7个烤烟产量相关性状的QTL定位分析

以烤烟Y3和K326为亲本,采用单粒传法(SSD)获得一个包含262个F6株系的重组自交系群体(RILs)。基于该群体构建了一张含有24个连锁群、626个SSR标记,总长为1 120.45cM的遗传图谱。通过两年一点3次重复的随机区组田间试验,测定了株高、节距、叶数、茎围、茎叶角度、腰叶长和腰叶宽7个与产量相关农艺性状,采用混合线性模型的严格复合区间作图法(rMQM)在烟草全基因组范围内进行QTL扫描分析。结果显示:(1)烤烟7个目标性状在RILs群体内各株系间存在较大范围的连续变异,具有显著的双向超亲分离,且各性状的平均值很接近中亲值;7个农艺性状的平均广义遗传率为73.33%,其中株高和节距的广义遗传率在80%以上,而茎围和茎叶角度的广义遗传率则低于60%,表明7个与烤烟产量相关的农艺性状是既受微效多基因控制又受环境条件影响的数量性状。(2)共检测到30个QTLs分布在9条连锁群上,其中与株高、节距、叶数、腰叶长和腰叶宽相关的5个主效QTLs在连续两年中均可检测到,且具有较大的效应值,可解释大于10%的表型变异。(3)7个目标性状之间存在一定程度的相关性,与之对应在基因组中也存在一些较小区域,每个区域包含2个或2个以上紧密连锁的不同性状的QTLs。烟草产量相关农艺性状的QTL分析和主效QTLs的获得,为进一步利用分子标记辅助选择培育烟草高产新品种奠定了理论基础。     

作物数量性状(QTL)基因研究进展

从作物数量性状基因座QTL(quantitative trait locus)作图群体类型及特点,QTL定位的原理和方法,作物QTL研究现状,以及QTL精细定位、克隆、利用等方面进行了综述。对作物QTL分子标记辅助选择育种进行了探讨,并对目前QTL定位中存在的问题和今后QTL的研究方向提出了一些思考。     

植物数量性状变异的分子基础与QTL克隆研究进展

探讨数量性状变异规律以便对其进行遗传操纵一直是植物遗传学的一个重要领域。DNA分子标记和QTL作图技术的发展以及拟南芥和水稻全基因组测序的完成极大地促进了植物数量性状分子基础的研究。现已克隆了拟南芥ED1、水稻Hdl、玉米Tb1、番茄fw2．2和Brii9-2-5等控制目标数量性状的基因。数量性状表型变异不仅源于多个数量性状基因（QTL）的分离．而且还受到内外环境的修饰。QTL等位基因变异与孟德尔基因变异具有类似的分子基础,即基因表达或蛋白质功能发生改变。通过分析已克隆的植物QTL的变异特征及分子基础,讨论了植物QTL克隆技术策略,并对QTL研究所面临的挑战和应用前景进行了展望。     

小麦抗旱相关生理性状的QTL分析

利用RIL群体131个系,在小麦中首次对超氧化物岐化酶活性、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、硝酸还原酶活性、气孔导度等5个抗旱相关生理性状进行了QTL定位,共检测到超氧化物岐化酶活性、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性等3个性状5个加性QTL,涉及1D、2B、5A、7B共4条染色体,可解释表型变异的8.74％～36.96％。其中．3个QTL即QSDd,sdau-7B、Qspc,sdau-1D、QNra,sdau-1D贡献率较大,分别为29.28％、23.11％和36．96％,其加性效应都源于山农483。讨论了可能用于标记辅助选择的QTL及其分子标记。     

