基于InDel标记的谷子株高QTL定位

插入/缺失(InDel)标记在植物基因组中广泛分布,然而谷子中InDel标记的数量十分有限。为挖掘InDel位点和开发分子标记,本研究基于衡谷12号和长农35号的深度重测序结果,分析其单核苷酸多态性(SNP)、InDel和结构变异(SV)。利用JoinMap 4软件构建连锁遗传图谱,利用WinQTLCart 2.5软件定位株高数量性状位点(QTL),利用生物信息学、测序和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行候选基因分析。研究表明,3种变异类型数量由多到少排序为SNP>InDel>SV;获得1392个在衡谷12号和长农35号中具有多态性的InDel标记,多态性率为35.14%,这些标记在谷子9条染色体上分布不均;获得一张包含467个InDel标记的谷子遗传连锁图谱,该图谱总图距448.45 cM,平均图距0.96 cM;利用F2群体定位了4个株高QTL(qPH5-1、qPH5-2、qPH9-1和qPH9-2),进一步利用重组自交系(RIL)群体对其中2个效应值较大的QTL(qPH5-1和qPH9-2)进行验证,结果重新检测到qPH9-2,似然比的自然对数(LOD)值为93.6,加性效应为-46.15,解释表型贡献率(PVE)达91.06%;Seita.9G080400在编码区存在2处非同义突变,且在茎中表达水平呈极显著差异,推测Seita.9G080400可能是控制株高的关键候选基因。本研究开发的InDel标记能够良好地应用于株高QTL定位,同时可为谷子种质资源鉴定、亲缘关系分析等研究提供一套好用的分子标记。

谷子萌发期耐盐种质鉴定及应用

本研究利用不同浓度NaCl溶液对10份谷子(Setaria italica L.)种质进行处理,通过分析其萌发期的相对发芽势、相对发芽率、相对芽长以及相对根长等4项指标,明确了适于谷子萌发期耐盐性鉴定的NaCl浓度为180 mmol/L。在该浓度下,利用主成分分析和聚类分析等方法,对180份种质资源进行了耐盐性综合评价和等级划分。结果显示,除相对发芽率和相对芽长之间相关性不显著以外,其余指标之间均呈极显著正相关;主成分分析结果表明,这4项指标可作为谷子耐盐性评价的重要指标;聚类分析结果将180份谷子种质分为极端耐盐、耐盐、盐敏感和极端盐敏感4类;进一步采用隶属函数进行综合评价,筛选到硷谷、衡谷12、齐头白、K-3606和晋谷20等5份极端耐盐种质材料。最后,在该浓度处理下,对黑枝谷×长农35号(极端盐敏感×耐盐)F7代重组近交系遗传群体进行了初步分析,发现40份株系耐盐性等级频率分布近似正态分布,表明该群体适宜耐盐QTL挖掘。研究结果说明,在180 mmol/L NaCl处理下,通过谷子萌发期相对发芽势、相对发芽率、相对芽长和相对根长等4个指标能较好地区分不同种质耐盐性的差异。

谷子黄绿叶突变体ygl7的精细定位及候选基因分析

叶色突变体是研究C4光合途径及叶绿素代谢机制的理想材料。为了研究谷子黄绿叶突变的分子机制,为黄绿叶基因的功能研究及叶绿素代谢的分子机制解析奠定基础,在长农35号甲基磺酸乙酯(EMS)突变体库中鉴定到1份可稳定遗传的谷子黄绿叶突变体ygl7,并对突变体及野生型进行农艺性状调查、光合色素含量及光合参数测定、叶绿体超微结构观察;同时对突变体叶色进行遗传分析,采用BSA法进行基因初定位,利用F_(2)群体进行精细定位,并根据功能注释结合RNA-Seq预测候选基因。采用qRT-PCR进行表达模式分析,采用酵母双杂交试验进行蛋白互作验证。结果表明,与野生型相比,ygl7苗期、拔节期叶片呈明显黄绿色,抽穗期逐步转为浅绿色,ygl7整个生育期叶绿素含量及光合速率都显著低于野生型,且叶绿体结构出现异常。遗传分析表明,ygl7黄绿叶表型由1对隐性单基因控制,基因精细定位将黄绿叶基因定位于第Ⅶ染色体434.9 kb区间内,候选基因分析预测编码原卟啉Ⅸ镁鳌合酶Ⅰ亚基的Seita.7G290300为调控黄绿叶的候选基因。qRT-PCR结果显示,Seita.7G290300在叶片中高表达,且在突变体中的表达量低于野生型;叶绿素合成途径(CHLD、CHLI)和光系统(LHCB1、LHCB6)相关基因在突变体中均下调表达。酵母双杂交试验表明,SiYGL7与MORF_(2)存在互作。

