南方玉米锈病抗病基因的定位及不同遗传背景对基因标记的比较分析

玉米自交系齐319高抗南方玉米锈病。利用SSR标记技术和BSA分析对齐319抗南方玉米锈病基因进行了标记分析,结果表明SSR标记phi041和phi118与齐319抗南方锈病基因连锁,其遗传距离分别为7.69cM和8.55cM。因此南方玉米锈病抗病基因定位于玉米10号染色体短臂上。本研究进行的抗病基因标记,选择使用了两个杂交组合的3个分离群体,标记结果显示同一杂交组合的不同分离群体其标记结果是一致的,而不同组分分离群体的标记结果有显著差异,这可能与基因的遗传背景相关。因此,在进行基因标记分析时,选择合适的分离群体是至关重要的。     

玉米雄穗颜色QTL分析

雄穗是玉米的重要生殖器官,不同品种间玉米的雄穗外观差异明显。对玉米雄穗的颜色进行遗传分析和QTL定位,筛选与雄穗颜色紧密连锁的分子标记,可以作为玉米的品种保护和品种鉴别的有用工具。同时,紫色雄穗中花色苷类色素含量较高,与玉米雄穗的抗虫性密切相关。本研究利用一个黑玉米自交系SDM为共同父本,分别与白玉米自交系木6和黄玉米自交系Mo17杂交,构建2个相关F2∶3群体,分别命名为MuS(木6×SDM)和MoS(Mo17×SDM),在云南和重庆两个不同的环境中种植,对玉米花药颜色(COAn)和花药护颖颜色(COCa)2个性状进行QTL定位。结果表明:玉米花药和花药护颖的颜色均为数量性状,受主效基因和微效基因共同控制。2个群体在2个环境中共检测到7个与花药颜色相关的QTL,位于第2、3、6和10染色体上,其中位于第10染色体标记区间umc1196a-IDP8526内的QTL在重庆和云南同时表达,对表型的贡献率分别为23.17%和19.98%;2个群体在2个环境中共检测到9个与花药护颖颜色相关的QTL,位于第3、6、9和10染色体上,其中3个QTL为环境钝感QTL(在2个环境中均表达,且至少在1个环境中贡献率大于10%),分别位于第6染色体标记区间umc1979-umc1796、mmc0523-umc2006内和第10染色体标记区间umc1196a-umc2043内,对表型的贡献率为10.69%～59.30%。2个群体检测到的主效QTL的位置和效应高度一致,且控制花药颜色和花药护颖颜色2个性状的主效QTL有连锁分布的现象,主要表现在bins 6.04处的标记mmc0523和bins 10.04处的标记IDP8526附近。位于第6和第10染色体上的在不同环境和遗传背景下稳定的QTL可以作为进一步精细定位的靶位点,也可以为玉米雄穗颜色的分子标记辅助选择提供有价值的参考。     

基于染色体片段导入系发掘抗玉米丝黑穗病主效QTL

选用抗玉米丝黑穗病自交系Mo17和SH15为供体,与受体感病自交系黄早四和昌7-2构建回交群体(BC3F1\BC4F2),通过田间人工接种玉米丝黑穗病原菌鉴定抗病性表现,评价群体抗病性。研究结果显示黄早四×(黄早四×Mo17)BC4F2群体发病率明显高于BC3F1群体;两个BC4F2黄早四×(黄早四×Mo17)和昌7-2×(昌7-2×SH15)群体的发病率差异较大。采用SSR标记分析抗病株的供体染色体导入片段,发现随着回交次数的增多,导入片段数量减少,但不同回交群体中供体导入片段数目明显不同。通过连锁不平衡分析,在染色体2.09和3.04区段发掘和验证2个抗玉米丝黑穗病主效QTL,连锁标记分别为umc2077和phio53或bnlg1965。本文研究结果为抗丝黑穗病基因精细定位和分子聚合育种提供了信息和材料。     

水稻Xa21基因在水稻和玉米中的比较物理定位

比较基因组分析证明,禾本科不同种基因组间存在广泛的同线性和共线性。对水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）这一模式植物与其它禾本科植物基因的原位杂交比较定位可以揭示禾本科植物基因组结构的共同特点和进化规律。利用含Ｘａ２１基因的ｐＢ８２２作探针筛选水稻的细菌人工染色体（ＢＡＣ）文库,建立了一个包含３个ＢＡＣ克隆的重叠群。用生物素标记其中一个ＢＡＣ克隆,对水稻“广陆矮４号”和玉米自交系黄早四进行了染色体荧光原位杂交。同时,用ｐＢ８２２也作了原位杂交检测。在水稻第１１染色体长臂中间检出了杂交信号,信号与着丝粒的百分距离约为２４。在玉米的第１、３和第８染色体长臂观察到杂交信号,表明玉米基因组中具有三个Ｘａ２１的同源序列座位。ＢＡＣＦＩＳＨ的信号检出率达在４０％以上,大大高于质粒探针ｐＢ８２２的检出率（１５％）,而且可在同源染色体和姊妹染色单体上同时检出杂交信号的比例较高,证明了利用ＢＡＣ克隆荧光原位杂交进行比较物理定位的可行性和优越性。在ＢＡＣＦＩＳＨ中必须用相应基因组的ＣｏｔⅠＤＮＡ封阻,以排除重复序列的干扰。     

