小麦淀粉粒束缚淀粉合成酶基因多态性的分子鉴定

运用6％的SDS-PAGE对14个小麦品种成熟籽粒Wx蛋白的多态性进行了鉴定,结果表明,14个小麦品种根据其Wx蛋白的缺失情况可分为6种组合类型。另外,根据Wx-A1、Wx-D1和Wx-D1这3个位点基因序列和变异情况分别设计了PCR引物,扩增结果表明：Wx-A1位点突变材料扩增产物为327bp,正常材料中扩增不到该特异带;在Wx-B1位点扩增出187bp目标带,突变材料没有该扩增产物;在Wx-D1位点扩增出约700bp目标带,突变材料没有该特异带。与前人的研究结果相比,Wx-B1引物在3个位点的扩增产物长度更短,差异更大,在2％琼脂糖胶上即可清楚分开,缩短了鉴定时间,提高了效率,为大规模筛选优质面条小麦品种提供了可能。     

小麦Wx-B1基因酶切片段长度多态性及其与直链淀粉含量的关系

采用序列标志位点(sequence-tagged sites,STS)引物,对35个小麦品种的Wx-B1基因位点上的近第4个内含子区域的序列进行了扩增,用限制性内切酶BamHI切割.结果表明,扩增片段有的能被酶切,有的不能.酶切片段出现两种长度多态性,其长度与直链淀粉含量(AC)呈负相关.AC在约20%以上的小麦品种扩增的片段能够被BamHI切割,而在约20%以下的不能.以上结果表明,Wx-B1基因在扩增序列区域有多态性,这可以作为一种分子标记在育种中预测不同小麦品种的直链淀粉含量,以改良小麦品质.     

小麦蜡质基因座位上SSR的多态性及其与直链淀粉含量的关系

分析了蜡质基因(Wx)3′端的一个简单重复序列(SSR)(AT(AT)n AT)在32份小麦中的多态性及其与直链淀粉含量(AC)的关系。这些材料包括了山东省内的不同小麦品种,其AC含量差别较大。在扩增的小麦品种中均出现两条带,一条204bp(Wx-Dla)位于7DS染色体上,另一条225—346bp(Wx-Ala)位于7AS染色体上。也就是说在扩增的小麦品种中均存在Wx-Ala和Wx- Dla基因,并且较长的片段显示了长度多态性。分析表明AC与7D上这个SSR序列基因的多态性呈正相关,高AC小麦品种扩增的片段较长,电泳迁移率较小;相反,低AC小麦品种扩增的片段较短,迁移率较大,不同长度SSR品种间AC差异显著。虽然目前还不能确定这个SSR序列在直链淀粉合成中的直接功能,但SSR变异与AC之间的相关性可作为分子标记直接用于小麦品种改良。     

稻米淀粉品质性状的资源筛选和相关基因初步鉴定北大核心CSCD

淀粉是稻米品质形成的主要理化基础,也是水稻品质改良的重要育种目标。本研究旨在挖掘包含不同淀粉含量的特异种质和鉴定其相关的基因型,为完善水稻淀粉合成调控网络及水稻优质育种工作提供有用信息。以江苏南京水稻种质资源国家野外科学观测研究站收集的119份种质资源为材料,运用改进的免煮简易法测定供试材料的直链淀粉含量;以直链淀粉含量极高、低的材料,利用开发的dCAPS分子标记鉴定其Wx基因型。测定直链淀粉含量极高的15份材料的抗性淀粉含量,并选取3份高抗性淀粉材料,以日本晴为对照,进行SSⅢa与SBEⅡb两个基因的序列比对和基因型鉴定。结果表明,改进的免煮简易法准确性与现行国标法结果相当,但操作更加简便容易。供试材料的直链淀粉含量大部分处于9.0%~33.0%之间,抗性淀粉含量位于1.0%~4.5%之间。dCAPS分子标记鉴定表明高直链淀粉材料的Wx基因型一般为Wxa型。通过序列比对,发现相对于日本晴,SSⅢa基因在3个高抗性淀粉材料(立新粳、南特号、郴晚3号)有3处共同突变,其中第三外显子+2362位为错义突变;SBEⅡb在2个高抗性淀粉品种(立新粳与南特号)第四外显子+96位检测到共同的错义突变。这些错义突变可能是导致水稻抗性淀粉含量增加的原因,这为下一步精确定向编辑目标基因,创制淀粉品质性状优异新种质奠定了基础。     