基于InDel标记的长杂谷2922杂交种纯度鉴定

为了鉴定谷子杂交种长杂谷2922的纯度,本研究从11个候选InDel标记中筛选出在长杂谷2922及其双亲之间具有多态性的InDel标记Re2632,利用Re2632对长杂谷2922进行分子标记鉴定,并喷施除草剂进行验证。分子鉴定结果显示,杂交种纯度在20.83%~44.68%之间,平均纯度为33.72%。除草剂鉴定结果显示,杂交种纯度在18.32%~50.60%之间,平均纯度为32.59%。t测验结果显示,2种方法鉴定结果无显著差异,表明Re2632可以作为长杂谷2922分子鉴定的标记。

基于PCR技术的谷子分子标记遗传图谱构建

【目的】构建一张基于PCR技术的谷子分子标记遗传图谱。【方法】以谷子高146A和K103杂交自交F2分离群体为作图群体,以分布于谷子9条染色体上的81个SSR标记为主要参考标记,采用来自谷子、水稻、珍珠粟和高羊茅的SSR、STS、SNP、SV和ACGM标记共1 733个,在亲本间筛选多态性标记,并进一步在F2群体间进行验证,利用MAPMAKER VERSION 3.0软件进行连锁分析,采用MapDraw V2软件绘制遗传连锁图谱。【结果】构建了一张包含192个不同类型分子标记的谷子遗传图谱,新定位标记33个,其中32个来自谷子,另1个来自珍珠粟。遗传图谱包含9个连锁群,覆盖基因组全长2 082.5 cM,连锁群长度介于119.5—475.2 cM,平均长度231.39 cM,标记间平均距离10.85 cM,每个连锁群上的标记数介于10—37个。部分连锁群上标记存在偏分离现象,在定位的192个标记中,共有36个标记发生偏分离,占图谱总标记的18.75%,其中,在LG2、LG6和LG7上分别聚集分布了10、15和7个偏分离标记,出现了偏分离热点区域,而在LG1、LG4、LG5和LG8上仅有零星分布,LG3和LG9上则没有偏分离标记。对来自不同作物的分子标记在谷子上的可转移性分析发现,来自谷子的1 235个PCR标记中有205个标记在双亲及其F2群体间有多态性,多态率为16.60%,而来自珍珠粟、高羊茅和水稻的498个PCR标记,在该群体上仅发现1个多态性标记。【结论】利用不同物种中的分子标记构建了一张覆盖基因组长度为2 082.5cM的谷子遗传连锁图谱,其分子标记主要来自于谷子。

