高等植物功能性分子标记的开发与利用

在比较遗传分析中常用的随机DNA分子标记及目的基因标记的基础上,综述高等植物中最新定义的分子标记类型,即功能性分子标记,它包括间接类型及直接类型的功能性分子标记。功能性分子标记是建立在关联分析或近等基因系中等位基因的功能性基序中单核苷酸多态性位点基础上的一类新型显性分子标记,它不依赖于分子遗传作图;利用该标记可大大提高分子标记辅助选择的效率。

利用功能性分子标记辅助选育香型杂交水稻不育系

本研究采用KOH浸泡法和咀嚼法分别对11个水稻品种的叶片及稻米进行香味鉴定,结果表明‘宜香1B’等9个品种表现为具有香味,‘祥B’、‘桐B’等两个品种表现为不具有香味。利用已克隆的水稻香味基因Badh2的序列信息,设计基于目的基因的功能性分子标记FGR3,进一步对上述品种的香味基因Badh2进行检测,结果表明,‘宜香1B’等9个表型鉴定为香型的水稻品种与表型鉴定为非香型的品种‘祥B’、‘桐B’在该位点表现出不同的分子标记基因型,表型与基因型鉴定结果相吻合。表明该标记可用于水稻香味的分子标记辅助选择。为选育出具有香味的优良水稻不育系,本研究以携带香味基因的保持系‘宜香1B’为香味基因供体材料,采用本单位育成的具有强配合力的保持系‘祥B’为受体材料,配制杂交组合并进行回交,对后代材料进行分子标记辅助选择,育成香型保持系株系,同时进行不育系转育,育成了优质香型不育系‘泉香1A’,目前正对其进一步进行配组利用研究。

分子标记技术的两种新分类思路及目标分子标记技术的提出

简述了应用广泛的几种常用分子标记技术RFLP、RAPD、SSR、ISSR、AFLP的优缺点,以及对这些分子标记技术的常用分类方法,提出了分子标记技术的两种新分类思路,第一种思路完善了以技术原理分类的方法,把基因芯片技术归于同时基于分子杂交和PCR的第三类分子标记技术,第二种思路根据标记的基因组来源分为随机分子标记、目标分子标记、目的基因分子标记和功能性分子标记四大类,结合有关文献对这四大分子标记技术类型进行了各自的概念界定,着重介绍了目标分子标记技术产生的理论与技术背景,并列出了目标分子标记技术的代表种类及相关信息,认为开发目的基因分子标记和功能性分子标记将是分子标记技术的发展趋势。

分子标记鉴定与田间性状选择相结合培育水稻‘黑大香1’

本研究旨在培育黑龙江省良食味稻米生产亟需的高产优质中熟水稻新品种。在水稻‘吉粳88’×导入系‘稻花香2号(hd2hd4)’后代中,分子标记和田间性状选择相结合培育符合育种目标的水稻品种。水稻‘吉粳88’具有株型直立、抗倒伏、高产和Hd2Hd2Hd4Hd4抽穗期基因型及晚熟等特征,导入系‘稻花香2号(hd2hd4)’具有香味、适口性好和hd2hd2hd4hd4基因型及早熟等性状。从‘吉粳88’ב稻花香2号(hd2hd4)’的杂交后代材料中,培育了具有hd2hd2Hd4Hd4fgrfgr基因型、主茎叶片13片、茎叶直立、抗倒伏、高产、有香味、适口性好的水稻新品系,命名为‘黑大香1’。‘黑大香1’农艺性状优良,可用于黑龙江省第1积温区下限良食味稻米生产。

分子标记鉴定结合田间农艺性状选择培育水稻黑C173

黑龙江省水稻主茎叶片14或15片晚熟品种往往具有抽穗期Hd2Hd2Hd4Hd4基因型,主茎叶片11片叶的早熟品种是hd2hd2hd4hd4基因型。培育适于黑龙江省第3积温区的、具有茎叶直立、抗倒伏、耐冷、出米率高、丰产的水稻新品种是十分重要的。以种植于吉林省北部及黑龙江省南部的株型直立、抗倒伏、丰产、晚熟水稻吉粳88为母本,以具有早熟、耐冷性好的空育131为父本配制杂交组合。在杂交后代材料中,秧苗阶段利用分子标记选择抽穗期基因,本田阶段目测观察选择株型、株高、抗倒伏和耐冷等农艺性状,创制符合育种目标要求且稳定的水稻株系及品系。对创制的水稻品系进行田间鉴定及重要农艺性状鉴定,培育符合育种目标的水稻新品种。利用Hd2-Caps和Hd4-Caps等功能性分子标记,在秧苗期对吉粳88×空育131杂交后代材料进行鉴定,选择具有hd2和hd4基因的植株移植到本田,在本田阶段田间观察选择株型、株高、抗倒伏和耐冷等农艺性状。通过将分子标记和田间性状选择相结合,获得了具有hd2hd2hd4hd4基因型的茎叶直立、抗倒伏、耐冷的水稻黑C173候选品系。对黑C173候选品系进行田间鉴定及选择,对入选的综合性状好的品系进行抗稻瘟病性、耐冷性和抗倒伏性等性状鉴定,初步培育成功了水稻新品种黑C173。黑C173水稻的主要特点是主茎叶片数11片左右、茎叶直立、千粒重24 g左右、株高较高、抗倒伏、耐冷、丰产、出米率高。分子标记与田间观察相结合是培育常规纯系水稻品种的有效方法,本文培育的黑C173品种可以用于黑龙江省第三积温区水稻生产。