DNA分子标记和基因定位

总结了现代分子生物学所发展出来的各类分子标记,并对分子标记应用的一个重要方面－－基因定位进行了详细阐述。     

普通菜豆抗炭疽病基因鉴定与分子标记

菜豆炭疽病是世界菜豆生产中的主要病害之一,使幕豆产量和品质受到严重影响,对抗炭疽病基因的研究可以为培育抗炭疽病品种奠定基础。幕豆炭疽病病菌生理分化比较复杂,由于菜豆品种的抗病性和地域不同,菜豆炭疽菌的致病性分化不同。10个已知抗炭疽病基因中,9个基因（Co-1、Co-2、Co-3／Co-9、Co-4^2、Co-5、Co-6、Co-7、Co-10）已被确认为独立显性基因,其中Co-3／Co-9是等位基因;Co-1、Co-4和Co-9存在等位基因,co-8为隐性基因。除Co-5、Co-7和co-8三个基因还没有被定位外,其他基因被定位在不同的连锁群上。     

聚合蜡质和抗条纹叶枯病基因水稻的分子标记辅助选择

以高蛋白、抗条纹叶枯病的红米水稻‘Kasalath’和本实验室培育的低直链淀粉含量、株型好、产量高的水稻‘上师大3号’为亲本进行杂交.利用蜡质基因(Waxy)在第1内含子5′端剪切位点上游55 bp处CT重复序列的重复数与直链淀粉含量呈负相关的特性,设计了1对SSR引物,利用与抗条纹叶枯病基因(Stv-b2)紧密连锁的...     

具不同蛋白质含量水稻品种中天冬酰胺合成酶基因的表达

为研究水稻中氮同化与籽粒蛋白质合成可能的关系,本实验通过Northern杂交分析比较了氮同化关键酶一天冬酰胺合成酶基因(OsAS)在不同水稻品种中的表达特性.结果显示,OsAS基因在水稻不同组织及其不同发育时期中的表达水平不同,以发育种子中的表达量最高,叶鞘和叶片中相对较弱;在籽粒发育过程中OsAS基因的表达呈先升高后下降的趋势.具不同种子蛋白质含量水稻品种叶片中OsAS基因的表达水平存在显著差异,相关性分析显示在籼亚种或粳亚种不同品种内OsAS基因表达量与籽粒蛋白质含量可能存在一定的关联.     

籼稻和粳稻中蜡质基因座位上微卫星标记的多态性及其与直链淀粉含量的关系

稻米直链淀粉是在由蜡质基因Wx编码的颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）的催化下合成的。最近,在Wx基因的区段内发现了一段多态性微卫星序列（CT）n。对74个非糯籼稻和粳稻材料的（CT）n多态性进行了分析,并探讨了其与直链淀粉含量之间的关系。在74个品种（系）中共发现7种（CT）n片段（Wx等位基因）,即（CT）8,（CF）10,（CT）11,（CT）16,（CT）17,（CT）18,（Ch）19。在籼粳亚种间,不同（CT）n的分布存在差异较大：在籼稻中,以（CT）11和（CT）18为主,占92．6％,另有（CT）10和（CT）8各2份,（CT）17型1份;在粳稻中,以（CT）16、（CT）17为主,共占20份材料中的90．0％。在上述74个品种（系）中,以（CT）n表示的Wx基因型对稻米直链淀粉含量的决定系数R2达0．912,也即Wx基因型差异可解释这些材料直链淀粉含量变异的91．2％。还发现6份籼稻材料Wx座位上为杂合的（CT）18／（CT）11,其中2份为推广早籼优质品种浙9248和舟优903,并对其在遗传和育种研究中的意义作了探讨。     