谷子SiARGOS1的克隆、表达分析和功能标记开发

【目的】从谷子中分离受激素诱导表达、参与器官大小控制的拟南芥ARGOS(Auxin-regulated gene involved in organ size)基因家族的同源基因,进行生物信息学分析,明确其在不同组织器官及其受植物激素诱导的表达模式,分析基因编码区及其启动子序列差异,开发功能标记,为谷子产量性状相关基因的改良提供依据。【方法】通过对已有ARGOS蛋白保守结构域进行BLAST,明确谷子ARGOS家族成员数目并进行蛋白序列分析,采用同源克隆方法获得谷子ARGOS家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,用生物信息学方法分析SiARGOS1启动子的顺式作用元件,通过实时荧光定量PCR分析该基因在谷子各器官中以及不同植物激素条件下的诱导表达模式,利用基因编码区及启动子序列的SNP和插入缺失序列开发分子标记,同时利用85份谷子品种的穗重(panicle weight,PW)、穗粒重(grain weight,GW)和千粒重(thousand-grain weight,TGW)等产量性状数据进行基因型间的差异显著性分析,挖掘用于检测该基因与谷子产量性状相关优异等位变异的功能标记。【结果】获得6个谷子ARGOS家族成员,均具有典型的保守OSR(organ size related)结构域,包含2个跨膜螺旋结构和1个高度保守富含亮氨酸区域,克隆了与拟南芥AtARGOS同源的家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,该基因位于谷子第8染色体上,开放阅读框为342 bp,无内含子,编码113个氨基酸,启动子区域为2 109 bp,含有与生长素、乙烯、茉莉酸和赤霉素等多种植物激素调控有关的元件。表达分析发现,SiARGOS1在谷子根、茎、叶和穗等器官中均有表达,在根中表达量最高,其次为茎和叶,穗中表达量最低。SiARGOS1对生长素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)不敏感,但受乙烯利(ethephon,ETH)上调表达。不同基因型谷子SiARGOS1序列分析发现,SiARGOS1编码区151 bp(起始密码子83 bp)处存在1个SNP(C/G),导致该基因第28个氨基酸发生突变(Ala/Gly),据此设计一个CAPS-AccⅡ标记;另外,启动子区存在19个SNP和2个In Del,根据-1 652—-1 651处(TA)_(2/3)和-1 165—-1 163处(TCA)_(1/2)的序列差异分别设计SSR引物AP-1和AP-2。同时,用这些标记对85份谷子品种进行检测,CPAS-AccⅡ和AP-1检测到不同基因型的穗重、穗粒重和千粒重的差异均不显著,而AP-2检测的2种基因型间除千粒重差异不显著外,穗重和穗粒重在2015和2016两年间差异均达到显著水平。【结论】在谷子中发现6个ARGOS家族成员,均具有保守OSR结构域,其中,谷子SiARGOS1开放阅读框为342 bp,无内含子,与拟南芥AtARGOS同源,该基因对生长素不敏感,但受乙烯利上调表达。在该基因启动子区开发的SSR标记AP-2可作为功能标记,用于谷子穗重和穗粒重等产量性状相关优异等位变异的鉴定和筛选。

高压氧联用醒脑静注射液治疗重型颅脑外伤50例疗效观察

目的观察高压氧联合醒脑静注射液对重型颅脑外伤的临床疗效。方法将100例GSS评分在6～8分的重型颅脑外伤患者随机分为对照组与治疗组各50例,均予常规处理及高压氧治疗,治疗组加用醒脑静注射液。结果治疗组总有效率90.00%,对照组为72.00%;治疗组意识恢复时间明显短于对照组。结论高压氧联合醒脑静注射液可明显缩短意识恢复时间,有显著促醒作用。

养血清脑颗粒治疗偏头痛32例疗效观察

目的:观察养血清脑颗粒对偏头痛的治疗效果。方法:将64例确诊为偏头痛的病人随机分为治疗组32例和对照组32例,治疗组服用养血清脑颗粒,对照组给予西比灵胶囊治疗。结果治疗组总有效率达90.63%,对照组总有效率达71.87%,两组比较有非常显着差异;且养血清脑颗粒治疗前后偏头痛患者血中IL-1β浓度明显降低。结论:养血清脑颗粒对偏头痛病人头痛发作有良好的治疗作用。

清肝凉血解毒汤通过调控JAK2/STAT3信号通路减轻肝细胞损伤研究

目的:观察清肝凉血解毒汤含药血清对脂多糖(LPS)诱导的L-02肝细胞损伤的改善作用及对JAK2/STAT3信号通路的影响。方法:构建LPS诱导的L-02肝细胞损伤模型,细胞分为空白组、模型组和清肝凉血解毒汤低、中、高剂量组。CCK-8检测含药血清对L-02肝细胞的增殖活力的影响;流式细胞仪检测细胞凋亡;RT-PCR检测细胞白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的mRNA水平;Western blot检测p-JAK2、p-STAT3蛋白表达水平。结果:清肝凉血解毒汤低、中、高剂量组对细胞活力无影响;清肝凉血解毒汤中、高剂量组细胞凋亡低于模型组(P<0.05);清肝凉血解毒汤中、高剂量组IL-6、TNF-α及p-JAK2、p-STAT3水平低于模型组(P<0.05)。结论:清肝凉血解毒汤含药血清可改善LPS诱导的L-02细胞损伤,降低炎症因子水平,其机制可能与调控JAK2/STAT3信号通路有关。

中西医结合治疗重症急性胰腺炎24例临床观察

笔者对本院ICU2003年12月至2006年12月期间收治的24例重症急性胰腺炎（SAP）患者采用了中西医结合方法进行治疗，疗效满意，现总结如下。

从肺痈论治重症创伤性急性呼吸窘迫综合征患者28例

本院重症监护病房（ICU）2007年2月至2009年9月共收治56例重症创伤性急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者，采用中西医结合方法从肺痈论治，收到满意效果，现报告如下。

