小麦 Tappc3A 基因克隆及功能预测

PEPC可催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)生成草酰乙酸(OAA)进入三羧酸循环,对植物的生长发育和逆境适应发挥重要作用。但目前尚无关于PEPC参与植物器官发育的报道。发掘并研究小麦Tappc3A在花发育中的生物学功能,为探究小麦雄蕊同源转化为雌蕊性状的分子机制提供新的线索。通过PCR技术从CM28TP和HTS-1中克隆Tappc3A基因,使用生物信息学工具分析基因序列及系统进化关系,利用qRT-PCR技术分析Tappc3A在小麦幼穗不同发育阶段和不同生殖器官中的表达水平,通过原核表达分析Tappc3A基因编码的蛋白功能是否正常,利用小麦RNA-Seq数据库分析Tappc3A与其他调控花器官发育基因之间的共表达情况。Tappc3A基因的ORF长2901 bp,编码966个氨基酸残基,具有典型的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPase)保守结构域,N端具有保守的丝氨酸(Ser,S)可逆磷酸化位点(SIDAQLR),C端具有植物型PEPC蛋白特征序列(QNTG),第774位氨基酸为C3植物PEPC典型的丙氨酸。聚类分析也表明,Tappc3A属于C3型PEPC家族。qRT-PCR分析表明,在小麦幼穗发育的3个阶段,二棱期至小花分化期和药隔时期,HTS-1中的Tappc3A基因的表达量高于CM28TP,且Tappc3A在雌蕊(P)和雌蕊化雄蕊(PS)中的表达量显著高于雄蕊(S)。原核表达结果显示,Tappc3A基因编码的蛋白能催化PEP生成OAA,并且在IPTG诱导后活性明显增强。基因共表达分析显示,Tappc3A可能参与了小麦花器官的形态发生。小麦Tappc3A可能参与小麦雌蕊发育,其在雄蕊中的过量表达可能与雄蕊同源转化为雌蕊性状形成有一定的关联。

四倍体小麦矮杆基因对胚芽鞘生长的影响

胚芽鞘长度决定了籽粒的最大播种深度,是影响小麦产量的一重要因素。本研究测定了矮杆番麦,硬粒小麦Langdon,以及以矮杆番麦为母本,Langdon为父本通过一粒传法得到的重组自交系群体(RILs)的胚芽鞘长度和胚芽鞘表皮细胞的长度,并对矮杆番麦胚芽鞘的组织结构进行了观察。结果表明,矮杆植株具有短的胚芽鞘,高杆植株具有长胚芽鞘,且胚芽鞘的长度是由于表皮细胞的长度所决定。因此推断矮杆番麦的短胚芽鞘是矮化基因的多效性。

四种豆科绿肥与小麦间作的效应研究

在四川丘陵旱地上研究了四种豆科绿肥与小麦间作的效应.结果表明:(1)绿肥品种间的产量有显著差异,鲜草产量和干草产量均以南选山黧豆最高,分别为27 916.7 kg·hm-2和2 736.7 kg·hm-2.(2)豆科绿肥对土壤氮、磷、钾的效应明显,仍以南选山黧豆的效应最大分别为20.3%、50.9%、18.3%.(3)小麦间作豆科绿肥的产量比不间作提高14.4%-7.5%,均达显著水平,亦以南选山黧豆的效应最大、达极显著水平.(4)从总体效应评价,南选山黧豆的应用前景最好.