玉米P25自交系抗锈病基因的遗传分析及SSR分子标记定位

以玉米南方型锈病免疫自交系P2 5和感病自交系F3 4 9及F1、F2 、B1和B2 为材料 ,采用主基因 多基因混合遗传模型研究了P2 5的抗病遗传规律。结果表明 :自交系P2 5的抗病基因为一主基因 ,表现为加性效应 ,没有检测出多基因 ,其在F2 、B1和B2 群体的遗传率分别为 81 88%、38 14 %和 5 5 1%。利用SSR分子标记技术 ,以组合P2 5×F3 4 9的F2 :3 家系作为构图群体 ,构建了玉米SSR遗传连锁图谱 ,并将玉米抗南方型锈病基因定位于 10号染色体上 ,与phi0 5 9标记的遗传距离为 5 8cM。     

玉米mir1基因在玉米和薏苡中的比较物理定位

玉米基因mir1编码一种抗秋季黏虫的半胱氨酸蛋白酶。利用RFLP作图mir1基因被定位在玉米第 6号染色体短臂上 ,但它在第 6号染色体短臂上的物理位置还不知道。实验以mir1和 4 5SrDNA为探针 ,通过双色荧光原位杂交技术确定了mir1基因在玉米细胞分裂中期和粗线期第 6号染色体上的物理位置。Southern杂交结果表明 ,在薏苡基因组中存在mir1基因的同源序列 ,进一步利用荧光原位杂交的方法确定mir1基因的同源序列定位于薏苡第 7号染色体长臂的近末端 ,其信号与着丝粒的百分距离为 73 33± 0 15。     

水稻EPSP合酶基因的克隆、结构分析和定位

5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸(EPSP)合酶是芳香族氨基酸合成途径中的一个关键酶, 该基因在植物抗除草剂基因工程中具有重要的应用价值. 根据水稻EPSP合酶基因的EST序列设计探针, 在水稻TAC基因组文库中筛选到16个阳性克隆. 对阳性克隆E11进行亚克隆, 由此获得了由3661核苷酸组成的水稻EPSP合酶基因全序列. 序列分析和同源性比较揭示, 该基因由8个外显子和7个内含子组成. 以窄叶青8号/京系17组合构建的DH群体和分子图谱将水稻EPSP合酶基因定位于水稻第6条染色体的上端.     

玉米花期耐旱导入系群体的构建与评价

以黄早四X齐319回交群体（BC2F1）为试验材料,在花期进行高强度干旱胁迫和耐旱导入系筛选,获得花期耐旱性显著高于亲本材料的玉米耐旱导入系。利用分子标记对其导入片段进行分析结果表明,在全基因组范围内,耐旱群体在36．59％的位点上含有供体亲本的特异标记,尤其在第4、5染色体上分别达到63．94％、56％,显著高于群体平均值;同时发现,导入频率的提高主要集中于染色体的部分区段,其中部分基因组区域与已定位的耐旱性相关QTL相邻或重叠。     

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。     

玉米耐铝毒基因的分离

以抑制消减杂交（SSH）为手段,以玉米对铝敏感的自交系Mo17和耐铝的自交系TL94B为材料,分别构建它们的正向和反向消减文库,分别筛选获得了124、47、103和64个阳性克隆。对文库的鉴定表明,插入片段分布在0.25-1．0kb之间,阳性克隆率在18％左右。对338个阳性克隆进行测序,得到232种表达序列标签（EST）,其中70．2％的EST可推测其功能。结果表明,玉米的铝离子胁迫反应涉及胁迫因子的信号传导、响应基因的转录表达与调控、物质的合成与运输、细胞结构和功能的改变等。     

