紫菜薹线粒体基因组SSR分布特征的比较分析

【目的】分析紫菜薹(Brassica rapa var.purpuraria)线粒体基因组SSR序列的分布特征,并与芸薹属主要物种进行比较,为紫菜薹SSR分子标记的开发及遗传进化研究提供参考。【方法】利用MISA软件对紫菜薹及芸薹属6个基本种(包括白菜3个变种)的线粒体基因组进行搜索,并对搜索到的SSR序列分布特征进行比较分析。【结果】在紫菜薹及芸薹属6个基本种(包括白菜3个变种)的线粒体基因组中,分别筛选到168、170、167、168、180、280、185、165、179个完整的SSR序列,相对密度分别为764、774、760、764、775、777、721、744、771个·Mb-1,SSR序列的总长度分别为1562、1577、1547、1562、1664、2564、1722、1524、1646 bp,占各自线粒体基因组序列总长度的比例分别为0.71%、0.72%、0.70%、0.71%、0.72%、0.71%、0.67%、0.69%和0.71%。在1~6个不同核苷酸重复单元中,紫菜薹及芸薹属6个基本种的SSR序列均是单核苷酸重复单元最多,然后依次是二核苷酸、四核苷酸、三核苷酸、五核苷酸,均未发现六核苷酸重复单元。其中,A/T、AG/CT、AT/AT和C/G是芸薹属线粒体基因组共有的常见重复单元类型。【结论】紫菜薹线粒体基因组大小为219779 bp,共筛选出168个SSR分子标记,相对密度为764个·Mb-1,平均长度为9 bp,以单核苷酸重复单元的数量最多,其次为二、四核苷酸重复单元类型,具有较大的多态性标记开发潜力。

高花青苷同源四倍体紫菜薹新材料的创制及特性分析

为获得优质高花青苷的同源四倍体不结球白菜紫菜薹Lcx025b新材料,本研究利用浓度为0.2%(w/v)的秋水仙素溶液处理二倍体Lcx025b幼苗的子叶生长点,通过形态学、细胞学、流式细胞仪测定等方法筛选鉴定得到同源四倍体植株,通过农艺性状指标、营养品质、光合特性、抗病能力等方面对二、四倍体植株进行比较分析。结果表明,相较于二倍体植株,四倍体植株在形态学方面表现出巨大性,具体表现为叶片的长宽比显著减小,叶片趋于扁圆形,花器官、种荚、种子等明显增大,菜薹颜色加深;叶片气孔明显增大,气孔密度减小;花粉粒表现出明显不规则性;四倍体植株根尖细胞染色体的数目以及通过流式细胞仪分析的四倍体植株DNA的荧光强度都表现为二倍体的两倍;营养品质方面,可溶性糖、菜薹花青苷含量显著增加,纤维素、硝态氮含量显著减少,可溶性蛋白、叶绿素含量无显著变化;结合光响应曲线分析,四倍体光合能力更强,适应性更高;此外,在抗病性鉴定过程中,四倍体植株对灰霉菌的抗性明显优于二倍体植株。综上,本研究获得了高花青苷的同源四倍体不结球白菜紫菜薹Lcx025b新材料,为不结球白菜的种质资源创新提供了重要的材料支撑。

大白菜和紫菜薹自交系染色体组DNA的RAPD分析

用８个随机引物（１０ｂｐ）对２个紫菜薹自交系的３个单株和４个大白菜自交系的４个单株的染色体组ＤＮＡ进行ＰＣＲ扩增，共有４０条带分离清晰、明亮，其中引条带在７个单株中表现出差异，可作为遗传标记（ＲＡＰＤ标记）。４个大白菜自交系之间的平均差异条带数为１２．３，２个紫菜薹自交系之间为９．５，大白菜与紫菜薹之间平均有１５．５条带的差异。用７个引物在９３Ｗ０５－７（紫菜薹）和９３Ｗ５８－５（大白菜）之间检测出对个ＲＡＰＤ标记。从同一自交系的不同单株抽提的染色体组ＤＮＡ扩增出较一致的ＤＮＡ谱带，而不同自交系间扩增出的ＤＮＡ谱带差异很大，这表明此方法也可以象ＲＦＬＰ一样，用于大白菜和紫菜薹的分子标记。

大白菜显性核基因雄性不育性向紫菜薹的转育初报

根据复等位基因遗传假说 ,利用大白菜核不育系 9810 7 1作为不育源 ,以紫菜薹ZB3 为目标亲本 ,经过杂交、自交、兄妹交等转育手段 ,将雄性不育基因转育到紫菜薹中 ,获得紫菜薹“甲型”两用系。