四倍体小麦矮秆基因的赤霉素敏感性及对农艺性状的影响

为明确四倍体小麦矮秆基因Rht14、Rht16和Rht18的赤霉素敏感性及其对小麦农艺性状的影响,促进这些矮秆基因的合理利用。选用分别含有Rht14、Rht16和Rht18的四倍体小麦近等基因系ANW16D(Rht14)、ANW16F(Rht16)、ANW16G(Rht18)及其高秆轮回亲本LD222以及六倍体小麦中国春(Chinese spring),测量其不同浓度GA3处理下小麦的株高,计算赤霉素敏感系数(GRI)并推断3种矮秆小麦的赤霉素反应类型。在成熟期对LD222近等基因系小麦的农艺性状如株高、穗长、主穗穗下第一茎节(P-1)节间长、节间表皮细胞、种子表皮细胞及种子体积等进行测量,分析Rht14、Rht16、Rht18这3个矮秆基因对小麦这些农艺性状的效应。结果表明,ANW16D、ANW16F和ANW16G这3个矮秆小麦株高恢复到正常LD222株高的最适GA3浓度为10-4mol/L;3个矮秆品种均为赤霉素敏感型且敏感性大小为中国春<ANW16G<ANW16F<ANW16D<LD222;Rht14、Rht16、Rht18均是通过降低主穗穗下第一茎节(P-1)节间长度来使小麦株高降低,降低效应为Rht18<Rht16<Rht14;它们降低小麦株高的根本原因均是缩短了小麦节间表皮细胞长度且缩短效应与降低株高效应一致;3个矮秆基因均在降低小麦株高的同时不影响种子的体积。

小麦新矮源矮秆番麦的赤霉素敏感性分析

选用四倍体矮秆番麦、高秆对照品种Langdon(LDN)和六倍体中国春、矮秆推广品种川麦42、川麦43、川麦55六份材料,测量其赤霉素处理前后的幼苗高度,计算赤霉素敏感系数(GRI)并推断矮秆番麦赤霉素反应类型。利用分子标记检测供试品种所含的矮秆基因,同时测量6个品种的胚芽鞘长度,分析Rht22基因对胚芽鞘长度的效应。结果表明,矮秆番麦及供试的其他5个品种均为赤霉素敏感型小麦。川麦42含有Rht8基因;川麦43含有RhtB1b+Rht8基因;川麦55含有RhtB1b基因。Rht22基因降低胚芽鞘长度的效应小于川麦42、川麦43中含有的矮秆基因。矮秆基因降低胚芽鞘长度的效应为Rht22<Rht8<RhtB1b+Rht8。

小麦三雌蕊突变体TaAP1-3基因的克隆及表达分析

为探讨Ta AP1-3基因在小麦三雌蕊性状形成中的作用,从小麦三雌蕊近等基因系CM28和CM28TP中克隆得到3个同源基因Ta AP1-3a、Ta AP1-3b和Ta AP1-3c。通过碱基序列、氨基酸序列、聚类及实时荧光定量分析表明,TaAP1-3a、Ta AP1-3b和Ta AP1-3c基因c DNA序列分别为1 210,1 208,1 199 bp,ORF分别为825,816,855 bp,分别编码274,271,284个氨基酸残基。Ta AP1-3a、Ta AP1-3b和Ta AP1-3c与中国春Ta AP1-3的核苷酸序列相似度分别为96.02%,93.1%,93.56%,氨基酸序列相似性高达99%,95%,97%,并且与A类基因Ta AGL29、Os MADS15、ZAP1、BM8、En WM8、Ta AP1-3聚集到AP1/SUQA亚家族FUL2类群中。实时荧光定量分析表明,Ta AP1-3a、Ta AP1-3b和Ta AP1-3c在CM28和CM28TP的3个发育时期的小穗中均有表达,但各个时期的表达量有明显差异。CM28中主要在二棱期-小花分化期表达,CM28TP中主要在雌雄蕊原基分化期表达。试验分析显示,Ta AP1-3a、Ta AP1-3b和Ta AP1-3c可能具有上述A类基因相似的功能,其表达模式可能与小麦三粒/一粒性状形成相关。试验结果为进一步探讨该基因在小麦三雌蕊性状形成过程中的作用奠定了基础。

基于转录组序列的小麦ETS-SSR标记筛选与染色体定位

通过小麦转录组序列分析,获得121 210个非重复序列(Unigenes),在10 672(8.8%)个Unigenes中搜索出1-6个重复基元的11 650条EST-SSR信息位点,筛选并设计出308条SSR引物,选取前30对引物进行合成.有效性扩增检测结果表明,20(66.7%)对引物有清晰条带.利用缺体-四体系共定位了14对引物,分别位于13条染色体的21个位点上.研究表明,利用小麦转录组中EST-SSR信息开发新的SSR标记是可行的,开发的新ESTSSR标记可有效用于小麦基因的定位和遗传多样性的分析等.

