上海市农业生物基因中心简介

2022年是上海市农业生物基因中心成立20周年。上海市农业生物基因中心是主要从事农业生物基因资源收集、保存、研究和利用的公益性科研事业单位,隶属于上海市农业农村委员会,委托上海市农业科学院管理,是全国农业科研综合实力百强研究所。

上海市农业生物基因资源数据库的构建及其应用

基因资源的数据化———基因资源数据库的建立对于实现基因资源的全社会共享、促进基因资源的有效利用具有重要意义。本文简要介绍了上海市农业生物基因资源数据库的组成、特点及应用实例。以利于更好地利用这些宝贵的基因资源。

上海市农业种质资源信息共享服务平台设计与应用

上海市农业种质资源信息共享服务平台是对上海市保护单位的农业种质资源进行规范管理和共享利用的服务体系。为了解决当前规模化和多样化的种质分散于不同保护单位,不利于资源信息共享与利用的问题,本研究根据农业种质资源库(圃)的工作流程研发了以保护单位、资源用户和主管单位为主要角色的一站式共享服务平台,为保护单位建立了管理系统模块,保护单位管理员可进行本单位的种质资源数据管理、资源共享信息发布、申请审核和利用成效管理,促进各保护单位种质资源数据的规范化和共享服务。为资源用户创建了申请共享和利用反馈机制,主要提供种质资源信息查询服务、申请利用服务、利用成效反馈服务等,可同时申请多个保护单位的种质。为主管单位提供全面调查的统计汇总信息,包括全市资源存量、资源分发利用、资源利用成效等信息,实时掌握资源共享动向和利用成效。种质资源信息共享服务平台将为保护单位、资源用户和主管单位提供便捷的服务,有助于提高农业种质资源保存与利用效率。

上海市农作物种质资源信息管理系统设计与应用

农业种质资源管理工作是一项基础性工作,环节多、流程复杂、信息量大。根据种质资源出入库及保存的操作流程与技术规范,需要一套种质资源信息管理系统对种质资源的出入库流程进行规范引导,对种质资源的库存情况及时跟踪,及对库存资源的性状数据信息进行管理。基于面向用户的操作应用于农作物种质资源信息的规范化整理,并重构数据模型,开发农作物种质资源管理系统,对于促进种质资源信息整合,提升种质资源保护和共享利用效率具有重要意义。本研究针对上海市农作物种质资源信息管理系统的建设,围绕系统总体设计、数据规范、数据模型、业务流程和系统应用等方面进行了详细的介绍,并重点介绍出入库管理、库位管理、活力检测管理、资源信息管理、性状数据管理、种子预警、统计汇总等主要的功能模块,旨在为农作物种质资源信息库建设提供参考。

上海市农作物品种资源综述

农作物种质资源是人类社会赖以生存及经济社会长远发展的战略资源。对上海市的农作物种质资源进行了第四次普查,发现并收集了上海市目前保存的大量优异地方农作物品种,概述了上海市大田作物类和蔬菜类的品种资源。

上海市农作物审定品种多样性与数据化共享

上海市于1984年实施农作物新品种审定制度,至2006年共审(认)定新品种464个,包括粮食作物153个、油料作物24个、纤维作物5个、蔬菜134个、瓜果85个、食用菌31个。本文分析了上海市审定品种的物种多样性和主要作物的性状变异,并以水稻为例分析了水稻审定品种的多样性及育种成就,探讨了在水稻产量提高过程中的产量构成因子的作用。介绍了上海市审定品种数据化共享系统及其应用方法。

