,进行BLAST分析从玉米全基因组中获得候选ZmRR类型基因.然后设计全长基因引物,通过Trizol法提取玉米叶片总RNA,利用RT-PCR技术克隆出全长候选基因.序列分析表明所扩增序列含有完整的编码框,共编码156个氨基酸残基.序列比对分析其与ZmRR1-10基因具有较高的同源性,并命名为ZmRR11,系统进化树分析证实其属于A类细胞分裂素调控因子,并对所有ZmRR类型基因进行motif分析,共发现37个保守的motif.该基因的克隆和进化分析对阐明玉米双元信号传导体系具有重要的意义.     

植物防御反应的两种信号转导途径及其相互作用

植物遭到病虫害时质膜两侧的离子发生跨膜交换、释放钙离子、产生大量的活性氧并产生蛋白质磷酸化,通过水杨酸、茉莉酸以及乙烯信号转导途径激活了PR1、BGL2等防御相关基因.这些基因的表达产物如蛋白酶抑制剂(proteinase inhibitor,PI)等能够抑制植食性昆虫的消化酶以及增加细胞壁厚度,从而增强了对昆虫和病原菌等的抵抗力.植物的各种防御信号途径之间既存在拮抗作用又有协同作用,共同组成了一个复杂的防御体系,在一定程度上有效地抵御各种生物胁迫.     

一个玉米CMS-C恢复基因的精细定位

为挖掘玉米C型细胞质雄性不育(CMS-C,C-type cytoplasmic male sterility)的育性恢复基因并解析基因功能,用恢复系K932R与2个CMS-C同质异核不育系K169S和K932S分别构建2个F2定位群体,结合SSR分子标记和分离群体分析法全基因组重测序(BSA-reseq)技术定位育性恢...     

油菜分子标记图谱构建及抗菌核病性状的QTL定位

以油菜品种０８５（抗菌核病）与湘油１３号杂交得到的Ｆ２代作为作图群体,以ＲＡＰＤ标记来构建油菜连锁图谱。通过对３００个１０－ｍｅｒ随机引物的筛选,共获得２００个多态性ＲＡＰＤ位点。经Ｍａｐｍａｋｅｒ／ＥＸＰ３．０软件处理,构建了１张含１９３个标记位点、１９个连锁群、覆盖长度为１３２４ｃＭ的连锁图谱。在此基础上利用Ｍａｐｍａｋｅｒ／ＱＴＬ １．１将抗菌核病基因定位在第四、八和十四３个连锁群上,即：Ｓ     

药用野生稻转育后代一个抗白叶枯病新基因的定位

从药用野生稻渗入后代选育的水稻株系B5表现为高抗褐飞虱、白背飞虱和白叶枯病。对B5与籼稻品种明恢63杂交组合的187个重组自交系(RILs)进行了抗白叶枯病接种鉴定,采用分离集团分析法(Bulked Segregant Analysis,BSA),在第1染色体上筛选到与水稻抗白叶枯病基因相连锁RFLP分子标记。利用RILs抗病性表现型鉴定资料和构建的分子标记连锁图谱,将抗白叶枯病基因定位在第1染色体短臂的C904和R596之间,这两个分子标记间遗传距离为1．3cM。该基因对RILs群体抗病性变异的贡献率为52．96％,是一效应值较大的主效基因。这一抗白叶枯病基因不同于已报道的抗白叶枯病基因的位点,因此将其命名为Xa29(t)。     

水稻中大麦Mlo和玉米Hm1抗病基因同源序列的分析和定位

大麦抗病基因Mlo和玉米抗病基因Hm1编码的产物不具有绝大多数植物抗病基因产物所含有的保守结构域。这两个抗病基因的作用机理也不符合基因对基因学说。从水稻中分离克隆了Mlo基因的同源序列OsMlo-1和玉米Hm1基因的同源序列DFR－1。利用水稻分子标记遗传连锁图,将OsMlo-1定位于水稻第六染色体的两俱RZ667和RG424之间;Osmlo-1距离这两个分子标记分别为20．6和6．0cM(centi-Morgan)。将DFR－1定位于水稻第一染色体两个分子标记R2635和RG462之间;DFR－1距离这两个分子标记分别为11．3和23．9cM。参照已发表的水稻分子标记连锁图,发现OsMlo-1和DFR－1的染色体位点分别与两个报道的水稻抗稻瘟病数量性状位点（QTL）有较好的对应关系。结果提示,水稻中与大麦Mlo 和玉米Hml同源的基因可能也参于抗病反应的调控。     

家畜抗性等级性状的QTL定位方法

在广义线性模型的框架内模拟研究了家畜抗性等级性状的QTL定位方法,QTL参数的估计采用最大似然方法,比较了阈模型方法与一般线性方法的QTL定位效率,并对影响等级性状QTL定位效率的主要因素（QTL效应、性状的遗传力）进行了模拟研究,实验设计为多个家系的女儿设计,资源群体大小为500头。研究结果表明：在QTL位置参数估计及检验功效方面,阈模型方法具有一定的优势,对抗性等级性状QTL定位的功效也高于线性方法。另外,性状遗传力和QTL效应的大小对QTL定位的准确度也有直接的影响,随着性状遗传力QTL效应的     

水稻抗白叶枯病基因Xa-25的分子定位

Xa-25是从体细胞突变体HX-3中鉴定出的水稻抗白叶枯病基因。通过花药培养构建了02428(粳稻)和HX-3(籼稻)的双单倍体(DH)群体,该群体包含了129个稳定株系,以我国长江流域水稻白叶枯病的代表菌株浙173对DH群体进行抗病性鉴定,抗病株系数和感病株系数分别为62和67。共选用覆盖水稻12条染色体的300对SSR引物对02428和HX-3进行多态性分析,有74对引物在双亲之间表现差异。利用这些差异引物对DH群体进行连锁分析,从而将抗白叶枯病基因Xa-25定位到第4染色体长臂末端的两个SSR标记RM6748和RM1153之间,连锁距离分别为9．3cM和3．0cM。     

外源超氧化物歧化酶基因MnSOD在玉米中的过量表达及抗逆性的提高

为研究过量表达的超氧化物歧化酶基因MnSOD对玉米抗逆性的作用,构建了小麦来源MnSOD基因的单子叶植物高效表达载体,用基因枪法转化优良玉米自交系胚性愈伤组织。经潮霉素梯度浓度培养基筛选,从阳性愈伤组织再生获得9个正常结实的植株。其中5株经PCR和Southern印迹检测表现为阳性,表明外源基因己整合到玉米基因组中。提取SOD酶液,非变性聚肉烯酰胺浓度梯度凝胶电泳分离,用H2O2 5mmol／L抑制FeSOD和CU／ZnSOD活性,氯化硝基四氮唑蓝染色检测MnSOD酶活性。Southern印迹呈阳性的5个植株,MnSOD酶活性均高于未转基因的对照。甲基紫精氧化损伤处理后,用电解质渗漏率法测定阳性株系的叶片渗透液的电导率。结果表明,转基因株系的抗氧化损伤能力显著高于对照。     

茉莉酸类化合物在植物防卫反应中的作用

茉莉酸类化合物(jasmonate,JA)是诱导植物防卫反应的重要信号分子。JA不仅是系统素信号转导途径的重要组分,而且在植物长距离伤信号转导中发挥重要作用。JA还能单独或与其他激素相互作用调节与植物防卫反应相关的次生代谢物质芥子油苷的生物合成,从而影响植物的防卫反应。现对JA在植物防卫反应中的作用进行综述,并对今后这一领域的研究进行了展望。