印度南瓜果皮和果肉颜色遗传分析及基因定位

以印度南瓜‘98-2-351’与‘06820-1’杂交构建F2群体,对亲本及各世代群体成熟果实果皮和果肉颜色进行调查、统计分析。结果表明:F2群体中果皮桔红色和灰色的分离比呈3∶1,说明果皮灰色是由单隐性基因控制;F2群体中果肉黄色和白色的分离比呈3∶1,说明果肉白色也是由单隐性基因控制。利用群体分离分析法结合隐性群体分析法,采用SSR分子标记,找到了2个与控制灰色果皮基因位点CmRc紧密连锁的SSR标记(PU078072和PU013839),其连锁遗传距离分别为5.9cM和14.5cM;同时找到了1个与控制白色果肉基因位点CmFc紧密连锁的SSR标记PU132712,其连锁遗传距离为6.7cM。本研究为进一步筛选与控制印度南瓜果皮和果肉颜色基因更加紧密连锁的分子标记及相关基因的精确定位奠定了基础。     

杂交后代中转基因小麦外源1Ax1基因的遗传

高分子量麦谷蛋白亚基1Ax1基因是决定小麦加工品质的主效基因之一,在小麦胚乳中增加1Ax1基因的表达量可以提高其加工品质,这对于小麦的品质改良具有重要意义。采用外源1Ax1基因超量表达的转基因小麦‘B102-1-2’为父本,常规小麦品种‘鄂麦12’和‘川89-107’为母本进行杂交试验。采用SDS-PAGE技术检测并分析各组合亲本、F1代、F2代的HMW-GS组成,从而研究转基因小麦‘B102-1-2’中外源品质基因1Ax1表达的遗传规律。研究结果表明:外源基因有效地整合进入主栽小麦的基因组中,并且正确表达,在F2代中表现出15∶1的分离比,遵循孟德尔遗传模式,这对于杂交育种策略的选择制订具有指导意义。     

不同花色菊花品种花色素结构基因的表达特性

对红色、黄色、粉紫色和白色菊花品种不同开放度的花序舌状花中CHS、CHI、DFR、F3H、F3′H和3GT基因的表达量进行了相对定量分析。结果表显示:6个基因的表达因不同花色、不同发育阶段而异。‘钟山红鹰’(红色)中各基因的表达量均较高,且均在Ⅱ(松蕾期)或Ⅲ(半开期)期达到峰值,其中DFR、3GT基因的表达量远高于其他花色品种。‘金陵娇黄’(黄色)中CHS、CHI基因表达量较高,且Ⅰ(紧蕾期)、Ⅱ期表达量高于Ⅲ、Ⅳ(盛开期)期;3GT、DFR基因表达量分别高或低于‘金陵笑靥’(粉紫色)品种中相应基因的表达量,但均比红色品种低;F3H在4个品种中表达量最低,F3′H表达量接近或略低于红色或粉紫色品种,且各阶段表达水平较稳定。‘金陵笑靥’中DFR表达量仅次于‘钟山红鹰’,3GT和CHS表达量低于红色与黄色品种。‘钟山雪桂’(白色)中各基因仅有微量表达,除F3H外各基因的表达量明显低于其他花色品种。研究表明,花色素结构基因DFR、3GT是菊花花色素合成的关键基因,DFR很可能是限速关键基因,一定表达水平的CHS、CHI也是菊花花色素合成所必须的,F3H基因与花色素合成不存在直接相关。     

辣椒抗蚜品种‘猪大肠’的抗蚜性遗传分析

桃蚜是辣椒生产上的主要害虫,发掘抗蚜种质资源,阐明其遗传规律,促进抗性品种培育,是防治蚜虫为害的重要途径。利用抗蚜辣椒品种‘猪大肠’和感蚜辣椒品种‘大羊角椒’为亲本材料构建遗传群体,对杂交后代抗蚜性遗传进行分析。结果表明,正反杂交F1代植株对桃蚜的反应均表现为高抗(HR),F2代的抗蚜与感蚜植株分离符合3∶1的比率。酶学分析表明‘猪大肠’抗蚜亲本、正反杂交F1代及其自交F2代抗蚜植株叶组织内多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性在受蚜虫为害后均显著提高,而感蚜亲本及正反杂交F2代植株酶活在受蚜害前后无显著差异。上述结果表明辣椒抗蚜性由显性单基因控制,能够稳定遗传,PPO和POD活性增加幅度与辣椒抗蚜性显著相关。     

