五节芒基因组大小测定

五节芒(Miscanthus floridulus)属于禾本科(Poaceae)芒属(Miscanthus Andersson),被认为是一种开发潜力巨大的生物质能源植物。本研究以水稻日本晴(Oryza sativa L.var.Nipponbare)为内标,采用流式细胞仪测定6份采自中国不同地区的五节芒基因组大小。结果首次确定了五节芒的基因组大小平均为2596.59 Mb,即2 C DNA含量为5.31 pg(以1 pg=978 Mb计算)。     

毛竹基因组大小测定

毛竹(Phyllostachys edulis)属禾本科(Poaceae)竹亚科(Bambusoideae)刚竹属(Phyllostachys), 是我国分布和栽培面积最大的经济竹种, 有着广泛的开发前景。本实验以水稻(Oryza sativa)为内标, 用流式细胞仪对水稻和竹子样品的PI发射荧光强度进行测定, 通过比较水稻与毛竹样品峰值的倍数关系, 计算出毛竹的基因组大小。对24组样品进行重复测试, 测得毛竹基因组大小为 2 075.025±13.08 Mb, 即2 C DNA含量为4.24 pg(以1 pg DNA = 0.978×109 bp计算)。毛竹基因组大小测定为毛竹基因组文库的建立及其基因组学研究奠定了重要基础。     

长江江豚基因组大小测定

本研究采用流式细胞术,以公鸡(Gallusdomesticus)红血细胞DNA含量为标准,测定了23头长江江豚(Neophocaenaphocaenoidesasiaeorientali)的基因组大小(或称C值)。实验过程中采用了保存在3中不同条件下的长江江豚的全血样品,用3种不同的方法提取白细胞。为了获得本实验所用的公鸡红血细胞DNA含量的准确值,首先以人(Homosapiens)的C值为标准,对其进行了校正。然后其C值(2C=2.35pg)用于长江江豚的基因组大小测定。结果发现:长江江豚的单倍体DNA含量为3.27pg/C,由此得出其基因组大小为3.17×109bp;雌性和雄性的C值分别为3.25pg和3.29pg,野外长江江豚和豢养长江江豚的C值分别为3.30pg和3.05pg。对雌雄个体之间以及不同生长条件下长江江豚的C值应用独立样本t检验分析,发现:1)不同性别的长江江豚基因组大小之间没有明显的差异;2)豢养条件下的长江江豚和野生长江江豚之间的基因组大小有明显差异,豢养条件下的长江江豚的基因组明显小于野生条件下的长江江豚。据此推测必要环境因子的变化可能会对长江江豚的基因组DNA含量造成影响。     

利用流式细胞术测定大额牛基因组大小的研究

运用流式细胞术(FCM)测定大额牛基因组大小,并比较大额牛和普通牛基因组大小,为大额牛基因组学研究及其分类地位提供科学依据。分别提取人白细胞和鸡红细胞作为待选内参,用FCM测定经碘化丙啶(PI)染色的待选内参与大额牛白细胞的混合样品,通过比较大额牛与待选内参的荧光强度和DNA含量峰值的倍数关系,筛选出测定大额牛基因组大小最佳的标准内参,以此测定计算大额牛基因组大小;并比较大额牛和普通牛基因组大小关系。研究结果表明鸡红细胞是测定大额牛基因大小最佳的标准内参;以鸡红细胞(2C=2.5 pg)为参照,大额牛细胞核DNA含量C=2.780 9 pg,基因组大小为2.719 7×10~9 bp;大额牛与普通牛测定结果比较发现,大额牛基因组比普通牛基因组小。本研究筛选出测定大额牛基因组大小的最佳标准内参,并运用流式细胞术首次测定了大额牛基因组大小,证明了大额牛基因组较普通牛基因组小。本研究的结论将为后续大额牛De novo测序组装以及基因组学相关研究提供参考,也为确定大额牛进化提供科学依据。     

34种秋海棠基因组大小比较与分析

以34种野生秋海棠(包括4个变种)为试材,水稻(Oryza sativa L.subsp.japonica Kato)为外标,采用流式细胞法测定其基因组大小,比较不同种、组之间基因组大小的差异,并分析与染色体数的相关性。结果表明:34种秋海棠基因组大小在0.292~2.554 pg之间,最大值约为最小值的9倍,平均基因组大小为0.863 pg,最小的为盾叶秋海棠(Begonia peltatifolia H.L.Li),最大的为水鸭脚秋海棠(B.formosana(Hayata)Masam.)。中国原产的30种秋海棠平均基因组大小(1C=0.925 pg)较南美洲原产的4种的(1C=0.398 pg)大,中国台湾原产的3种秋海棠基因组均比大陆原产的27种的大。中国原产秋海棠不同组间基因组的大小存在差异,同一组内基因组大小亦不相同,本研究所测材料以四室组的基因组最大,为1.285 pg,组内变化近3.2倍;秋海棠组和二室组次之,分别为0.895 pg和0.888 pg,组内变化近6.4、6.8倍;侧膜胎座组基因组最小,为0.721 pg,组内变化约1.2倍。相关性分析表明秋海棠基因组大小与染色体数无显著相关性。本结果可为秋海棠遗传多样性分析及基因组学研究提供一定的基础数据。     

