连锁互换实验的好材料—矮败小麦

连锁互换实验的好材料──矮败小麦刘秉华，杨丽（中国农业科学院作物育种栽培研究所北京１０００８１）矮败小麦是具有矮秆基因标记的显性核不育材料，显性雄性不育基因ＭＳＺ与显性矮秆基因Ｒｈｔ１０连锁十分紧密，连锁交换值仅为０．１８％。矮败小麦接受非矮秆品种的...     

人及一些动、植物的显、隐性性状

在自然界中,显性现象是广泛存在的。孟德尔将具有相对性状的双亲杂交所产生的子一代,得到表现的那个亲本性状称为显性性状,没有得到表现的那个亲本性状称为隐性性状。例如,在豌豆中,高茎对于矮茎是显性,矮茎对于高茎则是隐性。然而相对基因中的显性和隐性     

T-DNA插入水稻群体中卷叶突变体R1-A2的遗传分析

在根癌农杆菌介导的T-DNA(携带有除草剂Basta抗性基因bar和Ds因子)转化中花11水稻群体中,获得了一个叶片发生明显内卷的突变体R1-A。经过连续三代的分离鉴定,获得突变体的纯合株(R1-A2),并与中花11号进行杂交,在调查的36个F_1植株中,全部表现为卷叶,并对Basta除草剂都表现为抗性。在852个F_2单株中,卷叶为645株,正常叶207株,卷叶和正常叶的比例为3:1,其中,卷叶株均对Basta表现抗性,正常叶株均对Basta表现敏感,表明卷叶性状和Basta抗性存在着共分离关系。用扩增Ds因子的引物,对F_2中45个卷叶抗性株进行PCR鉴定,都获得预期长度的Ds因子片段,进一步表明在这些卷叶的植株中都有T-DNA的插入;而30个正常叶敏感株都不能检测到Ds的特征片段。在以卷叶突变(R1-A2)为回交亲本的F_1B_1植株中,全部植株表现卷叶;在以中花11号为回交亲本的F_1B_1植株中,卷叶和正常叶植株的分离比为1:1。上述结果表明该卷叶突变是个显性突变,受一个基因所控制,且该基因的突变与T-DNA的插入有关。     

茎尖法转基因棉花植株真实性鉴定方法探究

棉花茎尖转化法具备不受基因型限制、转化周期短的优点,是理想的棉花转化体系,但据报道其所获得的转基因植株普遍存在遗传不稳定、高代植株基因丢失的现象。以陆地棉TM?1品种为受体材料,利用茎尖转化法将DsRed2载体转入棉花,经卡那霉素筛选获得16株抗性植株,进一步PCR扩增靶基因,获得6株DsRed2基因片段PCR检测为阳性的植株,初步判断该6株为茎尖转化法获得的转基因植株,但经紫外照射,6个转基因植株均未检测到红色荧光。对其进行靶基因RT?PCR,发现DsRed2基因在6个转基因植株中仅有极低量的表达或无表达。进一步对DsRed2载体的非T?DNA片段,即载体骨架部分进行PCR以及植株内生菌培养检测,结果表明,6个转基因植株均含有完整的DsRed2载体,植株可培养出含有完整载体的内生菌,且内生菌经农杆菌16S核糖体RNA（16S rRNA）片段PCR检测结果为阳性,推测由于茎尖侵染形成农杆菌与植株共生关系,造成假阳性株的现象,进而导致高代转基因植株基因丢失、遗传不稳定的现象。旨在建立一套完整的茎尖法转基因棉花植株真实性的鉴定方法,为进一步深入研究提供参考依据。     

