蓝粒小麦花青素生物合成途径中的二氢黄酮醇4-还原酶基因的分子克隆

蓝色色素在蓝粒小麦种子糊粉层中的生物合成途径的分子生物学机制至今仍不清楚.应用RT-PCR和RACE方法从蓝粒小麦正在发育的种子中克隆到一个编码二氢黄酮醇4-还原酶的基因(DFR).推测其为花青素生物合成途径中的一个关键基因,且与蓝粒小麦中蓝色色素形成密切相关;其开放阅读框编码一个包含354个氨基酸残基的多肽,与一些从其他植物中已克隆到的DFR有很高的同源性:大麦(94%)、水稻(83%)、玉米(84%).从长穗偃麦草(2n=70)、蓝粒小麦、浅蓝粒小麦自交产生的白粒后代小麦以及中国春的基因组中分别分离到一个全长DFR序列.经聚类分析表明DFR cDNA核甘酸序列与从中国春基因组中克隆的DFR具有100%的同源性,且与长穗偃麦草、蓝粒小麦、白粒小麦基因组中分离的DFR均有很高的同源性.4个DFR基因组DNA均含有3个内含子,且它们之间的差异主要在内含子区,表明该基因在进化上很保守.经Southern杂交分析,DFR在小麦中至少有3～5个拷贝,不同小麦材料间未见明显差异,但与长穗偃麦草有明显差异,属于一个DFR超基因家族.Northern分析表明该DFR在蓝粒和白粒种子的不同发育时期的表达存在明显差异,都在开花后大约18 d表达最强,在同一时期的蓝白种子中,DFR在蓝粒种子中的表达量高于白粒.DFR转录本在小麦和长穗偃麦草的幼叶中积累多,但在芽鞘中的表达显著低于幼叶中;在小麦的根和长穗偃麦草的发育种子中均未检测到DFR的表达.推测蓝粒小麦中可能存在调控DFR在蓝粒小麦中表达的调控基因,类似于玉米花青素合成途径中的调节基因.     

生物技术在中国种植业体系中的作用

从1949年中华人民共和国成立至今已40年,粮食产量从2264亿斤增加到8146亿斤;到本世纪末,中国政府计划增长到10000亿斤。此外,油料作物、纤维作物以及蔬莱、瓜果等与粮食产量大致是同步增长。中国有15亿亩耕地(开荒与占用耕地相抵),10亿多人口,人均占有耕地较少。推动中国种植业迅速增长的因素,过去主要是依靠改良土壤、增施有机与无机肥料、发展水利灌溉、改良农作物品种、防治病虫害、机械耕作与科学管理等,这些对提高单位面积产量发挥了重     

小麦紫黄质脱环氧化酶(VDE) cDNA的克隆及表达

应用RT-PCR方法从小麦(Triticum aestivum L. cv.Xiaoyan 54)中克隆了紫黄质脱环氧化酶(violaxanthinde-epoxidase,VDE) cDNA,预测的蛋白质序列与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sati va)有很高的同源性.Southern杂交结果表明,在小麦中可能存在3个拷贝的紫黄质脱环氧化酶基因.Northern杂交结果表明它在绿色叶片中特异表达,在黄化小麦幼苗变绿过程中其mRNA水平受光诱导,并且强光增加了其mRNA在成熟叶片中的表达.     

小麦BBC1基因cDNA的克隆与分析

从小麦(Triticum aestivum L.)中克隆了一个BBC1基因的cDNA.分析结果表明,该基因编码一亲水多肽,富含丙氨酸、赖氨酸、精氨酸和谷氨酸.该基因的转录受低温调控.在小麦基因组中,BBC1基因以一个小家族的形式存在.     

高产小麦品种茎秆的解剖和化学特性

小麦(Triticum aestivum L.)新品种"小偃81",是由抗病虫害小麦品种"小偃54"和高产小麦品种"8602"杂交筛选出的具有优良特性的后代.作者运用多种实验手段,研究了新品种茎秆组织结构以及木质素含量和分布的变化规律.结果表明:与母本"小偃54"和父本"8602"相比,"小偃81"的茎秆直径变小、横切面上维管束数目减少,而茎秆直径与壁厚比、横切面上机械组织比例却显著增大,单位面积上维管束数目增多.Klason法测定木质素结果显示:"小偃81"茎秆中木质素含量高于"小偃54"和"8602".经Maule和Wiesner的木质素显色反应,"小偃81"茎秆横切面染色明显加深.用H2O2/Hac弃除酚酸以后,新品种小麦的木质素自发荧光明显强于亲本.FTIR分析结果表明:"小偃8l"中所含的紫丁香基、愈创木酚基等木质素特征基团的吸收峰值也显著高于亲本.由此推断,新品种"小偃8l"的茎秆具有优良的组织结构和化学组成.     