干旱对水稻生物钟基因和干旱胁迫响应基因每日节律性变化的影响

内源生物钟的节律运动不仅调控植物的生长发育,而且在调控植物响应和适应环境过程中发挥重要的作用。为了解水稻(Oryza sativa L.)干旱胁迫响应基因和生物钟基因在干旱条件下每日表达变化情况,本文利用实时荧光定量PCR方法研究旱稻品种IRAT109在干旱胁迫下相关基因的表达变化。结果表明,干旱胁迫导致早晨生物钟基因OsPRRs、OsLHY和OsZTL1的表达量显著下降,振幅减弱;同时导致夜晚生物钟基因OsTOC1、OsGI和OsELF3整体表达量升高,振幅增强,但对OsFKF1基因影响不大。同样,大部分水稻干旱胁迫响应基因在干旱胁迫后整体表达量显著升高,但OsDST基因表达量下降;同时大部分抗逆基因周期性表达被扰乱,但OsCIPK12、OsCDPK7和OsDREB1A依然保持24 h内震荡。本研究结果表明干旱胁迫能影响生物钟元件的基因表达,这种互相影响改变了部分基因每日的震荡变化。

水稻MKKs基因在发育过程中对非生物胁迫处理的表达特征分析

为进一步了解MKKs基因的功能,基于CREP数据库芯片数据,分析了MKK家族基因在水稻发育过程中及其对植物激素响应的表达特征。结果表明:除OsMKK10-3基因无生物芯片探针外,其他基因的表达均能在水稻整个生育期中检测到。其中,OsMKK3、OsMKK5和OsMKK10-1基因在生殖器官中表达量较高;OsMKK1、OsMKK4、OsMKK6和OsMKK10-2基因在营养器官中表达量较高。实时定量RT-PCR结果显示:大部分MKKs基因的表达在干旱、盐、高温和冷处理下均上调,且100μmol∕L ABA处理能诱导OsMKK1、OsMKK3和OsMKK5基因表达。不同的表达模式说明MKK家族基因在水稻发育过程和非生物胁迫响应中发挥不同的作用。

三种水稻基因组DNA快速提取方法的比较

用分子标记辅助选择进行精细定位和遗传改良时,首先就需要大批量提取植物DNA,作为PCR反应的模板。水稻基因组DNA常用的简易提取方法有碱处理法和高温水煮法等,本文改进了常规的CTAB方法,提出另一种简便的高质量DNA提取方法,称“简化法”,并比较了这三种方法提取的DNA在数量、质量上的差异,以及作为PCR模板时扩增效果,确定了在精细定位和遗传改良时“简化法”是一种较优的方法。

水稻开花光周期调控相关基因研究进展

水稻开花调控是一个极其复杂的生命过程,由自身遗传因素和外界环境共同决定。光周期途径是调控水稻开花的关键途径,在这个途径中成花素基因Hd3a和RTF1处于核心地位,其上游调控途径主要包括Hd1依赖途径、Ehd1依赖途径及不依赖于Hd1和Ehd1的途径。这3条途径在汇集了光信号的各种信息后,将信号在Hd3a和RTF1处整合,并通过成花素形式将信息传递给下游开花基因,调控水稻开花。本文从成花素、光信号感受基因和昼夜节律基因、成花素上游调控基因、互作蛋白和下游调控基因等几方面阐述水稻开花光周期调控相关基因的研究现状,为水稻开花调控的深入研究提供参考。