小麦蛋白磷酸酶2A结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记作图

【目的】开发小麦抗旱相关蛋白磷酸酶结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记并作图,为分子标记辅助选择抗逆育种提供依据。【方法】测序得到普通小麦及其野生近缘种TaPP2Aa的基因序列,分析其SNP位点差异,设计3对基因组特异引物和6对基因组内等位基因特异引物,利用中国春缺四体对TaPP2Aa进行染色体定位,利用RIL群体(Opata 85×W7984)和DH群体(旱选10号×鲁麦14)进行该基因的功能标记作图。【结果】TaPP2Aa定位于小麦第5同源染色体群上;TaPP2Aa-B位于RIL群体5B的标记区间Xwg909—Xgwm67,与2个标记的遗传距离分别为4.0 cM和3.6 cM,在DH群体5B染色体的标记区间Xgwm234—WMC363,与WMC363的遗传距离为7.5 cM;在2个遗传群体中与标记Xgwm67的距离分别为3.6 cM和11.4 cM。TaPP2Aa-D位于RIL群体染色体5D的标记区间Xcmwg770—Xbarc205,遗传距离分别为9.8 cM和10.0 cM。【结论】确定了TaPP2Aa所在的染色体位置,通过与DH和RIL 2个遗传作图群体中已有的抗逆主效QTL进行对比分析,明确了TaPP2Aa与小麦抗逆性状QTL具有遗传连锁关系,开发的功能标记可用于小麦抗逆性状的分子标记辅助选择。

脓毒症患者血清降钙素原与肌钙蛋白的相关性

目的分析脓毒症患者血清降钙素原(PCT)与肌钙蛋白(cTnI)的相关性。方法比较20例脓毒症、23例严重脓毒症和21例脓毒症休克患者的APACHEⅡ评分、病死率及血清PCT、cTnI水平,分析PCT与APACHEⅡ评分、cTnI的相关性。结果脓毒症、严重脓毒症和脓毒症休克患者的APACHEⅡ评分、病死率及血清PCT、cTnI水平均随病情程度加重明显增加,组间比较均有统计学差异(P均<0.01)。相关性分析显示,血清PCT水平与A-PACHEⅡ评分、血清cTnI水平均呈显著正相关(r=0.920、0.921,P均<0.01)。结论脓毒症患者易发生心肌损害,随病情加重更加明显。

分蘖型谷子资源的表型和遗传多样性分析

本研究选用了来自国外及国内的68份分蘖型谷子进行了表型及遗传多样性分析。表型分析表明,质量性状以绿鞘、白谷黄米、圆锥穗、松散穗码居多,数量性状变异系数除出谷率较小外,其他性状表现了丰富的遗传变异,来自山西的小软谷单株穗重、单株穗粒重、千粒重均为最高,而来自黑龙江的大青谷单株穗粒重、出谷率、千粒重均为最低。遗传多样性分析结果表明,77对引物共检测出202个等位位点,每对引物可检测到1~6个位点不等,平均为2.62个;77对引物多态性信息含量(PIC)在0.0283~0.6974之间,平均多态性信息量(PIC)为0.4169,68份材料间的遗传相似系数变化范围为0.59~0.96,平均值为0.68。利用软件NTSYSpc 2.10的UPGMA聚类方法对68份谷子分蘖材料进行了聚类,这些材料被划分为4个类群,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。Ⅰ类群主要来自西北地区谷子分蘖种质,Ⅱ类群主要来自国外谷子分蘖种质,Ⅲ类群包括华北、华东和东北的谷子分蘖种质,Ⅳ类群仅包括一个种质。结合表型鉴定出10份优势谷子分蘖种质。这些结果揭示68份谷子分蘖种质遗传多样性较好,研究结果为挖掘谷子分蘖优良基因及谷子分蘖育种提供理论依据。