紫菜薹花色苷组分鉴定及其稳定性和抗氧化性

【目的】鉴定紫菜薹色素中花色苷类物质种类及其组成,并研究其呈色稳定性和抗氧化活性,为紫菜薹及其色素的深加工和在食品加工中的广泛应用提供科学依据。【方法】采用高效液相色谱-光电二极管阵列检测-电喷雾电离质谱联用技术(HPLC-PDA-ESI-MS)分析紫菜薹色素提取物中花色苷组分,探讨pH值和SO2对紫菜薹色素稳定性的影响,并采用自由基清除和还原能力测试等方法探讨其抗氧化能力。【结果】首次鉴定出紫菜薹中15种花色苷,主要由9种高度酰基化的矢车菊花色苷(矢车菊素3-槐糖苷-5-丙二酰葡糖苷、矢车菊素3-咖啡酰槐糖苷-5-丙二酰葡糖苷、矢车菊素3-香豆酰槐糖苷-5-葡萄糖、矢车菊素3-阿魏酰槐糖苷-5-葡萄糖、矢车菊素3-香豆酰槐糖苷-5-丙二酰葡糖苷、矢车菊素3-阿魏酰槐糖苷-5-丙二酰葡糖苷、矢车菊素3-芥子酰槐糖苷-5-丙二酰葡糖苷、矢车菊素3-(6′-丙二酰葡糖苷-2′-(6″-香豆酰-2″-羟基苯甲酰葡糖苷))-5-(6-丙二酰葡糖苷)、矢车菊素3-(6′-丙二酰葡糖苷-2′-(6″-阿魏酰-2″-羟基苯甲酰葡糖苷))-5-(6-丙二酰葡糖苷))及2种非酰基化的单糖苷和二糖苷矢车菊(矢车菊素3-葡糖苷、矢车菊素3-槐糖苷-5-葡糖苷)组成,另含少量非酰基化单糖苷和二糖苷的飞燕草素(飞燕草素3-葡糖苷、飞燕草素3-葡糖苷-5-葡糖苷),以及牵牛花素(牵牛花素3-葡糖苷、牵牛花素3-槐糖苷-5-葡糖苷);紫菜薹色素pH稳定性与简单花色苷一致,酸性条件下较稳定,随着pH值的增加稳定性下降;但抗SO2漂白稳定性高。紫菜薹色素清除自由基能力和氧化物的还原能力均随其浓度增加而增强,同等浓度下紫菜薹色素清除·OH能力与Vc相当(P>0.05),还原能力低于Vc,而清除DPPH自由基能力强于Vc。【结论】紫菜薹含有丰富的高度酰基化和糖苷化的花色苷(呈片状紫色晶体光泽),具有较高稳定性和很强抗氧化活性,是一种值得开发的新型功能性配料及花色苷应用产品资源。

Ogura细胞质雄性不育紫菜苔×萝卜属间杂种F_1的获得及细胞遗传学研究

以Ｏｇｕｒａ细胞质雄性不育紫菜苔（ＡＡ，２ｎ＝２０）为母本，以不同萝卜品种（ＲＲ，２ｎ＝１８）为父本进行杂交，获得了大量的属间杂种。杂种Ｆ１幼苗在低温下子叶及真叶均不缺绿。以红萝卜为父本获得的杂种Ｆ１植株叶柄、叶脉呈紫红色；以白萝卜为父本获得的杂种Ｆ１植株叶柄、叶脉不呈紫红色。所有的杂种Ｆ１植株都开白花，蜜腺正常，雄配子高度不育，但是雌配子具有部分育性。杂种Ｆ１花粉母细胞的染色体数目为预期的２ｎ＝１９，染色体平均配对构型为１５．５３Ⅰ＋１．３４Ⅱ＋０．２５Ⅲ＋０．０１Ⅳ，多数染色体以单价体的形式存在，但也有一些二价体、三价体甚至四价体，最多达到６Ⅰ＋３Ⅲ＋１Ⅳ，参加配对的染色体数达到１３条，表明Ａ染色体组和Ｒ染色体组具有一定的同源性。对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论。

Ogura雄性不育细胞质导入紫菜薹及杂种优势利用初报

通过种间杂交将Ogura萝卜雄性不育细胞质导入了紫菜薹，通过连续回交获得了叶色正常、蜜腺正常的紫菜薹Ogura细胞质雄性不育系。将雄性不育的紫菜薹成都品种与雄性可育的武汉紫菜薹品种进行杂交，所配的四个杂交组合都比亲本表现了较强的营养生长优势，其中二早子×九月鲜不但营养体长势较好，而且抽薹较早；阴花红油菜×十月红营养生长势最强，但抽薹较晚。这两个组合都有可能在生产上得到应用。

