基于全基因组鉴定华石斛优良内参基因

华石斛是海南岛特有的热带兰科植物,具有很高的观赏和药用价值。然而,未确定的内参基因限制了该物种基因表达分析。本研究利用之前华石斛转录组数据,筛选出164个变异系数低(CV≤0.2)和表达量中等(TPM在10~300之间)的候选内参基因。为了避免共表达现象对内参基因稳定性分析的影响,根据GO功能聚类分析结果,从不同的功能群中共筛选出24个候选基因。为避免模板中可能残留的基因组DNA在RT-qPCR扩增过程中产生假阳性,本研究设计了跨越内含子引物,并通过电泳筛选出符合要求的15个候选内参基因的扩增引物。为了确保RT-qPCR扩增的特异性,使用LightCycler 96进行熔解曲线分析。依据15个候选基因的RT-qPCR数据,同时综合多个算法分析,在干旱胁迫下,不同软件分别确定CLP1&SEC23、SEC23&CPY71、CLP1&SEC23和RNG1L&PECT为最佳内参基因,综合排序后选取SEC23和CLP1为华石斛干旱胁迫下最稳定内参基因。在华石斛不同组织中,不同软件分别确定了ADF11&IBR5、PRP19&CLP1、ADF11&CLP1、ACBP2&IBR5为最佳内参基因,综合分析后确定ADF11和ACBP2为不同组织中最稳定内参基因。结合上述干旱胁迫和不同组织分析数据,最终确定IBR5和CPY71为综合条件下较稳定的内参基因。内参基因验证表明,与传统的Actin内参相比,本研究筛选出的内参基因可获得更为精确的RT-qPCR校准结果,表明所筛选的内参基因具有极高的稳定性。综上所述,本研究为利用转录组数据鉴定稳定内参基因提供思路,首次在华石斛全基因组范围内鉴定稳定内参基因,为进一步研究基因表达和功能奠定基础。

甘薯属耐盐植物马鞍藤基因组大小及特征分析

马鞍藤(Ipomoea pes-caprae(L.)R. Br.)是甘薯的近缘野生种之一,为热带、亚热带海滩生长的多年生藤蔓植物,作为沿海地区的园林绿化植物之一,具有较强的耐盐性。马鞍藤基因组学的研究可为耐盐甘薯种质创制提供信息参考。本试验调查了马鞍藤基因组大小和特征概况,为后续全基因组精细图谱绘制打下基础。研究以已知基因组大小的三裂叶薯(Ipomoea triloba L.)为对照,运用流式细胞术对马鞍藤基因组大小进行初步预估;使用二代高通量测序技术(Illumina Hiseq2500)对马鞍藤基因组进行survey评估,测序深度30×,利用生物信息学方法估算马鞍藤GC含量(即鸟嘌呤和胞嘧啶所占比例)、杂合率、重复序列等基因组概况。结果表明:流式细胞术估算马鞍藤基因组大小为1012.704±17.37 Mb;经全基因组Survey测定获得马鞍藤有效数据为21.71 Gb,基因组大小经修正后估算为1041.65 Mbp;通过K-mer分布曲线估算马鞍藤基因组中重复序列所占比率为74.52%,杂合率为0.99%;经初步组装后,GC平均深度及含量分布存在异常,出现分层的现象,这可能与马鞍藤基因组杂合率较高有关。本试验首次报导甘薯属耐盐植物马鞍藤基因组大小及特征信息,为马鞍藤进一步的全基因组深度测序和甘薯耐盐基因挖掘打下基础。

甘薯近缘野生种Ipomoea Littoralis全基因组Survey分析

Ipomoea littoralis是甘薯的近缘野生种之一,对其全基因组的研究可为甘薯种质资源的创新提供参考,同时为全基因组精细图谱的绘制打下基础。本研究通过二代高通量测序技术(Illumina Hiseq 2500),测序深度约为60,经过滤后得到22.45 G数据,结合生物信息学手段估算基因组大小、杂合率、重复序列和GC含量等基因组特征。预估基因组大小经修正后为676.27 Mb。K-mer分析结果得出I.littoralis基因组中重复序列所占比率为60.98%,杂合率为0.81%;初步组装结果,contigs N50为0.684 kb,总读长为0.538 Gb,scaffolds N50为12.09 kb,总读长为0.602 Gb;GC平均深度及含量分布出现分层现象。本研究首次报道I.littoralis的基因组特征信息,为进一步全基因组深度测序提供参考。