干旱胁迫下接种丛枝菌根真菌对七子花非结构性碳水化合物积累及C、N、P化学计量特征的影响

以濒危植物七子花二年生幼苗为研究材料,采用盆栽试验方法,研究干旱胁迫和接种丛枝菌根真菌(AMF)处理对幼苗不同器官C、N、P化学计量关系和非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响。试验共设计4个处理:对照(CK)、干旱胁迫(D)、接种AMF(AMF)、干旱胁迫和接种AMF(D+AMF)。结果表明: 在干旱胁迫下七子花根系AMF的侵染率显著下降,但接种AMF处理植株的株高、叶片数显著高于未接种处理。接种AMF显著提高了干旱胁迫下植株根、叶可溶性糖和NSC含量及茎、叶淀粉含量,且茎和叶可溶性糖与淀粉比显著下降。干旱胁迫导致植株C含量在根和叶中显著增加,P含量在茎中显著减少;与干旱胁迫相比,胁迫下接种AMF植株根、茎、叶P含量及叶C含量显著提高,而根C、N含量及茎C含量显著降低。胁迫下接种AMF植株根、茎C∶N、C∶P、N∶P和叶N∶P均显著低于单一胁迫处理。NSC与C∶N∶P计量比的相关性分析表明,根、叶P含量与可溶性糖和NSC含量呈显著正相关,茎P含量与淀粉和NSC含量呈显著正相关,各器官N∶P与NSC含量呈显著负相关。综上,干旱胁迫显著抑制了七子花幼苗的生长,接种AMF通过提高植株根和叶的可溶性糖含量、根的可溶性糖/淀粉,增加地上部分淀粉含量,促进P元素吸收和降低各器官N∶P来增强植株耐旱性,从而提高七子花幼苗在干旱环境中的存活率。     

T—DNA插入水稻群体中卷叶突变体R1—A2的遗传分析

在根癌农杆菌介导的T-DNA(携带有除草剂Basta抗性基因bar和Ds因子)转化中花11水稻群体中,获得了一个叶片发生明显内卷的突变体Rl-A。经过连续三代的分离鉴定,获得突变体的纯合株(Rl-A2),并与中花11号进行杂交,在调查的36个F1植株中,全部表现为卷叶,并对Basta除草剂都表现为抗性。在852个F2单株中,卷叶为645株,正常叶207株,卷叶和正常叶的比例为3：1,其中,卷叶株均对Basta表现抗性,正常叶株均对Basta表现敏感,表明卷叶性状和Basta抗性存在着共分离关系。用扩增DS因子的引物,对F2中45个卷叶抗性株进行PCR鉴定,都获得预期长度的Ds因子片段,进一步表明在这些卷叶的植株中都有T-DNA的插入;而30个正常叶敏感株都不能检测到DS的特征片段。在以卷叶突变(Rl-A2)为回交亲本的F1B1植株中,全部植株表现卷叶;在以中花11号为回交亲本的F1B1植株中,卷叶和正常叶植株的分离比为1：1。上述结果表明该卷叶突变是个显性突变,受一个基因所控制,且该基因的突变与T-DNA的插入有关。     

水稻感光性和光敏不育性的发育遗传关系

在人工气候室控制的光长与温度下,用光敏不育系7001S与早中熟粳稻(Oryza sativa ssp,japoni-ca)感光性弱的“秋光”、“有芒早粳”和“CPSLO-l7”3个品种分别杂交,分析了杂种F_1、F_2植株育性与感光性的表现,以及两者的关系。结果表明:这3个组合的恢复亲本均属于具两对光敏不育的恢复基因的品种。F_1植株均倾向晚熟亲本,说明控制感光性强的基因属于显性。F_2植株在长日照下表现为不育株的感光性均倾向感光性强的亲本;且有不少不育株为晚熟超亲;在少数弱感光性的植株中没有不育株。说明光敏不育基因与感光性基因关系密切,可能两者有连锁关系,光敏不育基因要在感光性基因表达的基础上才能表达。     

超量表达拟南芥油菜素内酯基因BAS1对烟草维管组织发育的影响

为了研究AtBAS1基因对烟草维管组织发育中的影响,本研究构建了含有杨树维管组织特异启动子pLXM5和植物组成性启动子35S驱动的BAS1基因的植物表达载体,并利用叶盘转化法遗传转化烟草,经PCR和GUS组织化学染色检测筛选获得转基因植株。测量转基因烟草的株高和茎围,发现转pLXM5::BAS1基因烟草茎围比野生型烟草高27.3%;对转基因植株茎部进行切片分析和显微观察,转pLXM5::BAS1基因烟草与野生型烟草相比,韧皮部细胞层数是野生型烟草的2.1倍而韧皮部细胞大小没有明显差异。结果说明,BAS1基因在烟草维管组织发育过程中能够促进韧皮部细胞的分化。     