含不同Anti-Waxy基因拷贝数的稻米直链淀粉含量分析

将含单拷贝Anti-Waxy基因的纯合植株分别作为父本或母本进行正反交,获得两组含双拷贝Anti-Waxy基因的杂交后代,分析了未转基因对照、转基因亲本及两组杂交后代糙米直链淀粉含量以揭示不同Anti-Waxy基因拷贝数对降低稻米直链淀粉含量程度的影响.结果显示,2个单拷贝转基因水稻糙米直链淀粉平均含量分别为10.72%和11.13%,比对照分别降低17.98%和14.84%;两组正交和反交杂交后代糙米直链淀粉平均含量分别为8.96%和8.23%,其平均值为8.60%,比2个转基因杂交亲本糙米直链淀粉含量分别降低19.78%和22.73%,比对照降低了34.20%.结果表明,增加转基因水稻基因组中Anti-Waxy基因拷贝数在一定程度上能够进一步降低稻米直链淀粉含量,通过将独立转化获得同品种转基因植株之间杂交可以成为获得高表达转基因植物的途径.     

青海育成小麦5个主效矮秆基因的分子检测

为系统了解青海小麦矮秆基因的分布特点,并进一步为青海高原小麦的株高育种提供优异种质资源。本研究利用5个矮秆基因的特异性分子标记对82份青海小麦品种资源中的矮秆基因进行了检测,并对不同矮秆基因的降秆效应进行了分析。结果表明:82份青海育成小麦品种中有49份材料至少含有一个矮秆基因,其中Rht-B1b的分布频率最高,约占参试材料的28.0%,其次是分布频率为23.2%的Rht8基因,而矮秆基因Rht-D1b、Rht5以及Rht12的分布频率分别为9.8%、13.4%、9.8%。在49份含有不同种类矮秆基因的材料中,其中16份材料同时含有2种及以上的矮秆基因,即RhtB1b和Rht8、Rht-D1b和Rht8、Rht-B1b和Rht5、Rht-D1b和Rht5、Rht8和Rht5、Rht-B1b和Rht12、Rht5和Rht12,并未发现同时含有矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b的品种;2份材料分别含有3种矮秆基因,即Rht-B1b、Rht8、Rht12和Rht-B1b、Rht5、Rht8;其余31份材料仅含有1种矮秆基因。82份青海育成小麦材料中仅含有Rht-B1b的材料11份,平均株高为86.2 cm,其降秆效应为5.7%;只含有Rht-D1b的材料有5份,平均株高为84.9 cm,其降秆效应为7.1%;仅含有Rht8的材料有9份,平均株高为88.6 cm,其降秆效应为3.1%。因此,在青海育成小麦品种中,矮秆基因的降秆效应为Rht-D1bRht-B1bRht8。     

不同大小规格墨西哥湾扇贝(Argopecten irradians concentricus)转录组分析及生长相关基因筛选

墨西哥湾扇贝(Argopecten irradians concentricus)是中国双壳贝类养殖的重要经济品种,具有较高的研究价值,然而,转录组学及基因组学信息的匮乏,严重制约了该贝的遗传改良进程。本研究基于Illumina Hi SeqTM2000平台,对5月龄大规格(平均体质量16.05 g)和小规格(平均体质量5.57 g)墨西哥湾扇贝进行转录组测序,经de nove组装,大、小规格墨西哥湾扇贝分别获得120 563和118 794条高质量unigenes,unigene的平均长度分别为944 bp和969 bp;按照FDR≤0.001且|log2Ratio|≥1的原则,共筛选出9 901个差异表达基因,其中,大规格组相对于小规格组,上调基因4 976个(50.26%),下调基因4 925个(49.74%);六大公共数据库Blast比对结果显示,差异表达基因在Nr数据库的注释率最高,其次是GO数据库;从已获功能注释的差异表达基因中筛选得到47个生长相关候选基因,涉及多个生长因子及其受体;GO功能富集结果显示,膜、L-氨基酸运输和糖基键水解酶活性分别是细胞组分、生物过程和分子功能富集unigene最多的条目;Pathway富集分析发现,3 699条差异表达基因被成功注释到252条代谢通路中,其中33条为显著性富集通路(p<0.05),富集度最高的是焦点粘附;大规格组中共鉴定出10 870个SSRs和242 551个SNPs,小规格组中共鉴定出10 857个SSRs和228 121个SNPs。研究结果为墨西哥湾扇贝分子标记批量开发、功能相关基因挖掘以及分子遗传育种提供了理论数据支撑。     