Ogura CMS紫菜苔×萝卜×甘蓝型油菜杂种的获得及细胞遗传学研究

以OguraCMS紫菜苔×萝卜杂种F1(AR ,2n =19)为母本 ,以甘蓝型油菜 (AACC ,2n =38)为父本进行杂交 ,获得了 4棵杂种植株。其中 1株 (PRN 1)的花色为嵌合体 ,该植株上的花多为黄色 ,但是也有乳白色花 ,另外还有 1朵花甚至 1个花瓣上同时具有黄色和白色区域 ,其余 3株 (PRN 2、 3、 4 )都开白花。PRN 4的花药开花前退化 ,其余 3株都可以看到 3～ 6枚花药 ,能够产生部分花粉 ,但是PRN 2的花粉不能被I2 KI溶液染色。PRN 2具有 4个蜜腺 ,PRN 1和PRN 3具有 2个蜜腺 ,PRN 4无可见蜜腺。在低温下PRN 2叶色正常 ,其余 3株幼叶表现不同程度缺绿。PRN 1的染色体数目为 2n =38,染色体平均配对构型为 14 6 7Ⅰ +10 0 7Ⅱ +1 0 6Ⅲ ,其染色体组构成可能是AACR ;PRN 2的染色体数目为 2n =35 ,染色体平均配对构型为 13 89Ⅰ +8 33Ⅱ +1 33Ⅲ +0 11Ⅳ ,PRN 3的染色体数目为2n =33,染色体平均配对构型为 14 0 0Ⅰ +7 82Ⅱ +1 0 0Ⅲ +0 0 9Ⅳ。PRN 4的染色体数目未能确定。与甘蓝型油菜回交后PRN 1～ 3植株各自产生了一定数量的种子 ,而PRN 4则未产生种子。

紫菜薹细胞质雄性不育系及其保持系在不同发育时期内源激素的变化

利用酶联免疫测定技术研究了紫菜薹细胞质雄性不育系和保持系不同发育时期的生长素IAA、赤霉素GA和玉米素核苷ZR的动态变化。结果表明,内源IAA、GA、ZR含量在生殖器官和营养器官保持系和两种不育系都表现出显著性变化,改良萝卜不育系和ogura不育系的内源激素含量在植物发育的各个时期也存在差异。苗期ZR含量主要集中于根部,保持系根部ZR含量最高;幼根保持系IAA含量显著高于不育系,幼苗期叶片IAA含量相差不大;不育系与保持系苗期不同器官GA含量分布不均衡。在花期叶片激素含量在保持系和不育系之间变化较大,蕾期不育系的IAA、GA和ZR含量出现不同程度的亏缺,尤其是从小蕾期到大蕾期阶段,ogura不育系、改良萝卜不育系的IAA、GA和ZR含量都极显著低于保持系。IAA、GA和ZR是植物体内重要的信号物质,可调节植物的多种生命活动,其亏缺影响花粉的正常发育,从而引起败育。

紫菜薹花青素合成酶基因BcANS的克隆、表达与序列分析

根据前期在芥蓝中克隆的BaANS基因序列设计PCR引物,从紫菜薹(Brassica campestrisvar.purpurea)子叶中克隆到基因组DNA和cDNA序列,基因定名为BcANS;序列已提交NCBI数据库,登录号为GQ120562;BcANS的基因组DNA全长为1 637 bp,具1个560 bp的内含子,编码区全长为1 077 bp,编码358个氨基酸.RT-PCR检测结果表明:BcANS在光照条件下表达,在暗培养植株的子叶和胚轴中未见表达;缺磷植株的子叶和胚轴在暗培养和光照培养下BcANS基因均有表达,但光照条件下的表达量较大.序列比对结果表明:BcANS与同科的甘蓝、芥菜和拟南芥的同源性最高,而与禾本科植物的同源性最低,在进化树上相距最远.对紫菜薹花青素合成酶基因的克隆和表达分析,为进一步开展基因功能和花青素生物合成机制研究奠定了基础.

紫菜薹胞质雄性不育系薹2A及其杂交种的选育

用甘蓝型油菜陕2A转育的大白菜不育系11A为不育胞质供体,以紫菜薹自交系fp(01)为受体,通过杂交、连续回交方法育成紫菜薹胞质雄性不育系薹2A。该不育系不育性稳定,雌蕊功能正常,蜜腺发育良好,植物学性状优良,耐寒,配合力高。用不育系薹2A配制的紫菜薹杂交种"薹杂1号",具有高产、稳产、耐寒、抗病、优质和适应性强等特点。