WAG1基因在小麦三雌蕊品系和中国春中的差异表达分析

小麦WAG1基因是MADS-box家族C功能基因的一种,对小麦心皮和雌蕊的发育起到重要的调控作用.为了解WAG1基因对小麦三雌蕊突变体(TP)形态构建产生的影响,本文利用RT-PCR技术从三雌蕊突变体近等基因系CSTP幼穗中克隆了WAG1基因完整的编码区序列,对其cDNA及推导的氨基酸序列进行分析,结果显示该基因编码区长765bp,编码254个氨基酸,序列与雌蕊化异质小麦(AB084577.1)完全一致;通过定量PCR分析WAG1在CS和CSTP中的差异表达,结果显示该基因在CSTP幼穗不同发育阶段的表达量为:幼穗长度2-5mm﹥5-7mm﹥7-10mm,并且高于在CS幼穗对应阶段的表达量,约是其4.5倍.这表明WAG1基因可能在小麦三雌蕊形成的过程中,尤其是在其雌蕊原基分化发育时期起到了重要作用.本研究的结果对于进一步明确WAG1基因的结构和功能,尤其是在小麦三雌蕊形态构建中的作用提供了基础资料.

人工合成六倍体小麦的ISSR位点遗传多样性分析

为了解人工合成六倍体小麦品种的遗传多样性,选用了100条ISSR引物对11份人工合成小麦和3个普通小麦材料（TP、HTS-1、CS）进行了遗传多样性分析。筛选出了42条引物可用于遗传多样性分析,其中有24条引物对供试材料具有较强的鉴别能力。42条引物共扩增出了273个条带,每条引物扩增出的条带数是3～12,平均每条为6.5,同时检测到在14份小麦试材中有170（占62.3%）个等位变异位点,引物等位变异数为1～11,平均每个位点出现4.5个等位变异。42条引物扩增产物的多态性信息量（PIC）为0.499～0.879,平均为0.767,多数引物扩增的多态性信息量在0.800左右。14份材料间的遗传相似系数为0.663～0.934,平均为0.790。根据材料间的遗传相似系数聚类,14个材料被聚为3类,其中聚为第2类的试材最多。本研究表明,14份小麦材料遗传相似性较大,亲缘关系较近,但参试材料总体遗传多样性水平较高。聚类分析结果与试材系谱及亲本来源相吻合。结果表明ISSR标记技术可应用于物种的鉴别、遗传多样性研究和遗传图谱构建。

三雌蕊小麦EMS诱变株系的农艺性状评价及SSR多态性分析

为获得新的小麦雌蕊和雄蕊突变材料,并促进小麦遗传改良和功能基因组学的研究,利用甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)对三雌蕊小麦(TP)种子进行诱变处理,确定半致死浓度和时间,并对诱变的突变体进行SSR检测和农艺性状分析。结果表明,TP种子适宜的EMS诱变条件为0.8%的EMS处理8 h。利用EMS诱变处理5000粒TP种子,结果在其M3单粒传群体中共发现20个能稳定遗传的雌蕊和雄蕊突变株系。农艺性状分析表明,与TP相比,20个突变株系的穗粒数明显减少,部分突变株系的株高、穗长等性状与TP之间具有显著差异。SSR分析结果表明,22个SSR标记共扩增得到61个等位基因位点,平均每个标记可以检测到2.77个等位基因。获得42条多态性条带,多态性为68.85%。20个突变株系和对照TP的遗传相似系数变化范围为0.3529~0.9565,说明这些突变体具有丰富的遗传多样性。聚类结果表明,不同突变性状之间可以较好地被区分开,相同突变性状(尤其是单雌蕊性状)可以被较好地聚在同一簇下。