新型分子标记的开发和利用

比较遗传分析中常用的随机DNA分子标记、目的基因标记、功能性分子标记。综述了近年开发的几种分子标记,并对新型分子标记(功能性分子标记)进行阐述,如何利用Tilling技术和关联分析的方法开发功能性分子标记,并介绍了功能性分子标记的优点和利用前景。

植物功能性靶向基因标记的研究进展

随着功能基因组学的发展,分子标记技术正朝着功能性靶向基因标记的方向发展。因功能标记是根据与表型紧密相关的功能基因内部特定区域多态性基序开发而来的,所以此类标记不需要进一步的验证就可在不同的遗传背景下确定等位基因的有无。从靶向基因标记和功能标记、保守DNA和基因家族标记、转座子标记、抗性基因标记、RNA标记和靶向指纹标记几方面综述了植物功能性靶向基因标记的研究进展,旨在为分子标记的开发与应用提供理论基础。

黄芪的分子标记开发及应用研究进展

黄芪的种质资源工作深受学者关注,随着分子标记技术的不断引入,该项研究工作已逐步取得一定的进展。笔者在查阅前期相关文献的基础上,对分子标记的定义及分子标记技术在黄芪相关研究中的总体现状进行简述,并对黄芪匿名性分子标记、功能性分子标记的开发现状以及分子标记在黄芪遗传多样性分析、物种鉴定、种质鉴定、品种鉴定方面的应用现状进行全面综述,以期能为将来的黄芪相关研究提供一定的理论参考。

24种香稻品种甜菜碱醛脱氢酶2基因突变位点的分析及分子标记开发

根据香型与非香型水稻甜菜碱醛脱氢酶2基因(badh2)在第2、第4内含子、第7外显子3处序列差异和第2外显子1处序列差异,分别设计了两类检测badh2第7和第2外显子突变的功能性分子标记引物M7和M2;利用两类引物,分别对属于第7外显子突变的香型水稻W香99075和第2外显子突变的香型水稻武香14、非香型水稻以及两种香稻分别与非香稻杂交的F1植株基因组DNA进行PCR检测后发现,M7和M2引物完全能够分别被用于以第7和第2外显子突变的香稻作为亲本,进行分子标记辅助培育香稻新品种的研究。M7引物综合考虑了badh2内含子和外显子两方面突变情况而设计的。以非香稻261S、分别发生第7和第2外显子突变的香稻品种W香99075和武香14为对照,使用M7和M2引物,对本实验室收集的另外22份香稻品种进行badh2突变位点检测,结果可将这些香稻分为badh2第2外显子突变类型、第7外显子突变类型和外显子未发生突变类型,同时明确了大多目前在上海等周边地区种植的香稻品种的badh2所属的突变位点。开展本研究为利用分子标记辅助选育香型水稻新品种研究奠定了重要的基础。

小麦籽粒多酚氧化酶及其控制基因研究进展

小麦籽粒多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性是引起面制食品褐变的主要原因。目前常用测试小麦籽粒PPO活性的方法为邻苯二酚法和L-DOPA法等。基因型和环境均对小麦籽粒PPO活性产生显著影响,但基因型是最为主要的决定因素。影响小麦籽粒PPO活性的基因主要位于2AL染色体上的Ppo-A1位点和2DL染色体上的Ppo-D1位点。目前,在Ppo-A1位点已发现7种等位变异类型,在Ppo-D1位点已发现4种等位变异类型,其中Ppo-A1b和Ppo-D1a类型表现出低PPO活性,而Ppo-A1a和Ppo-D1b类型则表现出高PPO活性。依据其序列特征,已经有PPO16、PPO18、PPO29和PPO33等多个籽粒PPO活性基因的功能性分子标记被开发,从而为以颜色为目标的小麦品质改良提供了有力的技术支撑。本文综述了小麦籽粒多酚氧化酶的检测方法及其遗传特征,并重点阐述了小麦籽粒多酚氧化酶的基因克隆、等位变异类型及其功能性分子标记研发情况,旨在为我国小麦品质改良及小麦籽粒多酚氧化酶活性的遗传研究提供一定的理论依据和有用信息。

西瓜果实形状的分子精准鉴定

为了实现西瓜果实形状的分子精准鉴定,利用“国家西瓜甜瓜中期库”的资源和高通量测序平台,利用两个不同的杂交分离群体(F_(2)和BC_(1)P_(1))分别鉴定到1个159 bp插入缺失和1个非同义SNP导致的果形突变(由圆果形变为长果形),且SNP突变在159 bp插入缺失的基因组区域内。利用这个SNP开发CAPS标记Markersun在两个群体和128份西瓜种质中进行分析,发现标记Markersun在两个群体中与果形表型共分离;在西瓜种质中可同时区分插入缺失和SNP的变异,且与果形表型共分离。同时这两个变异与果形的共分离在196份西瓜核心种质的基因型分型中也得到验证。此外,通过对不同类型西瓜种质的基因型分析发现,SNP变异导致的长果形出现的时间更早且独立遗传,而159 bp插入缺失引起的长果形是栽培西瓜驯化过程中产生的。本研究中首次利用不同类型的西瓜核心种质实现了西瓜果形的分子精准鉴定,还挖掘到两个西瓜果形的功能变异并开发标记,为西瓜果形的分子精准鉴定提供技术支撑,同时为果形性状基因功能验证提供靶标,加速了西瓜果形性状基因的调控机理研究。