高赖氨酸蛋白基因导入水稻及可育转基因植株的获得

构建了一个植物高效表达质粒,使来源于四棱豆（Psophocarpus tetragonolobus(L.)DC)的高赖氨酸蛋白基因（lys）受控于单子叶植物ubiqutin强启动子下表达。用基因枪法将其导入水稻(Oryza sativa L.)幼胚诱导的愈伤组织,经潮霉素抗性筛选,得到可育的再生植株。经PCR和Southem blotting检测,表明该基因已整合到水稻的基因组织。GUS组织化学染色表明转基因水稻植株的叶、茎和根中均有gus基因的表达。测定112株转基因水稻叶片中赖氨酸叶量,大部分植株有不同程度的提高,最高幅度为16．04％。     

小麦穗部发育多效基因的遗传分析与基因定位

在小麦育种材料中首次发现一种穗部发育萎缩且花器官明显退化,但茎、叶等其他器官发育正常的突变体sda1(spike development atrophy 1)。用显微镜观察突变体sda1的花器官,用碘-碘化钾鉴定其小孢子育性;以‘陕麦94’为父本,突变材料sda1为母本构建F2群体,调查各主要农艺性状,灌浆期测定穗部及穗下茎可溶性糖含量、旗叶光合性能(净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率),对该突变体进行遗传分析;利用SSR微卫星标记,通过混合分离分析(BSA)和群体连锁分析进行基因定位,进一步探索该基因功能。结果表明:(1)小麦突变体sda1雄蕊发育畸形,雌蕊发育萎缩,小孢子几乎全部丧失育性。(2)对突变体sda1原株系中表型正常植株的后代分离统计分析结果证明,该突变性状由1对隐性核基因控制,并命名该基因为SDA1。(3)在F2群体中,突变株抽穗期较正常株延迟4d;穗部及穗下茎可溶性糖含量分别显著高于正常株30.6%和11.0%,但突变株与正常株的抽穗持续时间(均为8d)和光合性能无显著差异。(4)经基因定位分析初步确定SDA1位于小麦6B染色体WMC398和BARC136标记之间,与两标记的遗传距离分别为2.2cM和2.1cM。推测认为,SDA1是一个控制抽穗期与器官发育的多效基因,且该基因突变影响植株的糖分转化与利用。     

过表达或沉默棉花GhPCBER基因株系的获得及其茎叶木质素和木脂素含量研究

编码苯基香豆满苄基醚还原酶(phenylcoumaran benzylic ether reductase,PCBER)的基因PCBER属于PIP亚家族,是苯丙烷代谢途径中参与木脂素合成的关键基因。该研究构建了棉花GhPCBER基因的植物过表达载体并转化拟南芥,同时构建了VIGS(virus induced gene silencing,病毒诱导的基因沉默)载体转化棉花,采用实时荧光定量PCR技术对GhPCBER基因在不同组织中的表达进行分析;对野生型和转基因植株茎叶组织中的木质素和木脂素含量进行测定分析。结果表明:(1)成功构建了GhPCBER植物过表达载体pGWB17-GhPCBRE以及基因沉默重组载体pTRV2-GhPCBER;经遗传转化获得6株转棉花GhPCBER基因抗性拟南芥植株,同时获得15株GhPCBER基因沉默棉花植株(5株为一组)。(2)PCR检测表明,6株转基因拟南芥均为过表达株系,其中株系1、2、3相对表达量更高,且在茎、叶组织中的表达量分别较野生型提高了7～14倍和6～16倍,表明GhPCBER基因成功在拟南芥中过表达;GhPCBER基因沉默棉花植株的茎、叶组织中的表达量分别比野生型棉株约下降12%和26%,表明烟草脆裂病毒(TRV)体系(pTRV2-GhPCBER)成功抑制了GhPCBER基因的表达。(3)转GhPCBER基因拟南芥茎、叶中木质素和木脂素含量较野生型均显著降低;GhPCBER基因沉默棉花植株茎、叶中木质素和木脂素含量较野生型均极显著降低;组织化学染色观察发现GhPCBER基因沉默棉花植株茎秆颜色明显比野生型染色浅,也证明沉默基因棉花植株茎秆中的木质素含量减少。(4)苯丙烷代谢通路中8个相关基因的实时荧光定量PCR分析发现,过表达或抑制GhPCBRE基因均会导致苯丙烷代谢途径发生重新定向。     