用于目标序列染色体定位的镜鲤BAC-FISH体系构建

为了构建用于镜鲤(Cyprinus carpio var. specularis)特定基因组序列染色体定位的实验体系, 在细菌人工染色体(Bacterial Artificial Chromosome, BAC)文库筛选池中对已知短序列基因组片段进行PCR扩增, 筛选出包含目标序列的BAC克隆, 提取BAC质粒进行缺刻平移标记制备探针, 开展荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization, FISH)实验。通过对染色体片前处理、BAC质粒探针制备、C0t-1 DNA封闭基因组重复序列、预杂交、荧光染料选择、信号放大等一系列实验条件和方法的探索优化, 成功实现了目标序列在镜鲤有丝分裂中期染色体上的定位。定位对象既包括在染色体上有单一位点的序列, 如斑马鱼微卫星标记Z6884和Z4268, 也包括在染色体上有多个位点的重复序列, 如黄河鲤性别相关标记CCmf1。来自斑马鱼同一条染色体上的两个微卫星标记被分别定位于镜鲤不同染色体上, 为鲤鱼染色体数目加倍的进化假设提供了一项直接实验证据, 同时将现有遗传连锁图谱与染色体对应起来, 可作为染色体识别和细胞遗传学图谱构建的依据。黄河鲤性别相关重复序列被定位于不少于四条染色体上, 为性别决定相关基因的筛查提供了研究线索。这一BAC-FISH实验体系将成为鲤细胞遗传学图谱构建、基因组进化和比较基因组学研究中的重要研究工具。       

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.     

稻瘟病抗病基因Pi15的精细定位

稻瘟病抗病基因Pi15曾被作者鉴定为与已知抗病基因Pii具有连锁关系,但是,Pii基因究竟位于染色体6还是9上存在争议.为了确定Pi15基因的染色体位置,利用分子标记在由15个抗病个体和141个感病个体组成的F2群体中,通过混合群体分离法(BSA)与隐性群体分析法(RCA)相结合的手段,对目标基因进行了连锁分析.首先,从染色体6和9分别选择10个微卫星标记进行了分析,结果表明,只有位于染色体9的RM316与目标基因连锁,重组率为(19.1±3.7)%.为了进一步确定这种连锁关系,从染色体9选择了4个序列标定位点(STS)标记进行分析,结果表明,只有G103与目标基因连锁,重组率为(5.7±2.1)%.为了获得与目标基因更加紧密连锁的分子标记,对目标基因进行了RAPD)分析.在筛选、分析了1 000个随机引物之后,从中获得了3个目标基因紧密连锁的分子标记BAPi15486、BAPi15782、BAPi15844.它们与目标基因的重组率分别为0.35%、0.35%和1.1%.这些紧密连锁的分子标记可作为分子标记辅助基因聚合和克隆的出发点.     

大豆籽粒镉积累QTL的整合及其分子标记的验证

该研究在收集大豆籽粒镉积累定位信息的基础上,通过参考图谱分子标记比较整合已有的定位信息,进一步在‘中黄24’(籽粒高积累镉)与‘华夏3号’(籽粒低积累镉)衍生的(F6:7)重组自交系群体中,对大豆籽粒镉积累的QTL位点及其分子标记进行验证。结果表明,在不同群体中定位的籽粒镉积累2个主效QTL(Cda1和Cd1)位于第9染色体同一区域;该区段内候选基因GmHMA1的点突变,在籽粒镉积累不同的‘中黄24’和‘华夏3号’之间是一致的;该位点与‘中黄24’和‘华夏3号’各器官的镉浓度并无连锁关系。研究认为,‘中黄24’与‘华夏3号’间籽粒镉积累差异由其它位点控制,需要利用该重组自交系群体进行全基因组定位。     

运用FISH技术将SSR标志定位于染色体上的研究

目的:运用FISH将SSR标记定位于染色体上,并确定其具体属于哪条染色体.方法:从全基因组测序数据库中挑选SSR标记,再将该序列到Fosmid库中进行序列比对,得到末端序列与SSR序列相同的Fosmid,再利用该Fosmid制作荧光原位杂交的探针,将该探针运用FISH技术杂交到染色体上,同时结合Tpy1,Tpy3序列识别其具体位于哪条染色体上.结果:在荧光显微镜下可以直接观察到探针在染色体上的结合位点,利用相关拍摄软件就可以对其进行拍照.本实验得到了较好的FISH杂交图片,并结合Tpy1,Tpy3成功的将其定于黄瓜五号染色体上.结论:FISH技术可以让人直接观察到探针在染色体上的位置,运用此方法能将可用于进行分子遗传图谱整合的SSR标记准确定位于染色体上.本研究中,在Tpy1,Tpy3探针的帮助下,我们更直接确认了该标记位于黄瓜的第五号染色体上.这使该标记对黄瓜分子辅助育种与黄瓜分子遗传图谱的整合,可以提供直接而有用的帮助.     