毛竹基因组大小测定

毛竹（Phyllostachys edulis）属禾本科（Poaceae）竹亚科（Bambusoideae）刚竹属（Phyllostachys）,是我国分布和栽培面积最大的经济竹种,有着广泛的开发前景。本实验以水稻（Oryza sativa）为内标,用流式细胞仪对水稻和竹子样品的PI发射荧光强度进行测定,通过比较水稻与毛竹样品峰值的倍数关系,计算出毛竹的基因组大小。对24组样品进行重复测试,测得毛竹基因组大小为2075.025±13.08Mb,即2C DNA含量为4.24pg（以1pg DNA=0.978×10^9bp计算）。毛竹基因组大小测定为毛竹基因组文库的建立及其基因组学研究奠定了重要基础。     

黄藤染色体核型及基因组大小分析

为探究黄藤(Daemonoropsjenkinsiana)染色体核型和基因组的大小,采用体细胞染色体常规制片法与显微摄影技术相结合的方法,对黄藤染色体进行了核型分析,同时以番茄(Lycopersicon esculentum)为内标,应用流式细胞术对黄藤叶片基因组大小、DNA含量和DNA倍性进行了测定。结果表明,黄藤茎尖是理想的染色体制片材料;黄藤的染色体数为2n=24,核型公式为K(2n)=1M+17m+5sm+1st,核型类型为2C;核型不对称系数61.20%;黄藤的DNA含量为1.57 pg,基因组大小为1 539.53 Mb,黄藤的DNA倍性为二倍体(2n)。这是首次报道黄藤的核型和基因组大小,为深入开展黄藤属及其近缘属植物的核型和基因组比较分析提供了参考依据。     

黄喉拟水龟细胞核DNA含量的分析

以黄喉拟水龟 (Mauremysmutica)的红血细胞为材料 ,以鸡红血细胞为DNA标准 ( 2 5pg/2c) ,采用流式细胞仪测定了黄喉拟水龟及其两个种群的细胞核基因组DNA含量。黄喉拟水龟的细胞基因组DNA含量为 5 16± 0 2 9pg/2c (n =6 0 ) ;南方种群的细胞核DNA含量为 5 19± 0 30pg/2c (n =30 ) ,北方种群为 5 14±0 30pg/2c (n =30 ) ,两个种群的核DNA含量无显著差异 (t=0 6 84 7,df =5 8,P >0 0 5 )。     

利用流式细胞仪测定荚蒾属植物的基因组大小

荚蒾属 (Viburnum) 植物在园林中广泛用作观赏灌木,并且其具有优良园艺性状的杂交种在世界范围内越来越受欢迎。本研究利用流式细胞仪测定了14种荚蒾属植物的基因组大小。二倍体中基因组大小变化范围是255pg（陕西荚蒾）到426pg（琼花）。同时,琼花的核型也较不对称,这可能反应了它的育种历史。四倍体物种珊瑚树的基因组大小（762pg）是其他二倍体物种的两倍还多,这揭示了该属的多倍化在进化中可能并不遥远。该研究为荚蒾属细胞遗传学和分类学的深入研究奠定了基础,并为该属杂交育种提供有用的信息。     

