转录组分析筛选调控苹果分枝能力的关键基因

【背景】苹果分枝数量的多少对于树体适应环境、生长生存、竞争资源都具有十分重要的作用。在实际生产过程中,多分枝的苹果品种更能满足整形修剪的需求,其不仅有利于果农因地制宜适时调整树体结构,塑造便于机械化采收的树形;而且对于调整结果枝均匀分布、保证结果量和果实品质都至关重要。【目的】本研究拟通过对同一发育时期的多分枝品种‘华星’和少分枝品种‘华硕’的顶芽、侧芽分别进行转录组测序,挖掘影响苹果分枝能力的关键基因,解析候选基因通过介导激素通路调控苹果分枝能力的潜在机理,为提高苹果分枝能力及产量提供理论依据。【方法】分别对‘华硕’和‘华星’的侧芽及顶芽进行转录组测序,通过差异表达基因(DEG)分析并借助加权基因共表达网络分析(weightedgeneco-expression network analysis,WGCNA)等生物信息学手段,筛选引起分枝数量差异的核心候选基因,并通过在拟南芥中异源过表达候选基因对筛选结果准确性进行验证。【结果】在‘华硕’和‘华星’的顶芽之间比对共得到2920个差异表达基因,而‘华硕’和‘华星’侧芽间比较共筛选到5127个差异表达基因。DEGs主要富集在植物激素信号传导通路中,生长素信号通路和独脚金内酯信号通路与苹果分枝能力关系最密切,相关编码MdIAA3、MAX2、TCP、JAZ等家族的基因在两个品种侧芽间的差异十分显著。编码CYC(cyclins)、CDK(cyclin-dependent kinase)、EXPA(expansin)等细胞周期、细胞壁修饰相关基因家族的DEGs也与苹果分枝能力呈正相关。进一步通过WGCNA分析得到候选基因CAD、EXPA、CYC、JAZ、SAUR的互作网络关系,这些基因可能在苹果分枝能力的调控过程中具有一定作用。对MdIAA3异源转化拟南芥后,发现MdIAA3明显增加了拟南芥长势、结荚数、分枝数。【结论】通过转录组分析,筛选到13个调控基因可作为苹果分枝能力控制的潜在基因,MdIAA3在拟南芥中异位表达,明显促进了植株长势和分枝能力;苹果分枝能力的调控主要涉及细胞的分化与发育,细胞壁修饰,生长素、独脚金内酯信号传导等过程。