‘砀山酥梨’及其褐色果皮芽变PbXET基因克隆与表达分析

为研究‘砀山酥梨’及其褐皮芽变木葡聚糖转葡糖苷酶基因(PbXET)表达水平差异,该实验利用RACE技术,克隆了梨PbXET基因;采用实时荧光定量PCR技术,分析了梨树叶片、果皮和果肉等不同组织及花后不同时期果皮中PbXET基因表达差异。结果表明:(1)梨PbXET3(KJ690921)和PbXET4(KJ690922)开放阅读框分别为903bp和891bp,分别编码300和296个氨基酸;氨基酸序列聚类分析显示,PbXET3与苹果MdXET-3以及PbXET4与苹果MdXET-5的亲缘关系最近。(2)半定量PCR分析显示,花后150d,PbXET3和PbXET4基因在‘砀山酥梨’和‘锈酥’不同组织中均有表达,且PbXET3在叶片中表达量很低,在果皮、果肉中表达相对较强,其中叶片中PbXET3表达量低于PbXET4,而果肉和果皮中PbXET3的表达均明显高于PbXET4。(3)荧光定量PCR分析发现,在‘砀山酥梨’和‘锈酥’果皮中,PbXET3和PbXET4基因不同时期的表达量变化趋势不同;与‘砀山酥梨’相比,果皮颜色发生变化(花后100d)之后,‘锈酥’果皮中PbXET3表达量骤减;而果皮颜色发生变化(花后100d)之前,PbXET4表达量均显著降低。由此推测,PbXET3和PbXET4基因参与了‘锈酥’果皮褐色形成的调节,其表达水平差异可能是改变‘锈酥’表皮细胞结构的重要原因之一。     

4个春性基因型小麦品种与‘京841’杂交F_1代的表型分析

选用4个具有不同显性春化基因型的小麦品种与冬性小麦品种‘京841’进行杂交实验,通过显性春化基因特异性PCR分析技术鉴定杂交F1代植株,并分析4个杂交组合的正反交F1代植株表型特性。结果显示,各显性春化基因已经导入到各杂交F1代植株中,且其苗穗期受显性春化基因的控制而有效缩短;3个杂交组合的F1代穗粒数在正反交之间存在显著差异,推测穗粒数受细胞质遗传因素的影响较大,其中以‘新春2号’和‘豫麦18’分别为母本和父本与‘京841’杂交后F1代的穗粒数表现出较强的杂种优势,4个杂交组合的F1代千粒重均表现出较强的杂种优势。     

‘砀山酥梨’及其褐皮芽变果皮中多胺类物质含量和相关基因表达分析

为研究多胺类物质在‘砀山酥梨’芽变品系‘锈酥’果皮褐色形成中的作用,以‘砀山酥梨’和‘锈酥’花后不同时期果皮为试材,采用HPLC方法测定果皮中多胺类物质的含量,利用RACE技术克隆多胺合成过程中的关键基因,通过Protparam网站与MEGA5.0软件分析相关基因蛋白的理化性质及其系统进化,用荧光定量qRT-PCR方法分析不同时期果皮中相关基因的相对表达量。结果表明:(1)除花后50和150d外,其它时期‘砀山酥梨’果皮中腐胺含量均显著高于‘锈酥’,花后50d、75d、150d时,‘锈酥’果皮中的亚精胺、精胺含量显著高于‘砀山酥梨’果皮。(2)克隆出多胺合成的基因ADC、SPDS和SPMS(GenBank登录号分别为KM923903、KM923905和KM923906),预测ADC和SPMS均为水溶性蛋白、SPDS为疏水性蛋白,它们与苹果的亲缘关系最近。(3)荧光定量PCR结果显示,花后50d,多胺合成中ADC、SPDS和SPMS在‘锈酥’果皮中表达量均显著高于‘砀山酥梨’。研究推测,‘锈酥’果皮中多胺代谢及相关基因的上调表达可能与‘锈酥’的果皮褐色形成有关。     

节瓜果皮颜色相关基因的ISSR标记分析

本研究选用节瓜F2代分离群体作为研究材料,采用分离体分组混合(bulked segregation analysis,BSA)分析法,结合ISSR标记技术,分别构建节瓜的淡绿色果皮基因池和墨绿色果皮基因池并对100条ISSR引物进行筛选扩增,进而对与节瓜果皮颜色性状控制基因连锁的分子标记进行分析研究,最终得到了在两基因池间具有多态性的标记G855-6。通过F2代群体验证,最终确定了ISSR标记G855-6与节瓜墨绿色果皮控制基因连锁,其交换值为8.95%,遗传距离为9.04 c M。     