基于流式细胞术和K-mer分析的银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)植物基因组大小测定

金缕梅科(Hamamelidaceae)银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)仅包含银缕梅(Parrotia subaequalis(H.T.Chang)R.M.Hao&H.T.Wei)和波斯铁木(Parrotia persica(DC.)C.A.Mey.)两种落叶阔叶乔木,其中银缕梅是我国华东地区特有的Ⅰ级濒危珍稀保护植物,属东亚第三纪孑遗成分;其姊妹种波斯铁木则间断分布于伊朗北部,属北极第三纪孑遗植物类群。本研究首次利用流式细胞术和K-mer分析方法对银缕梅属两姊妹种的基因组大小进行了测定,建立和优化了以萝卜(Raphanus sativus L.‘Saxa’)为内标、WPB(Woody plant buffer)为细胞核解离液的两种植物单倍体基因组的DNA含量(DNA C值)流式测定的适宜体系,旨在为金缕梅科银缕梅属植物的全基因组测序、基因组学研究、种质资源开发和利用以及物种保育等提供前期基础数据参考;同时也可为金缕梅科其他属、种的基因组大小测定提供借鉴。主要研究结果如下:(1)通过流式测定银缕梅基因组大小约为971.45±13.91 Mb,波斯铁木基因组大小约为890.52±24.69 Mb;(2)K-mer分析估测银缕梅基因组大小为951.70 Mb,杂合率为1.740%,重复序列比例为77.50%;波斯铁木基因组大小为858.50 Mb,杂合率为0.695%,重复序列占74.30%;(3)银缕梅属于高杂合和高重复基因组,波斯铁木则属于微杂合和高重复基因组。本研究的结果为银缕梅属植物后续基于DNA三代高通量测序技术的全基因组测序、组装及去冗余处理等工作提供了重要的数据参考。     

木兰科主要属种核DNA含量(2C-值)的检测

植物核DNA含量(2C-值)作为描述生物多样性的一个主要特征参量,对植物资源的研究具有重要意义。本文选取木兰科(Magnoliaceae)中10个代表性属,即木兰属(Magnolia)、含笑属(Michelia)、木莲属(Manglietia)、鹅掌楸属(Liriodendron)、盖裂木属(Talauma)、合果木属(Paramichelia)、观光木属(Tsoongiodendron)、华盖木属(Manglietiastrum)、单性木兰属(Kmeria)和拟单性木兰属(Parakmeria)下的23个种;以玉米(Zea mays)核DNA含量(5.45 pg/2C)为标准,通过流式细胞术测定各样品的核DNA含量(2C-值)。结果表明,23个种的核DNA含量从3.25 pg(3 178.50 Mbp)到13.61 pg(13 310.58 Mbp)不等;且CV值均5%。本研究结果可为木兰科中主要属下单元基因组大小的评估和其他植物核DNA含量的测定提供参考,同时也为木兰科植物资源的保护和利用研究奠定基础。     

长三角及邻近地区138种草本植物DNA C-值测定及其生物学意义

为了评估DNA C-值和基因组大小(genome size)在植物入侵性评估中的价值,应用流式细胞仪测定了长三角及邻近地区138种草本植物的核DNA含量,其中111种为首次报道。在此基础上比较了不同植物类群这两个值的差异,特别是入侵性与非入侵性植物这两个值的差异。结果表明:(1)138种草本植物平均DNA C-值为1.55 pg,最大者是最小者的37.17倍。127个类群平均基因组大小为1.08 pg,最大者是最小者的34.11倍;(2)统计了菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)、石竹科(Caryophyllaceae)、十字花科(Brassicaceae)、玄参科(Scrophulariaceae)、蓼科(Polygonaceae)、唇形科(Labiatae)和伞形科(Umbelliferae)的DNA C-值和基因组大小,发现禾本科植物的这两个值显著地大于其他7个科(P0.01)。单子叶的DNA C-值和基因组极显著地大于双子叶植物(P0.01);(3)杂草比非杂草具有更低的DNA C-值(P0.01)和基因组大小(P0.001);与DNA C-值相比,基因组大小在这两个类群之间的差异更为明显(P0.001),这种现象也体现在菊科植物中。随着基因组(X1)和DNA C-值(X2)由大变小,植物的杂草性(入侵性,Y)由弱变强,两者关系分别符合:Y=2.2334-1.2847 ln(X1)(r=0.4612,P0.01)和Y=2.4421-0.7234 ln(X2)(r=0.2522,P0.01),DNA C-值和基因组大小可以作为植物入侵性评估的一个指标;(4)多倍体杂草的基因组极明显地小于二倍体杂草(P0.01),前者为后者的0.63倍。在非杂草中,多倍体基因组比二倍体的略小,前者仅为后者的0.84倍,差异不显著(P0.5)。菊科植物中多倍体杂草的基因组也显著地小于二倍体杂草(P0.1)。基因组变小和多倍体化相结合,进一步增强了植物的入侵性。在多倍体植物入侵性评估中,基因组大小比DNA C-值更有价值。     