谷子条纹叶突变体wsl2的鉴定及候选基因分析

谷子叶色突变体是探究叶绿体发育机制和C4光能利用率的理想材料之一。为了研究谷子叶色突变的分子机制,从谷子主推品种长农35号的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变库中筛选鉴定到一个苗期条纹叶突变体wsl2,通过表型鉴定、遗传背景检测和遗传分析,同时利用MutMap方法快速精细定位突变基因,并根据突变位点开发共分离分子标记等方面对该突变体进行研究。结果表明,wsl2在苗期表现为条纹叶表型,但从拔节期开始恢复为正常叶片表型;wsl2与野生型遗传背景相同且wsl2受一个隐性核基因控制;MutMap精细定位的关联区间内包含9个非同义突变基因,其中,Seita.9G561800是一个编码与叶绿体相关的PsbP蛋白基因,含有6个外显子和5个内含子,在第1外显子77 bp处发生G/T碱基突变,导致一个精氨酸(R)突变成亮氨酸(L)。根据突变碱基设计了dCAPS标记MRI498-1(Cac8Ⅰ)和共分离标记MRI501-3,进一步验证了wsl2突变体的候选基因突变位点。研究鉴定了一个新的条纹叶突变体wsl2,对PsbP基因光合作用反应机制的进一步研究奠定了理论基础,丰富了谷子叶色突变体资源,同时验证了MutMap方法克隆谷子突变基因的有效性。

谷子分蘖相关QTL定位及紧密连锁标记开发

分蘖是与农作物产量相关的重要农艺性状之一,分蘖对于谷子产量的提高具有重要意义,但是目前谷子分蘖遗传分子机制还不清楚。利用简化基因组测序技术(RAD-seq),以2个F2群体(命名为Cross AJ和Cross HC)为研究对象,分别对2个F2群体的543个和131个单株及其亲本进行RAD-seq,利用MSTmap和Win QTLCart 2. 5软件进行遗传图谱构建和QTL分析,结果共鉴定出8个控制分蘖相关的QTL。其中,利用Cross AJ共鉴定了6个QTL,分别为qAJTN1、qAJTN5、qAJTN7-1、qAJTN7-2、qAJTN7-3和qAJTN9,可解释表型变异0. 7%～9. 8%;利用Cross HC群体共鉴定了2个QTL,分别为qHCTN5和qHCTN7,可解释表型变异1. 4%～8. 3%。在这8个QTL中,qAJTN1、qAJTN5、qAJTN7-2、qAJTN9和qHCTN5为该研究新鉴定的位点,其余3个QTL(qAJTN7-1、qAJTN7-3和qHCTN7)与前人研究结果相一致。另外,通过将亲本的测序结果与参考基因组进行比对,搜索插入缺失位点InDel(Insertion-deletion),新开发了谷子分蘖相关QTL(qAJTN7-3和qHCTN7)紧密相关的InDel标记。结果为谷子分蘖机制的研究奠定一定基础,所开发的分子标记对于分蘖型谷子的分子标记辅助育种具有重要意义。

水稻ACGM遗传标记在谷子中的可转移性研究与应用

为了检验水稻基因组分子标记在谷子基因组中的可转移性及多态性,选取59份不同的谷子材料,利用基于水稻基因组数据设计的38个扩增共有序列遗传标记(ACGM)进行分析,并采用DARwin5.0.156软件对供试材料进行了分子聚类分析。结果表明:33对引物可以在至少5份以上谷子材料中获得扩增产物,占引物总数的87%。其中,在供试材料之间有多态性的引物共7对,占引物总数的18.4%。供试材料的分子聚类结果表明,采用水稻ACGM标记进行的聚类并没有按谷子的表型数据或生态类型聚在一起,其原因尚需进一步研究。这些结果表明基于水稻基因组序列开发的ACGM标记在谷子中具有较高的可转移性,但与其他作物相比,这些ACGM标记在谷子中的多态性偏低。

谷子突变体信息平台的构建

为了实现基于网络的谷子突变体库的科学数据共享服务,利用ASP技术,结合Access数据库服务,构建谷子突变体信息数据共享中英文服务平台。通过该信息平台,可以为谷子遗传育种提供丰富的中间材料,为谷子新种质创制提供参考。

谷子高光效栽培模式研究

谷子是山西省重要的杂粮作物,其较低的光合效率是限制谷子产量和推广面积的重要因素之一,提高谷子的光能利用率对于提高谷子产量具有关键的作用。本文通过分析长农35在不同行距、行向下对谷子成穗数和产量的影响,得出了谷子南偏西23.5°宽窄行种植的优势行向和行距,为生产实践提供理论依据。