干旱胁迫下水稻叶片光合速率与叶绿素含量的相关性及其基因定位

以水稻重组自交系珍汕97B×IRAT109 F9代群体195个株系为材料,用213个简单重复系列(SSR)标记构建了基于该群体的连锁图谱,对水稻叶片叶绿素含量和光合速率在干旱和正常条件下的数量性状位点(QTL)和双基因互作进行了分析,同时分析了叶绿素含量与光合速率的相关关系.结果表明:叶绿素含量与光合速率在正常供水下呈极显著正相关(r=0.1857,表示在1%水平上显著),但在干旱下则表现无关(r=0.0766).控制叶绿素含量的基因很复杂,主效QTL有13个,位于1、2、3、4、5、6、10号染色体上;其中,在干旱处理下检测到的主效QTL有6个,位于1、2、3、4、5号染色体上;在正常供水下检测到的主效QTL有7个,位于2、3、4、6、10号染色体上.在干旱和正常条件下它们分别解释了47.39%和56.19%的表型变异;在2种处理下均检出的主效QTL是2、3、4号染色体上的qCC2a、qCC2b、qCC3a、qCC3c、qCC4a、qCC4b;它们位于同一染色体的相同区段.在干旱和正常条件下检测到4个QTL与光合速率有关;其中干旱下有3个(qPR2、qPR10、qPR11),正常条件下1个(qPR10).它们分别被定位于2、10、11号染色体,共解释13.94%的表型变异.叶绿素含量互作效应位点有16对,涉及除10号染色体外的所有染色体;干旱下,有4对互作基因,共解释18.57%的表型变异,分别位于1-7、2-4、5-8、6-12号染色体上;正常供水下,有12对互作基因,共解释38.49%的表型变异,分别位于1-3、1-4、1-8、2-4、2-5、3-5、4-11、4-12、5-9、7-12、8-11号染色体上,其中3-5号染色体不同区段上有两对互作效应位点.

上海地区芸薹属蔬菜遗传多样性研究

利用SSR分子标记分析和农艺性状鉴定对上海地区的17份甘蓝、44份白菜，共61份芸薹属蔬菜进行遗传多样性评价。UPGMA聚类结果显示，61份材料被聚类为两大类，甘蓝类和白菜类，其中白菜型蔬菜品种的相似系数在0．96～0．77之间，甘蓝型蔬菜品种的相似系数在0．93～0．63之间。聚类分析的结果说明，上海地区的甘蓝类蔬菜遗传多样性比较丰富，而白菜类蔬菜的遗传基础比较单一，急需保护现有的白菜型蔬菜品种的种质资源，防止遗传流失。本实验还说明通过SSR分子标记技术与农艺性状鉴定相结合，综合评价芸薹属蔬菜的遗传多样性比采用单一的方法更加准确有效。

上海地区植物新品种DUS测试技术体系的初步构建

通过对植物新品种测试新技术的研究,建立了室内测试技术标准及特异性、一致性和稳定性测试(DUS测试)的特异性照片拍摄技术规程;编制了植物新品种DUS测试技术标准的模板,研究并制订了莴苣等4种植物新品种DUS测试技术标准。承担了辣椒、番茄等8个植物种(或属)的新品种DUS测试工作,并建立了上述植物种(或属)的已知品种数据库,初步构建了植物新品种DUS测试技术平台,具备了作为蔬菜、花卉、食用菌等园艺植物的主测单位的技术能力。

上海农作物种质资源库管理信息系统建设

种质资源管理工作是一项基础性工作,环节多、流程长、所涉及的相关信息量大。随着国家对种质资源工作的重视,今后种质资源的收集、保存量还会进一步增大,对种质资源的需求越来越多,对外服务量也不断增加。因此,需要利用现代化的管理信息系统来实现种质资源库的高效管理,规范进出库的每一个流程。上海市农业生物基因中心基于十多年的运行经验,遵循简单实用、规范性强、安全可靠、可扩充四大原则,建立了一套种质资源库管理信息系统。本文详细介绍了该系统的总体设计框架,以及本系统所包含的库位管理、种子信息管理、种子进出库管理、种子预警、统计汇总、用户管理、反馈管理这7个主要的功能模块,希望为其他种质资源库建立类似的管理信息系统提供参考。

上海水稻种质资源的研究与利用进展

综述了上海市水稻种质资源的收集、保存、鉴定、评价和种质创新的研究概况。重点介绍了近年来上海市各科研单位在水稻种质资源的收集保存情况以及在水稻生理、生化、分子生物学和新品种选育等方面的研究进展,为优良稻种资源的系统研究和有效利用提供了一定的借鉴与参考作用。