毛竹基因组大小和序列构成的比较分析

毛竹(P. pubescens)是世界重要的竹类植物之一, 是中国分布范围最广、种植面积最大(占全国竹林总面积的2/3以上)、经济价值最高的竹种. 毛竹属于禾本科, 为四倍体(4x = 48), 是该科中特殊的草本植物. 禾本科中多个基因组已被或正在被测序, 但竹类植物基因组研究还未见报 道. 本研究以被测序的玉米(B73)和水稻(日本晴) 基因组作为内参, 利用流式细胞仪(FCM)获得大小约为2034 Mb毛竹基因组, 其与玉米基因组大小相仿, 远大于水稻基因组. 为了明确毛竹基因组是否与玉米基因组一样由大量重复序列组成, 进行了毛竹基因组随机测序, 获得近1000条基因组调查序列(GSS). 序列分析表明, 毛竹基因组的重复序列组成比例23.3%, 明显低于玉米(65.7%); 其重复序列主要由Ty1/Copia和Gypsy/DIRS1 2类LTR逆转座子(14.7%)构成, DNA转座子和其他重复序列比例均较低. 但由于测序数量等原因,该结果还有待今后更大规模的基因组测序分析. 本研究对毛竹和其他竹种的基因组学研究提供了一些有价值的基础数据, 同时该研究是第一次对竹类植物基因组的序列构成进行了初步描述.     

基于流式细胞术的海菜花属植物基因组大小测定

利用改良的裂解液P1,以中国古代莲(Nelumbo nucifera Gaertn.Fruct.et Semin)为外标,采用流式细胞术(FCM)对海菜花属(Ottelia Pers.)6个代表性物种及3个存疑类群的基因组大小(C值)进行测定,并对海菜花属系统发育关系进行评估。结果显示:所测定的材料中,水菜花(Ottelia cordata(Wall.)Dandy)C值最小(6.759 pg),灌阳水车前(O.guanyangensis Z.Z.Li,S.Wu&Q.F.Wang)C值最大(12.929 pg);对基因组大小与该属系统发育树进行比较分析,结果发现该属植物基因组大小与系统发育关系具有一致性;对海菜花属3个存疑类群进行分子系统学研究,结果发现存疑类群与嵩明海菜花(Ottelia acuminata var.songmingensis Z.T.Jiang,H.Li&Z.L.Dao)及灌阳水车前的关系最近,而与水菜花的关系较远,这与基因组大小变异相一致。根据基因组大小进一步推测3个存疑类群很可能为二倍体。本研究结果可为海菜花属植物的系统学研究提供新资料,同时为该属植物基因组学研究提供基础数据。     

巴西橡胶树栽培种质基因组C值测定和变异分析

为了解巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)栽培种质的变异情况,以53份在云南植胶区综合性状表现较好的巴西橡胶树栽培种质为材料,采用流式细胞术测定了基因组C值,并进行了变异分析。结果表明,浅绿色嫩叶是巴西橡胶树流式细胞术测定的最适样品。53份巴西橡胶树栽培种质的细胞核DNA含量和基因组C值存在一定差异,基因组的平均C值是1.531 696×109 bp,最小的是CRTG-272种质(1.465 908×10~9 bp),最大的是CRTG-83种质(1.600 381×10~9 bp),变异系数较小(CV=0.035 5)。53份巴西橡胶树栽培种质中有47份为二倍体,6份为三倍体。在已测定基因组大小的40种大戟科(Euphorbiaceae)植物中,基因组大小变异较大(CV=1.248 6),与"C值悖论"观点相一致。因此,应用流式细胞术能快速、准确地测定巴西橡胶树细胞核DNA含量、基因组C值和染色体倍性。     

基于流式细胞术的乌饭树核DNA含量(2C-值)测定

核DNA含量(2C-值)是描述植物生物多样性的一个重要特征参数。该研究利用流式细胞仪检测越橘属植物乌饭树核DNA含量,建立了适合乌饭树的流式细胞术测定方法:以野生乌饭树的嫩叶为材料,以已知核DNA含量的水稻品种‘日本晴’为内标,采用GPB解离液,细胞核悬液加入50μL獉mL-1碘化丙啶染色5 min即可上机检测。结果表明:(1) 9个乌饭树单株的核DNA含量平均值为(1.22±0.03) pg,最小值为1.18 pg,最大值为1.27 pg。(2)检测结果与已知的越橘属二倍体植株的2C-值含量相似,且不同地理来源的单株DNA含量没有显著差异(P>0.05),推测这9个单株为二倍体植株。(3)测定的乌饭树核DNA含量(2C-值)可丰富越橘属植物的C-值库;基于流式细胞术建立的乌饭树核DNA含量测定方法可为该属其他植物的相关研究提供借鉴。     