南瓜属黄色果皮性状的种间转育及遗传分析

采用种间杂交的方法向中国南瓜及印度南瓜中转育了仅在美洲南瓜中存在的黄色果皮性状基因。研究了黄色果皮性状的种间遗传规律,发现黄色果皮性状在种间杂种后代中的分离比例符合孟德尔遗传规律。通过比较黄色果皮基因在南瓜属3个种中的遗传表现,发现该基因的性状表达受到种、亲本果形、亲本皮色等多重因素共同作用而具有复杂的遗传表现。通过种间杂交,可将美洲南瓜特有的黄色果皮性状转育到中国南瓜及印度南瓜中,创制黄色果皮新型种质资源。     

2个石榴品种果皮花色苷合成相关基因表达分析

以2个不同红色石榴品种‘红宝石’和‘墨石榴’为试验材料,采用荧光定量PCR方法,分析花色苷合成相关基因CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、UFGT等6个基因在果实发育过程中的转录表达特性,同时分析基因表达量与果皮花色苷积累的关系。结果表明:(1)在整个果实发育期内‘墨石榴’花色苷含量明显高于‘红宝石’;随着果实的发育,‘红宝石’果皮中总花色苷含量不断增加,而‘墨石榴’中总花色苷含量初期很高,随后迅速下降,后期维持在较低水平。(2)‘红宝石’中CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT等5个基因均在果实发育的早期和晚期出现2个表达高峰,而ANS基因的表达量在整个果实发育期内不断升高;在‘墨石榴’中CHS、CHI、F3H、DFR、ANS等5个基因的表达高峰均出现在早期,随着果实的发育表达量均呈下降变化趋势,但UFGT基因在中期时表达量最高。(3)‘红宝石’石榴的ANS基因表达量与总花色苷含量呈显著正相关,‘墨石榴’中CHS和ANS基因的表达水平与总花色苷含量显著相关。研究认为,花色苷合成相关基因的初期和末期表达差异是2个石榴品种着色差异的主要原因,ANS在‘红宝石’着色中起关键作用,CHS和ANS可能在‘墨石榴’花色苷积累中起重要作用。     

不同红梨果皮类黄酮合成基因表达模式分析

采用半定量和荧光定量PCR方法,分析10个类黄酮合成基因在梨品种‘红星’和‘满天红’成熟果皮中的转录特性以及光照对基因表达的影响.结果表明:‘满天红’花色苷合成上游基因(CHS、CHI)的表达量高于‘红星',而下游基因(F3H、DFR、ANS)以及黄酮醇(FLS)和原花色素(LAR、ANR)合成相关基因的表达量却正好相反.套袋去除光照可使所有被检测基因的转录水平降低,F3GT和FLS最明显,表达量差异达20～30倍以上,且套袋‘红星’中PAL、F3H、DFR、ANS、LAR、ANR基因的表达量仍高于不套袋‘满天红’.研究认为,花色苷合成下游基因转录水平的差异是2个红色梨品种间着色不同的主要原因,而F3GT是光照调控‘红星’着色的关键基因.     

甜樱桃UV-B光受体基因UVR8的克隆及其表达分析

UVR8(UV resistance locus 8)是目前唯一被描述的植物紫外光B(UV-B)特异受体,能感受环境中的UV-B,从而调控植物生长发育进程。本研究以甜樱桃‘红灯’果实为试验材料,利用RT-PCR技术,获得甜樱桃UVR8基因c DNA全长序列。该序列包含一个长1 329 bp的开放阅读框,编码442个氨基酸,相对分子质量为47.80 k D,将该基因命名为Pac UVR8并提交Gen Bank数据库,收录号为(KX671127)。氨基酸保守域分析表明,Pac UVR8基因编码的蛋白包含7个RCC1结构域,该氨基酸序列与其他植物序列相似性在78%~98%之间。同时,利用荧光定量PCR分析UVR8基因在3种不同颜色的樱桃果实生长过程的表达情况,其中‘黑樱桃’和‘红灯’随着果实成熟,果皮颜色逐渐变红,UVR8表达量逐渐上升;而黄色品种‘佐藤锦’在成熟时期基因表达量表现为先增长后减少,在转色期的20 d表达量最高。本研究为甜樱桃光受体对光应答的分子机理及解释甜樱桃着色分子机制提供了一定的理论依据。     