利用不同实时定量PCR方法分析相对基因表达差异

利用实时荧光定量PCR方法分析目标基因转录本之间的表达差异,目前常用的分析实验数据的有绝对定量和相对定量方法。为了克服绝对定量方法的繁琐和简化相对定量的分析方法,分别利用2-ΔΔCt、2-ΔCt和标准曲线法对水稻OsRDB1基因在不同化学试剂和激素处理下的表达差异进行了分析,发现2-ΔΔCt必须引入标准的看家基因作为参考,计算方法繁琐,计算结果受扩增效率影响;而利用2-ΔCt和标准曲线法计算方便,节省定量PCR试剂,但其结果易受到RNA浓度测量准确率的影响,其中标准曲线法引入斜率消除扩增效率的影响,最能测得实际的原始拷贝数差异。

分子标记辅助选择Xa23基因改良节水抗旱稻亲本的白叶枯病抗性研究

以携带抗白叶枯病基因Xa23的水稻材料‘CBB23'为供体材料,以优良节水抗旱稻保持系‘沪旱1B'为受体材料,采用杂交和回交的方式,在后代分离群体中利用与Xa23基因紧密连锁的SSR标记RM206进行分子标记辅助选择,同时将改良的保持系与不育系成对回交,通过分子标记检测、田间抗性鉴定和综合农艺性状选择,在BC_3F_5后代株系中获得Xa23基因纯合且表型与‘沪旱1B'相似的株系10份,以及与改良保持系回交3代的纯合不育系材料4份。使用P6菌系采用人工剪叶接种鉴定,发现纯合株系材料明显提高了对白叶枯病的抗性。

基于DUS测试的上海粳稻地方品种遗传多样性分析

利用水稻DUS测试指南（2012版）中的38个水稻标准品种和52个基本测试性状对上海地区的172个粳稻地方品种进行遗传多样性分析,并与14个上海地区选育的申请品种保护的粳稻品种作比较。结果表明：地方品种表型性状共检测到176个等位变异,平均每个测试性状检测到3.6667个,变幅介于1-8个。Shannon＇s多样性指数（H＇）平均值为0.6834,变幅介于0-1.9327,77.08%的性状存在3个及以上的等位变异;地方品种的等位变异数、每个性状的等位变异数及其变异幅度、多样性指数平均值等均大于现代育成品种,在外观形态上,地方品种的遗传多样性比现代育成品种更丰富。利用UPGMA法进行聚类分析发现在相似系数为0.53时,可将186个粳稻品种分为3个类（亚）群,现代育成品种单独组成一个亚群;而主坐标分析将186个粳稻品种明显的分为地方品种和现代育成品种两大区。地方品种具有丰富的多样性,与现代育成品种具有明显的形态差异,可为今后粳稻育成品种的改良提供更多的形态基础。

上海农作物种质资源数据库的设计和构建

随着农作物种质资源数量的不断增加,种质资源交流的日益频繁以及种质资源利用的逐步深入,农作物种质资源数据库的建设对农作物的应用研究和基础性研究至关重要。上海市农业生物基因中心借助于本中心保存的近21万份种质资源的信息,开发了一套上海农作物种质资源数据库,本文主要阐述了该数据库设计和构建的目的、原则和数据库的架构、运行环境以及主要功能模块。上海农作物种质资源数据库采用了B/S结构,平台系统利用多层逻辑架构实现了对农作物种质资源数据信息的收集、存储、查询、统计分析等功能。外部用户通过浏览器即可访问平台系统,浏览查询种质资源信息。内部管理员可使用平台的受限功能,需要认证成功后才可使用后台管理功能,实现对整个平台数据的管理。注册用户还可通过基因资源数据库提交引种申请,管理员结合管理信息系统实现对外供种全流程的网络化,借此可提高工作效率,增加工作流程的透明度。

植物抗旱、耐盐基因概述

干旱和盐渍化是影响植物生长发育的重要逆境因子。逆境会诱导植物特定基因表达 ,以保护细胞免受逆境的危害。目前所报道的与植物抗旱、耐盐性相关的基因可分为四类 :渗透保护物质生物合成的基因、编码与水分胁迫相关的功能蛋白基因、与信号传递和基因表达相关的调控基因、与细胞排毒抗氧化防御能力相关的酶基因。