基于SNP标记的桃矮化基因精细定位

【目的】矮化型桃树体矮小、节间短,是盆栽观赏和砧木育种的重要遗传资源。明确矮化性状形成的遗传机制并对桃矮化基因进行精细定位,是建立目标性状分子辅助选种体系和遗传改良的前提,可为有目标的选育矮化观赏桃和砧木品种奠定基础。【方法】以‘05-2-144’(‘97矮’ב鸳鸯垂枝’桃)套袋自交获得的395个后代单株构建的分离群体为材料。参考桃基因组信息并基于Sanger技术开发的SNP标记对亲本和后代单株进行分析,在扩大群体单株中进行连锁关系分析,确定连锁的SNP标记,初步定位目标基因。在定位区域内基于二代测序技术开发更多的基因型和表型一致的SNP标记,对后代单株进行基因分型,完成目标性状的精细定位。然后在精细定位区域内开发SNP标记,即杂交群体双亲均为Aa杂合基因型,对‘10-7’ב96-5-1’杂交后代89个单株进行分子鉴定,以验证基因定位结果的准确性。【结果】通过对桃单株‘05-2-144’自交后代实生苗表型鉴定表明,普通型和矮化型单株数分别为300株和95株,性状分离比例接近3﹕1(P值为0.67;χ2为0.19),符合孟德尔遗传规律,桃矮化性状受隐性单基因控制。用于分子鉴定的单株来源于‘10-7’(普通型)ב96-5-1’(普通型)杂交组合,共获得89个后代单株,其中普通型66株;矮化型23株(P值为0.854;χ2为0.034)。基于Sanger测序技术开发了SNP标记,在桃基因组数据库Pp06上25 230 425 bp和27 191 090 bp处获得了连锁的SNP标记,且目标基因位于这两个标记的右侧,初步获得了连锁的SNP分子标记。在此基础上,对亲本进行66.89X深度测序,继续开发符合Aa杂合基因型的SNP标记位点。根据参考基因组和物理距离区间共设计了15对SNP引物,其中12对引物与重测序结果中SNP的类型一致,3对引物与重测序结果中SNP的类型不一致,连锁标记的基因分型成功率为80.0%。通过基于SNP基因分型分析,最终完成了目标性状的精细定位,位点位于Pp06的28 712165 bp(引物为JXSNP-5)和28 899 661 bp(引物为JXHRM-SNP-3)之间,遗传距离分别为0.38 c M和0.13 c M,物理距离约为277 kb,精细定位区域内有54个已知转录本。在定位区域内桃基因组Pp06的28 108 436 bp处和29 247 763 bp处开发SNP标记用于杂交后代表型的鉴定,结果表明所有后代单株基因型和表型鉴定结果完全一致,鉴定准确率为100%。【结论】本研究精细定位了桃矮化基因,物理距离约为277 kb,为基因克隆、亲本早期筛选以选育矮化观赏桃和砧木品种等奠定了基础。

新西兰的猕猴桃育种

新西兰是世界上猕猴桃商品栽培最早的国家,目前产量仍居世界首位。新西兰于1904年从中国宜昌引入猕猴桃种子,1910年实生苗首次结果,1917年开始作为商品出售,从此,猕猴桃在新西兰得到了广泛传播。1925至1935年是选种盛期,大多数优良品种都是在此期间选出的,Bruno是最早开始选种的苗圃经营者,他选出了'布鲁诺'(Bruno)

农田水利工程在淮上区农村经济发展中的作用

简述蚌埠市淮上区农田水利工程建设成就带来的效益、具体做法和管理经验,并提出今后水利工程建设对策建议。

苹果MdCyb5家族全基因组鉴定及表达分析

细胞色素b5(cytochromeb5,Cyb5)在植物的种子萌发、生长发育、抗逆性以及乙烯信号转导中起着重要作用。为揭示苹果Cyb5基因的功能,本研究对苹果Cyb5基因家族(MdCyb5)进行全基因组鉴定,并研究它们在苹果不同组织中(根,茎,叶,花,果实和种子)的表达模式。利用生物信息学手段,分析家族成员基因结构、转录因子结合位点(transcription factor binding sites,TFBS)、启动子顺式作用元件分布情况及染色体定位。同时对该基因家族成员编码蛋白质的理化性质、保守基序、系统进化关系进行分析。基于NCBI中苹果不同组织转录组数据,分析MdCyb5家族成员的表达情况。结果显示:(1)MdCyb5家族共有9个成员,编码区介于402~411 bp,在第0、1、4、5、7、10和16号染色体均有分布。(2)大部分MdCyb5基因包含3个外显子,所有成员均无信号肽且定位在内质网中。(3)系统进化树分析发现,MdCyb5可分为Class I和Class II两类,且Class II又可细分为5个小组,其中含MdCyb5-2和Md Cyb5-6的小组为苹果特有。(4)顺式作用元件和TFBS预测结果显示,MdCyb5成员存在多种植物激素相关和光响应元件以及大量的AP2/ERF结合位点。(5)NCBI的GEO中苹果不同组织转录组数据分析结果显示,Md Cyb5s在叶、花、果实中的表达水平高于种子、茎和根中的表达。该家族的9个成员结构比较相似,在苹果生命活动及乙烯信号转导过程中发挥重要作用。