杂交后代中转基因小麦外源1Ax1基因的遗传

高分子量麦谷蛋白亚基1Ax1基因是决定小麦加工品质的主效基因之一,在小麦胚乳中增加1Ax1基因的表达量可以提高其加工品质,这对于小麦的品质改良具有重要意义。采用外源1Ax1基因超量表达的转基因小麦‘B102-1-2’为父本,常规小麦品种‘鄂麦12’和‘川89-107’为母本进行杂交试验。采用SDS-PAGE技术检测并分析各组合亲本、F₁代、F₂代的HMW-GS组成,从而研究转基因小麦‘B102-1-2’中外源品质基因1Ax1表达的遗传规律。研究结果表明:外源基因有效地整合进入主栽小麦的基因组中,并且正确表达,在F₂代中表现出15:1的分离比,遵循孟德尔遗传模式,这对于杂交育种策略的选择制订具有指导意义。     

‘黄花’梨及其芽变‘绿黄花’梨HHT基因克隆与表达分析

该试验以砂梨品种‘黄花’梨（果皮褐色）及其芽变‘绿黄花’梨（果皮绿色）盛花后第8周的果皮为试材,利用常规PCR和巢式PCR技术克隆了ω 羟基棕榈酸O 阿魏酰转移酶（ω hydroxypalmitate O feruloyl transferase, HHT）基因cDNA的全长,命名为 PpyHHT（登录号为KX131155）。序列分析结果表明,该基因开放阅读框（ORF）为1 335 bp,编码444个氨基酸。生物信息学分析显示,推定的PpyHHT蛋白质相对分子质量为49.91 kD,等电点是4.75,与白梨相似性高达98%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR（qRT PCR）表达分析显示,2种梨果皮中 PpyHHT基因在盛花后6~9周的4个转色关键期表达量不断变化,在‘黄花’梨果皮中的表达量明显高于‘绿黄花’梨。推测 PpyHHT基因可能参与砂梨果实褐色/绿色性状的形成。     

红肉葡萄果实发育过程中花青苷组分变化与基因表达规律分析

以红肉葡萄新种质‘钟山红玉’为实验材料,通过高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)检测‘钟山红玉’从幼果到成熟期果皮、果肉中的花青苷组分及含量,并利用实时荧光定量PCR检测不同发育时期花青苷合成相关基因的表达水平,研究其不同果实发育时期果皮、果肉中的花青苷组分变化,以及相关基因表达规律,探索红肉葡萄果实呈色机制,为葡萄果实品质改良育种提供理论依据。结果表明:(1)‘钟山红玉’果皮和果肉中共检测出13种花青苷且都为单糖苷花青苷,与欧亚种葡萄亲缘关系较近。(2)‘钟山红玉’果皮、果肉中均检测出了欧亚种葡萄中很少有的天竺葵素3-O-葡萄糖苷;果皮中飞燕草素类(飞燕草素-、锦葵色素-、矮牵牛素-)花青苷衍生物含量显著高于矢车菊素类(矢车菊素-、芍药素-)花青苷衍生物,而在果肉中则两大类花青苷含量相近,这与果皮中较高的F3′5′H基因表达量有关,且在果皮中酰基化花青苷比例显著高于果肉。(3)花青苷合成相关基因MYBA2和UFGT在‘钟山红玉’不同发育时期的表达变化规律一致,UFGT基因在果肉中基本不表达,而MYBA2可能是决定‘钟山红玉’果肉转色的关键因子;并且ABA响应相关基因PYL1在‘钟山红玉’发育时期的表达规律与OMT和LDOX基因一致。     

山梨猕猴桃与中华猕猴桃种间杂交后代果实性状的遗传倾向分析

以山梨猕猴桃(Actinidia rufa(Siebold and Zuccarini)Planchon ex Miquel)品种‘63101’和中华猕猴桃(Actinidia chinensis var.chinensis C. F. Liang)品种‘磨山雄7号’杂交产生的400余株F₁代个体为材料,连续2～3年对其果实品质和外观特点的9个性状进行测定,分析它们的遗传规律。结果显示,子代群体单果质量连续3年低于双亲中值,遗传传递力连续3年低于100%,优势率连续3年均为负值;可溶性固形物子代中值除2015年略低外,其余2年均高于亲中值12.3%;优势率均为正值,遗传传递力均大于100%;子代果实形状出现分离,与母本圆柱形相同的比例占82%;果皮毛被中,偏离母本的有毛比例为60%;果皮颜色出现绿色、绿褐色、褐色的分离,比例为1∶1.5∶1;果实肩部形状多与母本的方形相似,占比为63%;果肉颜色也多与母本的绿色相似,占比为86%;果实风味中,与父本和母本相似的表型占比均为32%,口感酸的占比18%,超低亲极酸占比1%,超高亲浓甜占比9%。说明杂交子代单果质量和可溶...     