大豆耐盐机理及相关基因分子标记

大豆耐盐涉及多种生理代谢途径.耐盐大豆能够通过Cl-排除、控制Na 的吸收和转运、合成渗透调节物质、改变细胞膜膜脂组分及相关酶类的活性等多种形式来适应盐胁迫;野生大豆群体具有盐腺,从形态结构上适应盐逆境;大豆-根瘤菌共生体在盐胁迫下通过互作来提高整体的耐盐性.分子生物学技术应用于大豆耐盐研究,已获得了一些与耐盐相关基因连锁的分子标记.广泛搜集筛选大豆栽培种和野生种资源,利用分子生物学技术和基因工程提高大豆耐盐性,将成为未来大豆耐盐研究的主要内容.     

不同穗型冬小麦品种蔗糖和淀粉合成中关键性酶的活性变化

灌浆期间的豫麦66和豫麦49旗叶中蔗糖磷酸合成酶(SPS)和籽粒中蔗糖合成酶(SS)活性均呈单峰曲线变化,峰值分别出现在花后20和15 d,整个灌浆期内豫麦66 SPS与SS活性均高于豫麦49;豫麦66籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)和淀粉分支酶(SBE)活性均呈单峰曲线变化,峰值出现在花后20 d,而可溶性淀粉合成酶(SSS)活性则呈双峰曲线变化,峰值分别出现在花后10和20 d,且第二个峰值显著高于第一个.     

青藏高原不同海拔矮嵩草蛋白质、脂肪和淀粉含量的变异

 生长在青藏高原4个不同海拔地区的矮嵩草(Kobresia humilis),其蛋白质、脂肪和碳水化合物的含量有明显差异。其中海拔最高的大坂山(4,000m)植株中蛋白质含量平均比海拔依次较低的金羊岭(3,800m),海北站(3,200m)和西宁地区(2,200m)的分别高出9.9％,17.3％和39.4％;脂肪含量平均分别高出7.1％,77.8％和106.0％;淀粉含量也平均分别高出2.4％,21.6％和32.7％。同时表明,海拔高度对上述若干生化成分含量的季节性动态变化均有明显的影响。从而显示,高海拔地区的植物所以具有较强的抗寒性和适应逆境胁迫的能力,是与体内蛋白质、脂肪和碳水化合物(淀粉)的大量积累增加密切相关。     

大豆异黄酮合成途径相关基因差异表达分析

大豆异黄酮是一种应用广泛、具有医用和保健功能的活性物质。为揭示异黄酮合成途径相关基因表达差异,本研究采用实时定量PCR技术分析相关基因在不同大豆品种、发育时期及组织部位的表达。结果发现,苯丙氨酸解氨酶基因PAL、肉桂酸羟化酶基因C4H、香豆酸辅酶A连接酶基因4CL在高异黄酮品种中豆27 R2期叶片中的表达量显著高于低异黄酮品种楚秀;查尔酮合成酶基因CHS、异黄酮合成酶基因IFS在中豆27 R8期子粒中的表达量显著高于楚秀;细胞色素还原酶基因CPR在中豆27 R7期叶片与子粒的表达量与楚秀相比显著降低。这些差异表达的基因可能是形成大豆品种异黄酮含量高低的重要原因。     

干旱胁迫下耐旱性小麦在不同生育期脱水素的表达分析

以2种耐旱性不同的盆栽小麦陕合6号(干旱耐受型)和郑引1号(干旱敏感型)为材料,分别在其苗期、分蘖期、拔节期、开花期对土壤实施不同程度的自然干旱胁迫和复水处理,采用SDS-PAGE和Western blotting技术研究其叶片脱水素的表达规律,探究小麦整个生长期脱水素的表达与干旱胁迫的关系.结果表明:2种小麦的脱水素均仅在干旱胁迫时表达,其中45 kD和37 kD的脱水素在2种小麦的4个发育期的叶片中均有表达,28 kD的脱水素仅在特定发育时期表达.在干旱耐受型小麦(陕合6号)中,脱水素在胁迫初期少量表达,随着胁迫程度加剧表达量急剧增加,在重度干旱胁迫下达到峰值,复水后小麦叶片中脱水素含量迅速下降;在干旱敏感型小麦(郑引1号)中,脱水素在胁迫初期大量表达,中度胁迫表达量小幅度回落,到复水1 d达到峰值,此后随着复水时间增加小麦叶片中脱水素的量逐渐下降.研究表明,小麦叶片脱水素表达与干旱胁迫程度和生育期迫密切相关,不同耐旱型小麦材料中叶片脱水素表达的差异与品种之间的干旱耐受能力密切相关.     