程序性细胞死亡抑制基因Dad-1在水稻和玉米中的FISH定位(英文)

Dad-1是一种在动物和植物中都非常保守的细胞程序性死亡 (PCD) 抑制基因。作者利用 FISH (荧光原位杂交)首次把单拷贝水稻Dad-1基因物理定位在水稻第2号染色体短臂的端部(Fig.2 A,B&C)。我们还分析了它在玉米基因组中的同源序列。Southern 杂交结果显示在玉米基因组中确实存在水稻Dad-1 的同源序列(Fig.1)。FISH进一步展示了三个杂交信号分别在玉米4、5号染色体长臂和9号染色体短臂上(Fig.2 D,E&F),其信号距着丝粒的百分距离(FL值)分别为 91、98和96。其杂交位点的位置与水稻Dad-1所处的相对位置是相似的,它们都处于染色体臂的端部。这表明在一定的程度上,Dad-1基因不仅在序列同源性上而且在所处的染色体位置上具有保守性。 水稻Dad-1基因在水稻中的杂交信号检出率 (38%) 高于玉米中的。这表明与玉米相比,水稻Dad-1 基因的编码序列更容易与水稻染色体杂交;它与玉米中的相应序列可能只是部分同源。     

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。     

利用高灵敏的TSA—FISH在玉米中定位bz1、bz2基因

植物中,程序性细胞死亡(PCD）发生在植物生殖和发育的许多方面,已有的研究表明,在玉米种子的发育过程中,胚肥组织经历了程序性细胞死亡的过程。bz1(bronze)和bz2是与种子的糊粉层发育相关的花青素生物合成基础,在玉米基因组中,bz1基因所在区域是重组热点,bz2与类黄酮的酰化、糖基化、转运、沉积等有关,基因的物理定位有利于基因的分离和克隆。TSA－FISH（Tyramide signal amplification fluorescence in situ hybridization）是一种新颖的高灵敏度的荧光原位杂交技术,它的主要反应原理是辣根过氧化物酶催化过氧化氢和标记的酪胺分子（tyramide)的苯环部分反应,使荧光标记的酪胺分子在直接带有或间接带有HRP报告分子的探针周围沉积,信号因此得以极大的放大,从而大大提高了荧光原位杂交技术的灵敏度,90年代中期开始引入动物和人类组织化学和细胞遗传学研究中,2001年才应用于植物细胞遗传学的研究。利用这一技术,我们将bz1基因定位于玉米的第9染色体的短臂和第1染色体的长臂上,其信号点距着丝粒的百分距离分别为40．2,75．4;bz2基因定位于玉米的第1染色体的长臂和第5染色体的短臂上,其信号点距着丝粒的百分距离分别为21．6,15．3。本文讨论了TSA－FISH技术在植物中小的、低拷贝的DNA序列定位上的应用。     

玉米抗甘蔗花叶病毒分子标记开发

由甘蔗花叶病毒引起的玉米矮花叶病是我国黄淮海地区玉米生产的重要病害,开发抗矮花叶病基因分子标记是开展抗病分子标记辅助育种的基础。本文基于玉米6.00-6.01区域的“一致性抗甘蔗花叶病毒QTL区间”寻找抗病基因的功能保守域,依据序列多态性开发出抗病分子标记InDel-130和InDel-110,在已知抗性的102份玉米自交系中进行验证。通过分析标记抗病带型和感病带型中的抗病和感病自交系数目,卡平方测验表明标记InDel-130在供试自交系中与抗病性的表现独立无关,而标记InDel-110与甘蔗花叶病毒抗性高度相关,为共显性标记,可用于玉米抗甘蔗花叶病毒种质筛选和分子标记辅助育种。     

稻瘟病抗病基因Pi15的精细定位

稻瘟病抗病基因Pi15曾被作者鉴定为与已知抗病基因Pii具有连锁关系,但是,Pii基因究竟位于染色体6还是9上存在争议。为了确定Pi15基因的染色体位置,利用分子标记在由15个抗病个体和141个感病个体组成的F_2群体中,通过混合群体分离法(BSA)与隐性群体分析法(RCA)相结合的手段,对目标基因进行了连锁分析。首先,从染色体6和9分别选择10个微卫星标记进行了分析,结果表明,只有位于染色体9的RM316与目标基因连锁,重组率为(19.1±3.7)％。为了进一步确定这种连锁关系,从染色体9选择了4个序列标定位点(STS)标记进行分析,结果表明,只有G103与目标基因连锁,重组率为(5.7±2.1)％。为了获得与目标基因更加紧密连锁的分子标记,对目标基囚进行了RAPD分析。在筛选、分析了1000个随机引物之后,从中获得了3个目标基因紧密连锁的分子标记BAPi15_(486)、BAPi15_(782)、BAPi15_(844)。它们与目标基因的重组率分别为0.35％、0.35％和1.1％。这些紧密连锁的分子标记可作为分子标记辅助基因聚合和克隆的出发点。