青枯雷尔氏菌致病机制及其相关基因的研究进展

阐述青枯雷尔氏菌致病基因以及它们之间的相互调节。由于青枯雷尔氏菌的复杂性,进而发展了许多青枯雷尔氏菌分子鉴定技术,并且对青枯雷尔氏菌的鉴定逐渐走向快速、便捷和灵敏高的趋势。青枯雷尔氏菌基因组约5.8Mb,具有高(G+C)含量和约5 120个可能的编码基因;它是由3.7Mb的染色体和2.1Mb的大质粒所组成,主要的致病因子有Ⅲ型hrp分泌系统产物、胞外多糖、细胞壁降解酶(包括果胶质酶以及纤维素酶等),其涉及的基因主要包括hrp基因簇、avr基因、毒性基因;青枯雷尔氏菌通过Ⅲ型分泌系统(T3SS)、II型分泌系统(T2SS)等分泌系统将多种毒性因子输送到胞外使寄主植物致病。同时,T3SS和T2SS之间也是相互影响的。上述致病因子的协调作用是由一个复杂的网络调节系统控制的,并以PhcA调节基因的启动和转录为核心,自动而精密地调节有关致病基因的表达及关闭,从而控制细菌的生长状态。

甘蔗细胞质型苹果酸脱氢酶基因的克隆及其表达分析

对甘蔗(Saccharum officinarum L.)叶片全长cDNA文库进行测序,获得了1个细胞质型苹果酸脱氢酶(cMDH)基因的全长cDNA序列,命名为Sc-cMDH。生物信息学分析表明,该基因全长1314 bp,开放阅读框为999 bp,编码332个氨基酸。Sc-cMDH与其他植物cMDH的氨基酸序列同源性高达86.5%～97.0%。Sc-cMDH包含典型的NAD+结合基元T11GAAGQI17和催化基元I184WGNH188,还有相当保守的6个半胱氨酸残基,因此推断该基因为细胞质型NAD-MDH。定量PCR分析结果表明,该基因在甘蔗叶片和根中的表达量高于茎。

基于全基因组的芽孢杆菌平均核苷酸同源性(ANI)分析

采用Jspecies软件分析芽孢杆菌全基因组之间平均核苷酸同源性(ANI)的特征性。结果表明,芽孢杆菌属间、种间及亚种间两两菌株间ANI与其分类地位相关,具有明显属种特异性,其中芽孢杆菌科不同属之间的ANI值分布于50%～65%;芽孢杆菌种间ANI值均低于95%,分布范围为65%～90%,加权平均数为70.12%,其中90%的ANI值低于70%;芽孢杆菌亚种间ANI值分布主要范围为90%～96%,占90%。因此,芽胞杆菌属间的ANI鉴定标准建议定为50%～65%,芽胞杆菌种间的ANI鉴定标准建议定为65%～90%,芽胞杆菌亚种间的ANI鉴定标准建议定为90%～96%。同时,基因组中的四核苷酸(Tetra)回归系数与ANI值具有相关性,表现明显属种特征性,回归拟合显示两者呈现一元二次方程关系,y=271-573.58x+399.65x2(R2=0.981 2),同时高于70%的ANI值与相应的Tetra回归系数呈线性正相关,方程式为y=178.58x-81.521(R2=0.876 7)。

两种水稻短穗突变体的形态特征、遗传分析和基因定位

通过辐射诱变籼稻品种明恢86,获得两种短穗突变体,分别命名为rpl1(reduced panicle length 1)和rpl2(reduced panicle length 2)。两突变体都表现为穗变短、枝梗数和穗粒数减少、枝梗缩短,但其再生植株的穗长有所恢复,与野生型的差异明显减少。等位性测验表明,rpl1和rpl2是等位突变。利用M4分离群体和基于高通量测序的分离体混合分析(BSA-seq)方法,发现rpl2中LOC_Os11g12740基因的剪接位点发生了单碱基置换突变。进一步对rpl1测序分析,发现该基因完全缺失。这说明rpl1和rpl2都是LOC_Os11g12740突变引起的,由此证实它就是目标基因。该基因与已报道的SP1是同一个基因,因此rpl1和rpl2是SP1的新等位突变,但二者的表型与已报道的3种短穗突变体并不完全相同,说明不同突变和遗传背景会影响基因功能的表现。本研究进一步验证了SP1的功能,并为深入研究其分子作用机理提供新材料。

烟草SSR标记的电子遗传定位

烟草中已开发的SSR标记只有一部分定位到遗传图谱中(记为M-SSR),而大部分还没有定位(记为N-SSR)。本研究利用已发表的5 000多对烟草SSR标记引物和包含2 000多个SSR标记的高密度遗传图谱以及3个烟草品种基因组序列的数据,通过e-PCR将SSR标记定位到烟草基因组中,并根据位于相同支架的M-SSR和N-SSR标记的连锁关系,将92个N-SSR标记定位到烟草遗传图中。本研究结果增加了烟草SSR遗传图的密度,证明了这种电子遗传定位方法的可行性,可在不同物种中应用。

海带全基因组SSR分子标记开发

海带(Saccharina japonica)是大型食用海藻,具有重要的经济价值。SSR(简单序列重复)标记因其多态性好、简单易用等优点,被广泛应用于遗传学研究和育种工作中。目前,海带基因组已被成功解析,但其全基因组SSR标记集尚未被开发。本研究通过对海带全基因组序列进行SSR位点识别、引物开发以及引物扩增特异性的电子PCR验证,在全基因组水平上分析了SSR标记的特征。本研究鉴定得到77551个SSR标记,其中有51338个SSR标记分布于31条染色体的区段,平均每7.07 kb有1个SSR标记,实现了对海带全基因组的高度覆盖。本研究所鉴定的SSR标记集为海带种质资源鉴定、遗传连锁图谱构建、遗传多样性分析、群体遗传结构分析、基因资源挖掘以及分子标记辅助育种等应用奠定了基础。