Regulation of Starch and Protein Synthesis in Wheat Grains by Feeding Sucrose and Glutamine to Detached Ears Cultured in vitro

Three experiments of in vitro ear culture were conducted to evaluate how the substrates of C (carbon) and N (nitrogen) supply in liquid medium regulate the grain growth and synthesis of protein and starch in two winter wheat cultivars. Increasing glutamine supply with constant sucrose concentration increased the contents of total protein and protein components of albumin and globulin in grain, and the activity of glutamate pyruvate transaminase (GPT) across most treatments, while markedly reducing the contents of total starch and components of amylose and amylopectin as well as the activities of soluble starch synthase (SSS) and granule bounded starch synthase (GBSS). The opposite patterns were observed in the experiment of increasing sucrose supply at constant glutamine concentration. When simultaneously increasing sucrose and glutamine supply at constant ratio, the contents of total protein, albumin and globulin in grain were slowly enhanced, whereas the contents of total starch, amylose and amylopectin and the activities of SSS, GBSS and GPT increased only to a certain extent and then decreased. Negative correlations were found between the contents of protein or protein components in grains and the relative ratio of sucrose to glutamine concentrations in the culture medium, while positive correlations were seen between the contents of total starch or starch components and the ratio of sucrose to glutamine. These results implied that the composition of protein and starch in wheat grain could be readily manipulated by varying the concentrations of sucrose and glutamine and their ratio in the culture medium.     

施氮量和花后土壤含水量对强筋小麦籽粒淀粉合成及品质的影响

以强筋小麦品种'济麦20'为材料,在防雨池栽培条件下研究了施氮量和花后土壤含水量对强筋小麦籽粒淀粉合成及其品质的影响,以明确强筋小麦获得高产优质的花后适宜土壤含水量及施氮量.结果表明:在同一施氮量下,适宜的花后土壤含水量(60%～70%)籽粒游离态淀粉合成酶(SSS)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性在籽粒发育过程中一直最高,有利于直链淀粉、支链淀粉的积累和支链淀粉/直链淀粉比的提高,提高峰值粘度、低谷粘度、最终粘度和衰减值;花后土壤含水量过高(80%～90%)或过低(40%～50%)均导致籽粒SSS和GBSS活性降低,从而使直链淀粉、支链淀粉的积累量降低,减小支链淀粉/直链淀粉比,使峰值粘度、低谷粘度、最终粘度降低.(2)在同一土壤含水量下,增施氮肥不利于灌浆前期SSS和GBSS活性和直链淀粉、支链淀粉积累量的提高,并且随着土壤含水量增加增施氮肥该趋势加重;适量增施氮肥能提高支链淀粉/直链淀粉比和峰值粘度、低谷粘度、最终粘度,过多或过少施氮则降低支/直比和峰值粘度、低谷粘度、最终粘度.研究认为,在本试验条件下,适量增施氮肥(纯氮225 kg/hm2)或适宜的花后土壤含水量(60%～70%)可促进强筋小麦籽粒淀粉的合成,有效改善其淀粉品质.     

不同类型土壤上种植的小麦籽粒中与淀粉合成相关的酶活性变化

测定池栽条件下灰潮土、水稻土、砂姜黑土上种植的强筋小麦‘郑麦9023’籽粒灌浆过程中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UGPP）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、淀粉粒结合淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）5个与淀粉合成有关的酶活性变化的结果表明,不同类型土壤上种植的小麦籽粒中AGPP、UGPP、SSS、GBSS、SBE活性均呈单峰曲线变化,花后18d,AGPP、UGPP、SSS和SBE活性达到峰值,而GBSS则在花后24d达到峰值。AGPP、SSS、SBE活性峰值表现为灰潮土〉水稻土〉砂姜黑土,UGPP峰值表现为灰潮土〉砂姜黑土〉水稻土,GBSS峰值则表现为水稻土〉灰潮土〉砂姜黑土。