棉花叶皱小突变体的遗传分析及激素含量研究

在海岛棉(Gossypium barbadense L.)品种海7124的基因组总DNA导入陆地棉(G.hirsutum L.)品种石远321的后代中,发现了一个形态性状发生变异的突变体。与正常棉株相比,突变体叶片皱小、茎杆细弱,铃小但种子发育正常。叶表皮显微观察发现,突变体叶表皮细胞增大,突变体叶片变小是由于叶片细胞数目的减少。遗传分析表明,突变体为杂合基因型,突变性状受显性基因控制,并可能具有纯合致死效应。内源激素含量测定显示,突变体茎尖中IAA和ZR含量显著高于正常棉株,推测突变体的叶片皱缩变小可能与主茎顶芽中IAA和ZR含量的异常有关。     

Pttkn1基因异位表达对烟草叶片形态的影响

以红花烟草(Nicotiana tabacum L.)叶片为材料,利用农杆菌介导的叶盘转化法将Pttkn1基因整合到烟草基因组中,获得了转基因植株,研究了该基因对植物形态发生和维管形成的影响,并对其进行了RT-PCR分析。结果表明,转基因烟草植株的叶片形态和叶脉发生了多种变化,包括叶片对称性丧失、出现裂片、皱缩、异位茎、杯状叶片、瘤状结构、叶脉脉序紊乱等。RT-PCR分析表明,该基因仅强烈表达于转基因烟草植株中,而在野生型和组织培养材料中均未检测到该基因的存在。表明Pttkn1基因已经成功转入烟草中,而且在叶片形态发生和维管形成过程中发挥一定的作用。     

水稻叶色与若干农艺性状连锁遗传的分析

以遗传方式为抑制互作的两对叶色基因为遗传标记,检测了绿叶品种Y双402与紫叶品种紫稻的杂交F₂中遗传标记与7个数量性状的基因间的连锁关系．发现控制株高、有效分孽、穗长、粒重和穗粒数的QTL（拟名为ht-1,tl, pal, gw和gn）与色素抑制基因I-P1(t）连锁,重组率分别为0、0、0.06,0.04和0.06．另一控制株高的QTL(拟名ht-2)与色素基因Pl(t)连锁,重组率为0.09．对株高、穗长和粒重3个性状而言,增效基因对减效基因为完全显性;有效分孽和穗粒数两性状的QTL只表现简单的加性效应．     

拟南芥AtLH基因过量表达引起叶向下性卷曲和晚开花

AtLH基因是BcpLH基因在拟南芥(Arapsis thaliana L.)中的同源基因,含有两个编码双链RNA结合蛋白的结构域.在大白菜叶球发育过程中,BcpLH基因与包叶的卷曲有关.为研究AtLH的基因对叶卷曲这一重要生物学现象的调控作用,构建了35S:AtLH基因的正义表达载体并转化拟南芥.与野生型比较页言,转基因植株的花和叶中AtLH的表达量有显著增加,成为AtLH基因过量的植株.这些植株的莲座叶向外或向下卷曲,呈现明显的偏上性生长;而且抽苔和开花时间延迟;在营养生长期其短缩茎的叶腑处着生数个侧茎,表现为顶端优势减弱;在生殖生长期二级花序减少使得主花序更加发达,表现为顶端优势增强,转基因植株对激素的敏感性改变,IAA剌激根生长的作用增强,ABA抑制根生长的作用减弱.由此可见,AtLH基因的过量表达可引起转基因植株的叶片向下卷曲.     