小麦株高性状的QTL分析

自20世纪60年代农林10号矮秆基因被用于小麦育种以来,矮化育种成为世界范围内势不可挡的趋势,矮秆基因研究被越来越多的育种专家重视,先后鉴定出20余个矮秆基因,并应用其中6,7个基因,培育了大批丰产潜力大的半矮秆品种,应用矮秆冬小麦吕系DN3338（♀）和F390（♂）杂交得到的F2：3群体,研究小麦株高的遗传基础,以控制株高的数量性状基因座进行定位,利用240个F2：3家系,构建了含215个微卫星标记,覆盖3600cM,由21个连锁群组成的遗传 连锁图谱,并对该群体进行了4个环境（2年：2000年和2001年,2点：北京和石家庄）3重复的田间种植;采用区间作图法,对该群体的株高性状进行了QTL分析。结果表明：7个影响株高的QTL分别位于染色体1B,4B(2个）,6A（2个）,6D和7A上,每个QTL能解释5．2％－50．1％的表型变异,每个环境条件下检测出的所有QTL能解释64．8％－75％,的表型变异,除了7A上的QTL外,其他6个降低株高的QTL均来自ND3338,其效应介于0．94cm-9.33cm之间,且其中的4个在所有的环境下都能被检测出来,具有较高的稳定性,在4BS的Xgwm113标记附近有一主效QTL,其在不同的环境下能降低株高7．91cm-9.33cm,解释27．8％－36．2％,的表型变异,有着同农林10号中Rht-Blb相近的效应;同时在4BS上还发现一个和地点互作的QTL,该QTL在石家庄的两年试验中均被检测到,且有较大的效应值（80cm和7.6cm),因此,认为大部分的QTL能在所有的环境中检测到,这些QTO可以被用于品种改良和分子标记辅助选择育种。     

水稻光合功能相关性状QTL分析

利用粳稻Kinmaze／籼稻DV85杂交后代单粒传衍生的81个F11家系所组成的重组自交系（Recombinant Inbred Lines,RILs）群体,研究水稻光合功能相关性状的数量性状基因座（QTL）。在水稻抽穗后7d测定叶片全氮含量（TLN）、叶绿素a／b比值（Chl．a：b）和叶绿素含量（Chl）。共检测到6个QTL,各QTL的LOD值为2．66～4．81,贡献率为11．2％-29．6％,其中,在第1、2和11染色体上检测到3个与全氮含量相关的QTL,相应贡献率为17．3％、15．3％、13．7％;在第3和4染色体检测到2个与叶绿素a／b比值相关的QTL,贡献率为13．8％和29．6％;在第1染色体检测到1个与叶绿素含量相关的QTL,贡献率为11．2％。4个QTL为本研究新检测的基因座。有趣的是,控制叶绿素含量的qCC-1位于第1染色体上RFLP标记C122附近,与已报道的NADH-谷氨酸合成酶基因位置一致,而叶绿素合成始于谷氨酸,暗示该基因座与水稻光合功能关系极为密切。然而,对抽穗后30d叶绿素含量进行QTL分析,结果未检测到与其相关的QTL,表明控制叶绿素含量qCC-1效应随水稻叶片的衰老而降低。     

GW3-1和IND109标记对普通小麦粒重的QTL定位分析

应用一个由115个系组成的W7984/Opata85的重组自交系(RIL)群体,建立了一个由394个(292个RFLP、94个SSR和8个特殊的基因杂交探针)DNA分子标记组成的遗传连锁图,对小麦千粒重进行了单个标记的回归分析和复合区间作图的QTL定位,在单个标记的回归分析中检测到11个千粒重的QTLs(P<0.01);复合区间作图分析结果表明,其中4个标记bcd348a、GW3-1、IND109和Rz2的遗传效应较大,其贡献率分别为9.1%、19.0%、8.07%和8.14%,分别位于小麦的2BS、4AL、5BL和7DS上,特别是在水稻第3条染色体上控制籽粒大小的GW3-1和IND109分别位于小麦4A和5B染色体的长臂端.研究结果对小麦应用分子标记辅助选择或分子克隆基因有重要的参考价值.     

GW3-1和IND109标记对普通小麦粒重的QTL定位分析

应用一个由115个系组成的W7984/Opata85的重组自交系（RIL）群体,建立了一个由394个（292个RFLP、94个SSR和8个特殊的基因杂交探针）DNA分子标记组成的遗传连锁图,对小麦千粒重进行了单个标记的回归分析和复合区间作图的QTL定位,在单个标记的回归分析中检测到11个千粒重的QTLs（P〈0.01）;复合区间作图分析结果表明,其中4个标记bcd348a、GW3-1、IND109和Rz2的遗传效应较大,其贡献率分别为9.1%、19.0%、8.07%和8.14%,分别位于小麦的2BS、4AL、5BL和7DS上,特别是在水稻第3条染色体上控制籽粒大小的GW3-1和IND109分别位于小麦4A和5B染色体的长臂端.研究结果对小麦应用分子标记辅助选择或分子克隆基因有重要的参考价值.     