甘薯近缘野生种马鞍藤对盐胁迫的生理生化响应特征

马鞍藤[Ipomoea pes-caprae(L.) R. Brown]是甘薯[Dioscorea esculenta(Lour.) Burkill]的近缘野生种之一,自然分布于海南、广州等沿海滩涂地区,目前关于其耐盐方面的研究较少。分析甘薯近缘野生种马鞍藤根部和叶片在不同盐浓度胁迫下生理生化指标的变化规律,将为其耐盐基因挖掘和甘薯种质创新提供依据和参考。采用沙培法,通过300、600、900 mmol/L NaCl溶液灌溉模拟盐胁迫,分别测定叶片和根部在胁迫后0、1、3、5、7 d的脯氨酸、丙二醛、可溶性糖、总蛋白含量及净光合速率。结果表明,随着盐胁迫时间的延长,根部和叶片中的脯氨酸含量逐渐增加;丙二醛、可溶性糖含量以及净光合速率在不同浓度盐处理下均呈先上升后下降的趋势,并在前3 d内达到峰值;而总蛋白含量在根部呈现出先上升后下降的趋势,在叶片中则呈持续上升的趋势。随着盐胁迫浓度的增加,脯氨酸、丙二醛和可溶性糖含量所达到的峰值也随之增加。研究进一步证实马鞍藤具有较强的耐盐性,其根部和叶片可分别通过一系列的生理生化变化抵御盐胁迫;研究还发现脯氨酸、丙二醛、可溶性糖、总蛋白含量和净光合速率可作为马鞍藤耐盐胁迫的生理指标,其中丙二醛、可溶性糖含量在处理后3 d达到峰值,为下一步转录组测序取样时间提供了参考,也为挖掘甘薯近缘种耐盐基因打下了基础。

甘薯引进种SSR遗传多样性分析

通过SSR分子标记,对112份甘薯引进种进行了遗传多样性和群体结构分析,并与中国地方种进行了聚类比较分析。研究了中国目前保存最多的甘薯引进种间的遗传多样性和亲缘关系,以及与地方种间的遗传多样性关系。用SSR建立研究材料的0,1数据库,用ntsys-pc 2.10软件计算遗传距离矩阵并导入MEGA 6.06聚类,利用STRUCTURE 2.3.4软件对112份引进种进行群体结构分析,并将112份引进种与58份中国地方种共170份进行聚类分析。结果表明:112份材料的平均遗传距离为0. 552,遗传距离分布在0. 031到0. 949范围之内。使用Neighbor-Joining (NJ)聚类法,在遗传距离为0. 442处将112份材料分成9个类群,其中类群9又在遗传距离为0. 428处,分为3个亚群。亚群ⅨC含有39份材料,该亚群主要来自南美洲,聚类集中,血缘较为单一。通过群体结构分析将112份材料划分成了2个群体,通过对引进种的来源地比较分析,发现来自南美洲与其他地区种质材料分属于2个群体。通过对引进种和地方种共计170份甘薯资源聚类比较分析,发现中国大陆地方种与中国台湾品种间亲缘关系最近,与东南亚、东北亚、南美洲甘薯引进种间亲缘关系较近,与国际马铃薯中心、国际热带农业研究所的材料和世界蔬菜中心的材料亲缘关系较远。

钙、硅、镁对小果型西瓜裂果及品质的影响

针对小果型西瓜在生产中存在的皮薄易裂果问题,以美月为材料,采用正交试验法以3种浓度梯度的钙、硅、镁元素设置9组不同的营养液配方处理,研究不同处理对美月西瓜的抗裂性及品质的影响。结果表明,添加适宜浓度比例的钙、硅、镁元素均能提高美月西瓜的抗裂性,并能增强植株长势,提高单瓜质量,提高维生素C、可溶性蛋白含量。其中,以6号处理(Ca 200 mg·L^(-1)、Si 42 mg·L^(-1)、Mg 60 mg·L^(-1))与9号处理(Ca 220 mg·L^(-1)、Si 56 mg·L^(-1)、Mg 72 mg·L^(-1))的西瓜在抗裂性与果实品质方面表现最好。从降低生产成本和降低肥料使用量综合考虑,可优先选择6号处理。

甘薯叶绿体分离及其DNA提取

为建立高效的甘薯叶绿体分离方法,比较了2种叶绿体分离方法,即高盐-低pH法和Percoll密度梯度法.研究显示,2种方法都能分离得到完整、纯净的叶绿体.再用CTAB法可从纯叶绿体中提取DNA,用2种方法分离的叶绿体DNA经分光光度计检测,高盐-低pH法和Percoll密度梯度法A260/A280数值分别为1.81和1.89,高盐-低pH法分离得到的叶绿体DNA产率更高,鲜质量分数为270 ng/g;Percoll密度梯度法分离得到的叶绿体DNA产率较低,鲜质量分数为90 ng/g.该研究为深入探究甘薯叶绿体基因组结构、功能等提供基础.