棉花矮化突变体的遗传分析

陆地棉科遗２号×中棉完紫的种间杂交衍生后代群体中分离出一株矮秆小叶突变体,经多年选择育成了矮早棉１号。在北京气候条件下,矮早棉１号成熟时,株高只有４５ｃｍ,不到正常陆地棉的１／２。遗传分析揭示矮早棉１号的矮化早熟特性系由两对隐性基因控制,其基因符号定名为ｄ_１和ｄ_２,矮早棉１号为双隐性纯合子,基因型为ｄ_１ｄ_１ｄ_２ｄ_２。正常陆地棉ＴＭ－１、中棉所１２及中棉所１６均为显性纯合子,基因型为Ｄ_１Ｄ_１Ｄ_２Ｄ_２。控制棉花株高的两对基因Ｄ_１／ｄ_１和Ｄ_２／ｄ_２间表现重叠作用。矮早棉１号在棉花早熟育种中有重要价值。     

拟南芥AtLH基因过量表达引起叶向下性卷曲和晚开花(英文)

AtLH基因是BcpLH基因在拟南芥(Arabidopsis thealiana L.)中的同源基因,含有两个编码双链RNA结合蛋白的结构域。在大白菜叶球发育过程中,BcpLH基因与包叶的卷曲有关。为研究AtLH基因对叶卷曲这一重要生物学现象的调控作用,构建了35S:AtLH基因的正义表达载体并转化拟南芥。与野生型比较而言,转基因植株的花和叶中AtLH的表达量有显著增加,成为AtLH基因过量表达的植株。这些植株的莲座叶向外或向下卷曲,呈现明显的偏上性生长;而且抽苔和开花时间延迟;在营养生长期其短缩茎的叶腋处着生数个侧茎,表现为顶端优势减弱;在生殖生长期二级花序减少使得主花序更加发达,表现为顶端优势增强;转基因植株对激素的敏感性改变,IAA刺激根生长的作用增强,ABA抑制根生长的作用减弱。由此可见,AtLH基因的过量表达可引起转基因植株的叶片向下卷曲。     

利用根癌农杆菌和基因枪法转化获得转抗虫融合蛋白基因(Bt-CpTI)甘蓝植株

以下胚轴、带柄子叶和茎尖为外植体,利用根癌农杆菌和基因枪法将抗虫融合蛋白基因(Bt-CpTI)导人甘蓝品种“中甘8号”,得到了13株卡那霉素抗性植株。经PCR扩增反应和Southern blot分子验证表明:农杆菌介导转化下胚轴和带柄子叶来源的Ⅰ型抗性植株均为转基因植株,而农杆菌介导转化茎尖外植体得到的Ⅱ型抗性植株属“假阳性”植株,基因枪介导转化茎尖的2株Ⅲ型植株中,有1株是非转基因植株。经胰蛋白酶抑制剂活性分析和抗虫测试证明,部分转基因植株有较高的胰蛋白酶抑制剂活性和抗菜青虫能力。     

盾叶薯蓣试管株芽的诱导

以盾叶薯蓣(Dioscoreazingiberensis)试管植株为材料,选取带芽茎段为外植体,转接到株芽诱导培养基上15d后,原茎段基部开始产生株芽突起,30d后每一茎段可产生3-5个已生根的株芽,株芽诱导率为100%,株芽诱导数为180个/40株,其移栽成活率可达90%以上。株芽形成的适宜培养条件:温度为26±2℃,光照时间14hd-1,光照强度为1500-2000lx;适宜培养基组成为:MS+6-BA4.0mgL-1+IBA1.0mgL-1+蔗糖6%-9%+活性炭0.5%+琼脂7%。离体诱导的盾叶薯蓣试管株芽能直接发育为新植株,为盾叶薯蓣的快繁提供了一种新的方法。     

晒晾烟重要农艺性状遗传分析

以8个优良的晒晾烟品种(系)为亲本,配置完全双列杂交,进而利用基于混合线性模型的统计学方法,对晾晒烟株高、叶数、节距、腰叶长、腰叶宽以及茎围6个主要农艺性状进行遗传分析。结果表明,在多数农艺性状遗传中加性效应和显性效应都起重要作用,但所占比例有所不同,腰叶长和叶数主要受加性效应影响,而株高、节距、腰叶宽和茎围性状显性效应起主要作用;6种重要农艺性状狭义遗传率由高到低分别为:腰叶长>叶数>株高>节距>腰叶宽>茎围,其中,腰叶长和叶数狭义遗传率较高,分别为0.35和0.33,适合进行早代选择。另外,估算了供试材料的遗传效应值,并对各亲本及组合的育种利用价值进行了评价。本研究为晒晾烟重要农艺性状遗传改良提供了一定的理论依据。