基于CSSL的水稻抽穗期QTL定位及遗传分析

抽穗期是水稻（Oryza sativa）品种的重要农艺性状之一,适宜的抽穗期是获得理想产量的前提。鉴定和定位水稻抽穗期基因/QTL,分析其遗传效应对改良水稻抽穗期至关重要。以籼稻品种9311（Oryzasativa ssp.indica‘Yangdao 6’）为受体,粳稻品种日本晴（Oryza sativa ssp.japonica‘Nipponbare’）为供体构建的94个染色体片段置换系群体为材料,以P≤0.01为阈值,对置换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。采用代换作图法共定位了4个控制水稻抽穗期的QTL,分别位于第3、第4、第5和第8染色体;QTL的加性效应值变化范围为–6.4––2.7,加性效应百分率变化范围为–6.4%––2.7%;qHD-3和qHD-8加性效应值较大,表现主效基因特征。为了进一步定位qHD-3和qHD-8,在目标区域加密16对SSR引物,qHD-3和qHD-8分别被界定在第3染色体RM3166–RM16206之间及第8染色体RM4085–RM8271之间,其遗传距离分别为13.9cM和6.4cM。研究结果为利用分子标记辅助选择改良水稻抽穗期奠定了基础。     

杂交水稻亲本明恢63对纹枯病水平抗性的QTL定位

利用240份源于组合珍汕97／明恢63的重组自交群体（F11、F12）,连续两年进行2重复的随机区组田间试验,运用改进的纹枯病人工接种鉴定的方法,调查其纹枯病病级,结合该组合F9群体构建的分子标记遗传连锁图谱,运用区间作图法对抗纹枯病QTLs进行了定位。两年在第5染色体的相邻区间C624－C246（1999年）和C246－RM26（2000年）上各检测到一个抗纹枯病QTL,两者一个LOD值置信区间存在较大的重叠,而且LOD峰值位点很接近,推测它们可能是同一个QTL。两年在第9染本上均检测到一个QTL,分别位于C472－R26389（1999年）和RM247－RM242（2000年）区间上,两区间相距9．8cM。两年检测到的所有抗纹枯病QTLs均业自明恢63。     

大白菜新型细胞质雄性不育系6w-9605A的育性鉴定和花药败育的细胞学观察

采用石蜡切片技术,研究了大白菜(Brassica campestris L.ssp.pekinensis)细胞质雄性不育系6w-9605A及其保持系6w-9605B的花药发育过程的细胞形态学特征,确定不育系花药败育时期及方式,并对不育系6w-9605A进行花器官观察和育性鉴定.结果表明:保持系6w-9605B花药发育正常;不育系6w-9605A花药发育受阻于孢原分化时期,占总败育花药的66.7％,不形成花粉囊和花粉粒,属于无花粉囊型败育;另外33.3％的败育花药可形成花粉囊,小孢子均受阻于单核靠边期或者二胞期,败育特点为绒毡层细胞异常肥大,挤压小孢子,导致小孢子和绒毡层解体;6w-9605A的不育性稳定、彻底,不育株率和不育度均为100％.     

Medium and genotype factors influencing shoot regeneration from cotyledonary explants of Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp. pekinensis)

Medium conditions for reliable shoot regeneration from cotyledonary explants of Chinese cabbage were examined. Maximum shoot regeneration was obtained in the presence of 5 mg/l BA and 0.5 mg/l NAA. Shoot induction was further improved by the addition of AgNO₃ as well as higher concentrations (1.2–1.6%) of agar in the regeneration medium. When 123 genotypes were tested, a large variation in regeneration frequency was observed, ranging from 95% to 0%. Shoot regeneration frequency was not related to origin and days to maturity of the genotypes. Ethylene production from cultured explants seemed to play an important role in shoot regeneration. Explants of highly responsive genotypes or if cultured on the medium solidified with a higher concentration of agar generally showed low levels of ethylene production. However, AgNO₃, which also enhanced shoot induction, resulted in an increase in ethylene production. The possible interaction between ethylene and shoot regeneration is discussed. Received: 26 September 1997 / Revision received: 6 March 1998 / Accepted: 20 March 1998     

Agrobacterium-mediated transformation of cotyledonary explants of Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp. pekinensis)