麦类作物遗传转化

麦类作物包括小麦(Triticum aestivum L.)、硬粒小麦(Triticum turgidum con v.durum Dest.e.m)、大麦(Hordeum vulgare L.)、黑麦(Secale cereal L.)、燕麦(Avena sativa L.)及小大麦(×Tritordeum Ascherson et Graebuer.).自从基因枪被发明以来,科学家们已经利用来自麦类作物的幼胚、 盾片、成熟种子胚、花粉粒、花药、幼穗、叶基组织、发芽种子幼苗的顶端分生组织及其愈伤组织或培养物作为外植体,通过基因枪、农杆菌介导、 PEG法、电激法、微注射法、硅化纤维素介导、幼穗注射法等技术先后将一些选择标记基因、报告基因和有用的目的基因如抗真菌、抗虫、 籽粒品质、抗干旱基因等转化到麦类作物中.转基因植物表现为抗性增强或籽粒的加工品质提高和营养成份增加.被转化的基因通常以单位点多拷贝的形式随机整合到受体细胞的基因组中,并以孟德尔规律遗传.整合位点一般分布在染色体的近端粒区域,整合的拷贝数大多为5～10个拷贝,最高可达到50个拷贝.在转化过程中,被转化的质粒上的片段包括选择标记基因、目标基因、甚至质粒的抗生素基因和其他无关序列,随机地连接并形成多个分子量大小不等,组成成分不同的分子簇,或首先由其中一个分子簇整合到植物基因组中,这会导致在整合位点附近产生"热点",易于其他分子簇在此处整合,从而完成两期整合;或被转化的质粒上的选择标记基因、目标基因、质粒的抗生素基因和其他无关序列、植物基因组DNA等片段共同形成各种不同类型的分子簇,当植物细胞染色体复制时,在复制叉处整合到植物基因组中.转基因可以在各种水平上表达,也会时常发生基因沉默,这会导致转基因植物DNA水平上表达但在蛋白质水平上不表达,后代偏向分离,沉默的转基因重新表达.转基因的位置效应、甲基化和启动子都会诱发转基因沉默.在麦类作物中,35S启动子易于导致转基因沉默,应尽量减少使用.转基因还导致被转化麦类作物在农艺性状和细胞学上的变异.目前,麦类作物遗传转化已经成为一种常规的技术,转基因麦类作物正开始进入商业应用阶段.相信多种转化新技术的应用和发展将会培育出高产、稳产、优质、低投入的各类品种和种质.     

高产小麦品种茎秆的解剖和化学特性

小麦(TriticumaestivumL.)新品种“小偃81”,是由抗病虫害小麦品种“小偃54”和高产小麦品种“8602”杂交筛选出的具有优良特性的后代。作者运用多种实验手段,研究了新品种茎秆组织结构以及木质素含量和分布的变化规律。结果表明:与母本“小偃54”和父本“8602”相比,“小偃81”的茎秆直径变小、横切面上维管束数目减少,而茎秆直径与壁厚比、横切面上机械组织比例却显著增大,单位面积上维管束数目增多。Klason法测定木质素结果显示:“小偃81”茎秆中木质素含量高于“小偃54”和“8602”。经Ma黮e和Wiesner的木质素显色反应,“小偃81”茎秆横切面染色明显加深。用H2O2/HAc弃除酚酸以后,新品种小麦的木质素自发荧光明显强于亲本。FTIR分析结果表明:“小偃81”中所含的紫丁香基、愈创木酚基等木质素特征基团的吸收峰值也显著高于亲本。由此推断,新品种“小偃81”的茎秆具有优良的组织结构和化学组成。     

小麦分子与细胞遗传学研讨会论文摘要（2000年4月22—28日）——培育磷高效小麦品种的遗传学与生理学基础

小麦分子与细胞遗传学研讨会论文摘要2000年4月22～28日 培育磷高效小麦品种的遗传学与生理学基础@李振声$中国科学院遗传研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室!北京100101磷高效;;小麦;;生理基础     

“小麦分子与细胞遗传学国际研讨会”简介

小麦是世界上最重要的粮食作物之一 ,其遗传学研究历来受到各国政府和科学家的重视。近年来 ,随着分子生物学技术的发展与应用 ,麦类植物遗传学研究日新月异 ,硕果累累。为了能及时了解近几年来麦类植物遗传学研究的成果 ,增进国内外研究者间的交流 ,经中国科学院遗传研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室 (ＰＣＣＥ)组织 ,“小麦分子与细胞遗传学国际研讨会”于２０００年４月２６至２８日在北京顺利召开。与会代表４０多名 ,分别来自中国、日本、澳大利亚、美国、英国及瑞士。会议共作学术报告３７个 ,共收到论文摘要３３篇。参会的…     

氮磷亏缺对小麦TaIPS基因表达的影响

为了解小麦高效利用土壤磷的分子机理和实现对小麦缺磷的分子诊断,以普通小麦(Triticum aestivum L.)小偃54为材料,克隆了5个受缺磷诱导的IPS基因,同源比较结果显示,小麦IPS基因属于典型的受缺磷条件特异诱导的TPSI1/MT4小基因家族.对小麦根系和地上部的半定量RT-PCR研究结果表明,与全营养处理对照相比,3叶期小麦幼苗经过缺氮、缺磷和氮磷同时缺乏处理8d后,缺磷显著增加了根系中3个TaIPS1(TaIPS1.1、TaIPS1.2和TaIPS1.3)基因和地上部TaIPS1.1基因的表达,中度上调了根系中2个TaIPS2基因(TaIPS2.1和TaIPS2.2)的表达,轻度上调了地上部TaIPS1.2和2个TaIPS2基因的表达.通过比较5个基因在根系和地上部对缺磷的响应,认为TaIPS1.1是一个较理想的用于诊断小麦植株磷素丰缺的基因.缺氮不仅降低了3个TaIPS1基因在根系中的表达,并抑制了IPS基因对缺磷的响应.这一研究结果预示了TaIPS基因对低磷胁迫的响应依赖于植株体内的氮素营养状况.