小麦B类MADS-box基因WPI1和WPI2的克隆及表达分析

为探究小麦雌蕊化现象的分子遗传机制,本文从CSTP和HTS-1 2个小麦品系的幼穗中克隆得到了2个B类MADS-box基因WPI1和WPI2。WPI1基因c DNA序列长816 bp,ORF长627 bp,编码208个氨基酸残基;WPI2基因c DNA序列长983 bp,ORF长630 bp,编码209个氨基酸残基。WPI1和WPI2基因均含有典型的MADS-MEF2-like和K-box结构域,C端均具有PI结构基序。系统进化树分析表明WPI1和WPI2基因属于PI/GLO亚家族成员。Real-time PCR分析表明WPI1和WPI2基因在CSTP和HTS-1小穗中的表达模式明显不同。雌雄蕊原基形成期,WPI1和WPI2基因在HTS-1中的表达量较高,而在CSTP中表达量较低,接近为0;药隔期,WPI1和WPI2基因在HTS-1中的表达水平明显低于CSTP中的表达。WPI1和WPI2基因表达模式的改变与HTS-1雌蕊化表型有关。本研究结果为进一步探讨B类基因WPI1和WPI2在HTS-1雌蕊化中的作用奠定了基础。

基于转录组数据的三雌蕊小麦中SNP/InDel位点的挖掘

为了进一步定位Pis1基因,加快小麦的分子标记辅助育种工作,获得高质、高产、稳产的小麦品种。以川麦28(CM28)与其三雌蕊近等基因系CM28TP为研究材料,对CM28和CM28TP幼穗的3个阶段(幼穗长度为0.2~0.5 cm,0.5~0.7 cm,0.7~1.0 cm)进行转录组测序,然后通过GO数据库对变异位点所在的基因进行分类分析,并选取4个位于Pis1基因附近的SNP标记进行验证。结果表明,CM28TP和CM28幼穗3个阶段共有的SNP/InDel位点为5310个,其中SNP位点5024个,InDel位点286个。SNP位点中转换类型(63.33%)多于颠换类型(31.28%),两者的比值达到了2.02;InDel位点中插入类型(152个)多于缺失类型(134个);SNP/InDel位点在A基因组上分布最多、其次是B基因组、D基因组上最少。对SNP/InDel所在的基因进行GO分类注释表明,生物学进程中基因的占比最高,其次是细胞组分和分子功能。SNP/InDel位点对蛋白质功能的影响预测表明,有36个变异位点会严重影响蛋白质功能,中度影响蛋白质功能的位点有1279个。从Pis1基因的定位区间附近筛选了4个SNP位点进行PCR扩增和测序验证,发现这4个位点与RNA-Seq分析结果一致,这表明挖掘出的SNP/InDel位点是准确的。本研究丰富了小麦中的SNP/InDel标记,为小麦高密度遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助选择育种奠定了基础,同时开发出的4个位于Pis1基因附近的SNP标记,为图位克隆该基因提供了可能。

七种风铃草属植物亲缘关系的ISSR分析

为了解四川风铃草属植物的资源丰富度和遗传进化情况,该研究利用ISSR分子标记,探究了四川7种风铃草属植物的亲缘关系,为风铃草属植物的分子标记辅助鉴定、资源保护、花卉品种的开发与育种提供理论基础。结果表明:40条ISSR引物中有28条引物能够扩增出清晰的条带,扩增总条带数为164,其中有98.8%的扩增条带具有多态性,供试的7种风铃草属植物遗传相似性系数在0.421～0.945之间,其中钻裂风铃草与藏滇风铃草的遗传相似度最高为0.945,说明它们之间的亲缘关系很近。此外,ISSR分子标记聚类结果表明,7种风铃草属植物可以明显聚为4大类:西南风铃草、灰毛风铃草、灰岩风铃草为一类;紫斑风铃草与流石风铃草各成一类,这两种在形态上与其它各种风铃草差异较大;最后是钻裂风铃草与藏滇风铃草为一类。