 A procedure for producing transgenic Chinese cabbage plants by inoculating cotyledonary explants with Agrobacterium tumefaciens strain EHA101 carrying a binary vector pIG121Hm, which contains kanamycin-resistance and hygromycin-resistance genes and the GUS reporter gene, is described. Infection was most effective (highest infection frequency) when explants were infected with Agrobacterium for 15 min and co-cultivated for 3 days in co-cultivation medium at pH 5.2 supplemented with 10 mg/l acetosyringone. Transgenic plants of all three cultivars used were obtained with frequencies of 1.6–2.7% when the explants were regenerated in shoot regeneration medium solidified with 1.6% agar. A histochemical GUS assay and PCR and Southern blot analyses confirmed that transformation had occurred. Genetic analysis of T1 progeny showed that the transgenes were inherited in a Mendelian fashion. Received: 15 December 1998 / Revision received: 2 July 1999 · Accepted: 8 July 1999     

与大白菜霜霉病抗性主效QTL连锁的分子标记开发

霜霉病是危害大白菜的三大病害之一,该病的发生会严重影响大白菜的产量及品质,因而研究与霜霉病抗性QTL紧密连锁的分子标记对大白菜抗病新品种培育具有重要意义。该研究在前期工作的基础上,选用高感霜霉病株系91-112、高抗霜霉病株系T12-19以及由二者为双亲构建的DH群体为实验材料,针对大白菜霜霉病抗性主效QTL——BrDW所在的标记区间,利用已有的大白菜基因组信息发展与抗性QTL紧密连锁的分子标记,通过Blast和IMap分析,将与BrDW连锁的RAPD标记K14-1030定位于大白菜KBrB058M10上(位于Contig214上),根据KBrB058M10附近的BAC及BAC-end序列设计引物,结合限制性内切酶酶切及HRM分析方法,筛选得到5个与BrDW连锁的分子标记,包括1个Indel标记Brb062-Indel230,3个CAPS标记Brb094-DraⅠ787、Brb094-AatⅡ666和Brb043-BglⅡ715,1个SNP标记Brh019-SNP137;同时,通过筛选与目标区域具有同源性的Unigene序列得到了1个与BrDW紧密连锁的SSR标记bru1209。标记Brb062-Indel230、Brb094-DraⅠ787、Brb094-AatⅡ666、Brb043-BglⅡ715、Brh019-SNP137和bru1209与RAPD标记K14-1030之间的遗传距离分别为4.3 cM、1.7 cM、5.9 cM、5.9 cM、4.6 cM和0.8 cM,在对DH群体中的抗性株系选择上准确率分别为69.7%、70.9%、72.4%、72.4%、58.3%和74.2%,可应用于分子标记辅助选择,为霜霉病抗性分子育种奠定了良好基础。     

结球白菜下胚轴原生质体培养及其体细胞胚植株再生

结球白菜（Brassica campestris ssp．pekinensis）的原生质体培养由于基因型依赖性强,细胞易褐化,愈伤组织的芽诱导率低等而难于再生植株。本实验以结球白菜的下胚轴原生质体为试材,研究了影响其细胞分裂及愈伤组织形成的因素,探索了经过体细胞胚发生途径获得再生植株的技术。结果表明,试材的基因型及培养基组成影响细胞分裂及褐化;KM8P是结球白菜原生质体培养更适宜的培养基,能显著减轻细胞的褐化;液体培养基中一定浓度的活性炭能在一定程度上减轻细胞褐化进程,并有利于星状细胞团的形成;基因型Asko中,愈伤组织形成体细胞胚的结构,其发生的频率约为5％,该类体细胞胚能全部顺利地发育成完整植株。本技术具有再生植株形成容易、频率较高且通过体细胞胚发生途径等优点。     

Effects of molybdenum on ascorbate-glutathione cycle metabolism in Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp. pekinensis)

A hydroponic trial was conducted to investigate effects of molybdenum (Mo) on ascorbate-glutathione cycle (AsA-GSH cycle) metabolism in Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp. pekinensis). Mo was applied at four rates: 0, 0.01, 0.15 and 1.5 mg l⁻¹. The concentrations of ascorbate, dehydroascorbate, reduced- and oxidized- glutathione, and activities of five key enzymes in the AsA-GSH cycle were studied. The results showed that appropriate Mo application increased the fresh weight of Chinese cabbage, but excess application of Mo (1.5 mg l⁻¹ Mo) decreased the fresh weight. Total ascorbate and reduced ascorbate concentrations in the Chinese cabbage increased with Mo application rates. Although no significant differences existed in DHA concentration between the different Mo regimes, but it has an increase trend with the 0.01 mg l^-1 Mo treatment, and then decreased with the Mo level increasing. No significant difference in GSH concentration was found between the different Mo treatments. Compared with the control, the GSSG concentration decreased significantly in the 0.01 mg l⁻¹ Mo treatment. The activities of APX, MDHAR, DHAR and GR increased due to Mo application. But the activity of AAO decreased with increasing Mo application rates. It is hypothesized that Mo may promote the redox process and regeneration of ascorbic acid, and affect the ability of anti-oxidation in the Chinese cabbage. Responsible Editor: Jian Feng Ma.     