云南芒果种质基因组大小测定与变异分析

为了解云南芒果(Mangifera indica L.)种质资源的基因组的变异情况, 采用流式细胞术对35 份云南芒果种质资源的基因组大小进行了测定和变异分析。结果表明, 云南芒果种质资源的基因组大小存在一定差异, 基因组的平均C值是0.445110 pg, 0.4353177×10⁹ bp, 最小的是采自景洪的半栽培种YSM-44 (0.434567 pg, 0.4250060×10⁹ bp), 最大的是采自红河的野生种YSM-25 (0.458679 pg, 0.4485881×10⁹ bp)。基因组C值变异程度最大的是野生种(CV=1.65%), 其次为半野生种(CV=1.26%)、半栽培种(CV=1.21%)和栽培种(CV=0.11%)。与芒果具有相近基因组大小的多为苔藓植物, 与"C值悖论"观点相一致。因此, 应用流式细胞术能准确、快捷地测定芒果基因组大小, 而且云南野生、半野生及半栽培芒果种质资源遗传变异类型丰富, 有较大的挖掘利用潜力。     

花楸属复叶组植物倍性水平及基因组大小变异

为探究花楸属复叶组（Sorbus sect. Sorbus）植物的倍性和基因组大小变异,以水稻品种日本晴（Oryza sativa subsp. japonica ‘Nipponbare’）为内标植物,应用流式细胞术对植物体细胞所含的DNA含量进行测定。结果表明：19种植物的基因组大小为0.648～0.803 pg,有二、三、四倍体3种倍性水平,其中二倍体植物有15种,2C值为1.335～1.607 pg;三倍体仅喜马拉雅花楸（S. himalaica）1种,2C值为2.137 pg;白毛花楸（S. albopilosa）、西康花楸（S. prattii）和假川滇花楸（S. pseudovilmorinii）为四倍体,2C值分别为2.594、2.891、2.751 pg。首次报道了16种花楸属植物的2C值,并报道了5种植物新的倍性水平,表明花楸属植物在种间及种内均存在倍性变化。     

玉兰亚属多倍体植物DNA C-值流式细胞术测定体系的建立

通过对不同解离液和内标组合的筛选,采用流式细胞仪对木兰科玉兰亚属(subgen. Yulania) 6种多倍体植物的DNA C-值进行测定与分析。结果显示:在解离液和标样的筛选中,WPB解离液为玉兰亚属植物的最佳选择;以星花玉兰(Magnolia stellata(SieboldZucc.) Maxim.)为内标时,混合样品的峰图效果最好,DNA峰的变异系数(CV)均小于5.0%。紫玉兰(M. liliiflora Desr.)、多瓣紫玉兰(M. polytepala Law,R. Z. ZhouR. J. Zhang)、黄山玉兰(M. cylindrica E. H. Wilson)、白玉兰(M. denudata Desr.)、二乔玉兰(M.×soulangeana Soul.-Bod.)和渐尖玉兰(M. acuminata (L.) L.)的C-值大小范围在(3.92±0.02) pg到(5.85±0.03) pg之间,基因组大小从(3832.13±24.67) Mbp到(5964.17±56.06) Mbp。研究结果表明该优化的流式细胞术测定体系可以精确测定玉兰亚属多倍体植物的DNA C-值。     

甘薯属耐盐植物马鞍藤基因组大小及特征分析

马鞍藤(Ipomoea pes-caprae(L.)R. Br.)是甘薯的近缘野生种之一,为热带、亚热带海滩生长的多年生藤蔓植物,作为沿海地区的园林绿化植物之一,具有较强的耐盐性。马鞍藤基因组学的研究可为耐盐甘薯种质创制提供信息参考。本试验调查了马鞍藤基因组大小和特征概况,为后续全基因组精细图谱绘制打下基础。研究以已知基因组大小的三裂叶薯(Ipomoea triloba L.)为对照,运用流式细胞术对马鞍藤基因组大小进行初步预估;使用二代高通量测序技术(Illumina Hiseq2500)对马鞍藤基因组进行survey评估,测序深度30×,利用生物信息学方法估算马鞍藤GC含量(即鸟嘌呤和胞嘧啶所占比例)、杂合率、重复序列等基因组概况。结果表明:流式细胞术估算马鞍藤基因组大小为1012.704±17.37 Mb;经全基因组Survey测定获得马鞍藤有效数据为21.71 Gb,基因组大小经修正后估算为1041.65 Mbp;通过K-mer分布曲线估算马鞍藤基因组中重复序列所占比率为74.52%,杂合率为0.99%;经初步组装后,GC平均深度及含量分布存在异常,出现分层的现象,这可能与马鞍藤基因组杂合率较高有关。本试验首次报导甘薯属耐盐植物马鞍藤基因组大小及特征信息,为马鞍藤进一步的全基因组深度测序和甘薯耐盐基因挖掘打下基础。