石榴种皮总木质素含量及PgCOMT基因的克隆与表达

为探讨石榴(Punica granatumL.)籽粒硬度与种皮总木质素含量的相关性及种皮COMT基因的表达方式,利用Texture Analyser质构仪和巯基乙酸法测定6个品种的成熟籽粒硬度及种皮总木质素含量。结果表明,6个石榴品种的籽粒硬度与种皮总木质素含量呈正相关,相关系数为0.9246。采用RACE技术从石榴种皮中克隆得到1条长度为1456 bp的PgCOMT基因cDNA序列(GenBank登录号为KJ713968)。实时荧光定量PCR分析表明,PgCOMT在‘红玉石籽’、‘粉皮’、‘会理软籽’、‘蒙自甜’和‘突尼斯软籽’石榴种皮中的相对表达量与石榴籽粒硬度较为一致;随着石榴种皮的发育其表达量先下降后上升。这为深入了解石榴软籽性状的产生机理奠定了基础。     

杂草稻红色果皮基因的遗传分析

以江苏扬中红色果皮杂草稻W16、粳型广亲和品种02428(S5n)及以它们为亲本的衍生世代F1、F2和F3为材料,研究了杂草稻红色果皮性状的遗传特征;根据已克隆的普通野生稻(O.rufipogen)红色果皮Rc与白色果皮rc等位基因第6外显子的差异,设计了InDel标记RID14,利用RID14标记对F2群体、江淮流域所收集到的24份红色果皮杂草稻、3份普通野生稻以及423份品种资源进行了标记基因型分析;选取5份江淮流域杂草稻的RID14标记PCR产物进行测序分析.结果显示:以白色果皮02428为母本的杂交种F1的颜色为白色,而以红色果皮杂草稻W16为母本,杂交种F1的果皮颜色为红色;正反交杂种F1所结F2种子都是红色,F2植株所结F3种子果皮颜色发生分离,符合3∶1分离比例;在F2群体中,RID14标记与果皮颜色共分离,在450份材料中,红色果皮均为非缺失带型,而白色果皮和紫色果皮为缺失带型;5份江淮流域杂草稻的RID14标记PCR产物序列与已登录的普通野生稻序列完全一致.研究表明,扬中杂草稻红色果皮为单基因控制的显性性状,并由母体基因型决定,是典型的延迟遗传,由Rc基因控制;在白色果皮材料资源中都存在14 bp缺失的等位基因rc,RID14标记可以作为准确鉴定红色果皮杂草稻的分子标记.     

‘脆红李’果实发育过程中花色苷含量及相关基因表达分析

花色苷是一类重要的色素,对李红色的形成必不可少。本研究以‘脆红李’为试材,研究了果实发育过程中叶绿素含量、总花色苷含量及果皮主要花色苷组分和含量的变化规律,并分析了Ps PAL、Ps CHS、Ps CHI、Ps F3H、Ps DFR、Ps ANS和Ps UFGT基因在果实不同发育阶段的表达规律。结果表明,随着‘脆红李’果实的生长发育,果皮和果肉中总叶绿素含量呈逐渐下降的趋势;‘脆红李’果肉中不含花色苷,果皮中的花色苷在转色期才开始积累,成熟时达到最大值,为404.37μg/(g·FW),并以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷为主;花色苷合成相关基因在‘脆红李’不同生长发育时期的果皮和果肉中有着特异性的表达,但只有Ps PAL和Ps UFGT基因的转录水平与花色苷含量的正相关性达到极显著水平,表明这两个基因对‘脆红李’果实的着色有着异常重要的调控作用。     

水稻粒长基因GL3的遗传分析和分子标记定位

为了解析水稻粒长的遗传机制,以大粒水稻品种‘80018-TR161-2-1’和小粒水稻品种‘日本小黑稻’及其F2代200个株系和F2：3家系为材料,分析水稻粒长的遗传学性状。结果表明,谷粒长度的分离比在F2及F2：3家系中都表现为3：1,长粒性状受1对隐性核基因控制,命名为GL3。用简单重复序列（simple sequence repeat,ssR）分子标记结合群体分组混合分析的方法,将此种基因定位在水稻第3号染色体上SSR标记PSM379和RM16之间,它们的遗传距离分别为4．0cM和11．2cM。