硅对受土壤中镉污染的白菜生长和抗胁迫能力的影响

在土培盆栽条件下,硅可提高白菜的地上部鲜重和茎鲜重,但根鲜重下降,叶鲜重略有下降。硅可抑制白菜吸收镉,在0.3、0.6、1.2mg·kg~(-1)镉水平下,施硅可显著降低白菜地上部的镉含量,并在一定程度上提高叶中过氧化物酶(POD)活性,但降低超氧化物歧化酶(SOD)活性。0.5、1.0 g·kg~(-1)硅可提高白菜的叶绿素含量和过氧化氢酶(CAT)活性,降低叶细胞膜透性,从而提高其对镉胁迫的耐受力。较高的硅浓度对植物有一定的毒性,叶绿素含量和CAT活性都下降,细胞膜透性也增加。     

Cloning and Characterization of the Microspore Development-Related Gene BcMF2 in Chinese Cabbage Pak-Choi (Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino)

For the sake of providing some important information relevant to the study of the molecular mechanism of genic male sterility in plants, gene differential expression in flower buds at different developmental stages, as well as in rosette leaves, florescence leaves, and scapes was analyzed using cDNA amplified fragment length polymorphism (cDNA-AFLP) in the genic male sterile A and fertile B line of Chinese cabbage pak-choi. Following amplification of 125 pairs of primer combinations, 11 differential fragments were obtained, of which eight were from the B line and the other three were from the A line. Of 11 differential fragments, four were verified by Northern hybridization that were expressed preferentially in fertile flower buds. Results of GenBank BLAST showed that one fragment was with unknown function,whereas the other fragments have strong nucleotide sequence similarities with the polygalacturonase (PG)gene, the pectinesterase (PE) gene, and the polygalacturonase inhibitory protein (PGIP4) gene. Only fulllength cDNA from the differential fragment BcMF-A18T16-1 was amplified by rapid amplification of cDNA ends (RACE) and Northern analysis showed that this fragment was expressed only in medium and largesized flower buds of the B line. The full-length cDNA, designated as BcMF2 (Brassica campestris Male Fertile 2), was 1 485 bp long and was composed of a 1 263-bp open reading frame, which had 83% nucleotide similarity to a PG gene from Arabidopsis encoding polygalacturonase. Analysis of the basic structure of the protein revealed that it had one polygalacturonase active site (RVTCGPGHGLSVGS) at 256th site of amino acids and was classified as being a member of family 28 of the glycosyl hydrolases. The role of the BcMF2 gene on microspore development is discussed in the present paper.     

三分体形成是大白菜2n雄配子发生的主要途径

用能自然产生２ｎ配子的二倍体大白菜ＢＰ０５８为材料,研究了２ｎ雄配子发生的细胞学机制。结果表明,大白菜２ｎ雄配子的形成主要是由于减数分裂过程中,中期Ⅱ两个纺锤体的定向发生改变所致,即由正常的相互垂直定向改变为八字形和平行形定向。     

不结球白菜BcTuR1基因的克隆及表达

从不结球白菜抗芜菁花叶病毒(TuMV)品种‘短白梗'中克隆到一个抗TuMV相关基因,命名为BcTuR1(GenBank登录号FJ600374).该基因核苷酸序列全长1 019 bp,编码162个氨基酸.BcTuR1基因与芥菜抗病毒基因相似性最高为96%,其它没有与该基因相似性高于50%的序列.基因组DNA杂交表明,BcTuR1可能属于一个较小的多基因家族.实时定量PCR检测表明,芜菁花叶病毒能够诱导不结球白菜BcTuR1基因的转录表达,其在不结球白菜叶片中的表达特征说明它可能参与寄主对病毒的抗性.