小麦雌蕊和雄蕊突变体与川麦28之间特异性ISSR标记筛选

利用42条ISSR标记对小麦三雌蕊突变体(TP)和雄蕊同源转化为雌蕊突变体(HTS-1)与川麦28之间特异性的ISSR分子标记进行筛选,为利用ISSR标记定位Pis1基因和控制雄蕊同源转化成雌蕊的hts1和hts2基因奠定基础。结果表明:42条引物共扩增403个条带,有9条引物能在TP和CM 28之间扩增出差异条带,占所用引物的21.4%。有20条引物能在HTS-1和CM 28之间扩增出差异条带,占所用引物的47.6%。有21条引物能在TP与HTS-1之间扩增出差异条带,占所用引物的50%。每条引物最多能扩增出4条差异条带,大部分产生1~2条差异性条带。差异条带大小主要集中在250~750bp之间。这也证明了ISSR标记是一种简单有效的分子标记,可作为SSR的一种重要补充标记用于遗传图谱的构建。

小麦春化基因Vrn1组成的PCR检测

春化性对小麦育种十分重要,春化基因Vrn1是决定小麦春化作用的主要基因,根据Vrn1基因的组成与分布,本文采用序列特异性PCR扩增技术,对14份小麦品种(系)的春化基因Vrn1的显隐性组成进行了检测和分析.结果表明,骊英3号的Vrn1在A基因组为显性.早熟突变系(TC)、中国春、济源小佛手、川麦44、川麦50和绵麦37中,Vrn1在B和D基因组均为显性.梁麦3和三雌蕊突变体的Vrn1基因在B基因组中为显性.川麦42、川麦43、川麦55、豫麦20和川麦28中,Vrn1在D基因组为显性.本文研究结果,为进一步深入探讨小麦春化作用分子调控机制积累基础资料.

小麦三雌蕊近等基因系的麦谷蛋白和醇溶蛋白分析

为充分利用小麦三雌蕊近等基因系的优良性状,深入探索其在小麦遗传育种中的利用价值。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对小麦三雌蕊近等基因系的高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)、低分子量麦谷蛋白(LMW-GS)和醇溶蛋白进行了分析。以‘中国春’(CS)为参照,按照LMW-GS和醇溶蛋白电泳图谱条带迁移距离大小和条带多态性对供试材料进行聚类分析。麦谷蛋白的SDS-PAGE电泳结果表明,10份材料共出现了10种HMW-GS亚基类型和8种亚基组合;在Glu-A1位点,主要亚基Null的频率达60%;Glu-B1位点,主要亚基7+8的频率为50%;Glu-D1位点,主要亚基2+12的频率为60%;主要亚基组合为Null/7+8/2+12。10份材料共分离出20条LMW-GS带谱,其中共有带谱10条,比例为50%。醇溶蛋白的A-PAGE电泳结果表明,10份材料共分离出25条带谱,其中共有带谱5条,比例为20%。聚类分析结果表明,10份材料的遗传距离为0.03～0.28,当遗传距离为0.26时,10份材料可分为3大类。综合麦谷蛋白和醇溶蛋白分析以及聚类分析结果可知,小麦三雌蕊近等基因系不能用于提高小麦的品质育种,但可用于提升小麦的产量育种,其首要目标是提高千粒重。

四川康定县风铃草属植物的资源分布及生存现状分析

在标本查询和野外调查的基础上,对康定县内九个地点进行了实地调研,并分析了康定县内风铃草属植物的资源分布以及生存现状。研究结果表明,康定县内分布的风铃草属植物种类共有四种,分别为:西南风铃草(Campanula colorata Wall.)、灰毛风铃草(Campanula cana Wall.)、钻裂风铃草(Campanula aristata Wall.)、藏滇风铃草(Campanula modesta Hook.f.et Thoms.)。此外,康定县内风铃草属植物的生存现状有如下特点:植物生长点少且集中;地处高海拔,受人畜干扰大;伴生物种的差异性较大。

小麦三雌蕊突变体与四川主要小麦品种籽粒的微量元素含量分析

为探究小麦三雌蕊突变体相关材料与四川主要小麦品种籽粒的微量元素含量差异,测定了29份小麦材料籽粒中钙(Ca)、铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、铁(Fe)、锰(Mn)、钠(Na)、锌(Zn)和硒(Se)等9种元素,并利用SPSS21.0进行了元素之间的差异分析和相关分析。结果表明:29份小麦材料中相同微量元素含量差异明显;CM28、川麦44、绵麦41、绵麦45、川育21、MY29TP、CSTP和NM9易于富集Cd、Cr和Pb三种有害微量元素之一,从营养品质角度出发这些材料不适合作为育种材料亲本。相关分析表明:Se与Cr、Mn、Fe、Zn,Fe与Cr、Mn、Zn,以及Zn与Mn这些微量元素之间存在显著或极显著正相关,说明这些元素在小麦籽粒中表现出相互促进累积的作用。本实验室特有的小麦材料CM28TP和HTS-1易于累积多种对小麦生长和人体有益的微量元素,且含量高于平均值。这些结果将为培育对多种微量元素累积具有高敏感型的优良小麦品种亲本选择和相关基因发掘研究提供参考依据。

1例横纹肌溶解综合征并发急性肾功能衰竭行CRRT治疗患者的护理

横纹肌溶解征（rhabdomyolysis，RM）是横纹肌损伤释放大量肌红蛋白（Mb）、肌酸磷酸激酶（CPK）和乳酸脱氢酶（LDH）进入外周血的一组临床和实验室综合征。CRRT作为一种新型肾脏替代疗法，较其他血液净化方式能更有效地消除Mb，同时能稳定、持续控制水盐代谢，血液动力学稳定．并清除体内毒素和炎症因子。

Rht16矮秆小麦中GA2ox-A9(Rht18)基因的克隆与表达分析

赤霉素2-氧化酶(GA2ox)是赤霉素降解途径的一种关键酶,在茎的伸长中起着关键作用。为探讨GA2ox-A9(Rht18)与Rht16矮秆小麦矮化之间的关系,本研究利用同源克隆方法从硬粒小麦株高近等基因系ANW16F(含矮秆基因Rht16)和高秆材料LD222中分别分离得到GA2ox-A9-1和GA2ox-A9-2基因,并对其进行生物信息学分析和表达模式分析。结果表明,从矮秆ANW16F和高秆LD222克隆得到的GA2ox-A9-1和GA2ox-A9-2基因是位于A和B基因组的两个拷贝基因,均含有3个外显子和2个内含子,编码347个氨基酸。ANW16F和LD222的GA2ox-A9-1蛋白在第89位氨基酸残基存在差异,GA2ox-A9-2蛋白在第87位存在差异。ANW16F和LD222的GA2oxA9-1蛋白与GA2oxA9-2蛋白在第182、186、251、336位的4个氨基酸残基存在差异。GA2ox-A9为亲水性不稳定酸性蛋白,无跨膜结构,二级结构丰富,三级结构预测显示与拟南芥GA2ox 6ku3.1A蛋白的序列相似度高,GA2ox-A9-1蛋白结构完全相同,GA2ox-A9-2蛋白略有不同。系统进化分析显示,GA2ox-A9与野生二粒同源性最高。RT-qPCR结果显示,在拔节期GA2ox-A9在高秆LD222茎中的表达量显著高于ANW16F中的表达量,在孕穗期和抽穗期GA2ox-A9在矮秆ANW16F中的表达水平明显高于高秆LD222,推测GA2ox-A9(Rht18)基因参与了Rht16矮秆小麦的矮化。本研究为进一步探讨Rht16小麦的矮化机理和育种利用提供了理论依据。