紫菜薹总DNA的快速提取与SSR分子标记鉴定

为充分利用原产于中国的紫菜薹资源,能够快速提取它的总DNA是利用分子生物学研究紫菜薹的基础。建立了一种简化的CTAB法,可快速大批量的提取紫菜薹的DNA,提取速度与用试剂盒提取相当,提取量远大于用试剂盒提取,此方法也适应对其他作物。

大孔吸附树脂浓缩分离紫菜薹色素的研究

本文选用了四种大孔吸附树脂对紫菜薹色素进行浓缩分离研究,其中NKA-Ⅱ树脂效果较好。试验结果表明,用0.3%柠檬酸-60%乙醇溶液作为洗脱液,经吸附-解吸循环,色素的回收率可达92.8%,同时可将提取液中的色素浓缩10倍以上。

紫菜薹色素的提取及其理化性质研究

以紫菜薹为原料 ,用 30 %乙醇溶液浸提制得紫菜薹色素 ,并对其理化性质进行了研究。结果表示该色素在弱酸性条件下 ,具有较好的稳定性 ,在食品工业中有一定的开发利用价值。

紫菜薹细胞核雄性不育系数量性状配合力分析

采用不完全双列杂交,紫菜薹核基因雄性不育系239、240、242、246、249、250、258、259和父本290-1、288-3配制16个杂交组合,进行11个主要数量性状配合力和遗传力分析。配合力分析表明:一般配合力较好的父本290-1和雄性不育系240可作为优良的杂交育种亲本;特殊配合力较好的290-1×249和288-3×259可作为优良的杂交组合。遗传力分析表明:株高,叶长,主薹高,侧芽萌发力4个性状的遗传主要受基因加性效应控制,叶柄长,主薹重两个性状的遗传主要是非加性效应起作用。

不同发育期紫菜薹细胞质雄性不育系及保持系植株体内物质代谢的差异

为探明萝卜细胞质雄性不育系的败育机理,采用同核异质两种紫菜薹细胞质雄性不育系和保持系进行物质代谢的研究,结果表明:不育系在花蕾发育过程中未发生物质亏损,相反还原糖、可溶性糖、淀粉含量、淀粉酶活性高于保持系,可见物质代谢与紫菜薹萝卜胞质雄性不育系的雄蕊败育的关系并不密切,物质代谢只是雄蕊发育过程中伴随发生的一些生化反应。Ogura萝卜胞质不育系和改良不育系物质代谢存在一定差别,苗期Ogura萝卜不育系的可溶性糖含量显著高于改良不育系和保持系,分别比改良不育系高49%。比保持系高28%,有可能是它生长势旺盛的原因。

紫菜苔Ogura细胞质雄性不育系花药发育的细胞形态学研究

通过甘蓝型油菜 Ogura细胞质雄性不育材料与紫菜苔的种间杂交和连续回交 ,获得了稳定的紫菜苔Ogura细胞质雄性不育系 .细胞形态学研究表明 ,该不育系的花药发育兼有无花粉囊型和单核败育型的特征 .由于没有造孢细胞的形成或造孢细胞退化 ,不育系最多只有 1～ 2个花粉囊 ,而可育系都是 4个花粉囊 .发育起来的不育系花粉囊里面的小孢子到单核期后不再向前继续发育 ,而是迅速退化以至解体 ,开花前彻底败育 .在减数分裂前期 ,不育系绒毡层细胞中已经出现液泡 ,有肥大趋势 ,在单核小孢子退化以后绒毡层还很发达 ,而正常花药绒毡层的发育在减数分裂过程中达到高峰 ,四分体时出现退化迹象 。

紫菜薹BrbHLH49基因克隆与功能分析

[目的]本文旨在研究紫菜薹BrbHLH49基因在花青素合成中的功能。[方法]以紫菜薹为材料,通过同源克隆获得BrbHLH49基因全长序列,并与其他物种中的同源序列进行进化树分析;构建pEarlyGate101-BrbHLH49-YFP载体并转化导入烟草叶片中,研究BrbHLH49蛋白的亚细胞定位;采用荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析BrbHLH49基因在紫菜薹和‘四九菜心’(‘CX-49’)不同组织中的表达情况,同时分析野生型和35S∶BrbHLH49-YFP转基因拟南芥中花青素合成相关基因的表达。[结果]BrbHLH49基因含有1431 bp开放阅读框,编码476个氨基酸,其编码的蛋白定位于细胞核中。在进化过程中BrbHLH49编码的氨基酸序列与甘蓝型油菜和野甘蓝(原变种)同源性最高,亲缘关系最近。RT-qPCR结果表明,紫菜薹的薹和叶中BrbHLH49相对表达量均显著高于‘CX-49’,且BrbHLH49转基因拟南芥植株中花青素合成相关基因的表达量显著高于野生型。[结论]BrbHLH49蛋白定位于细胞核中。BrbHLH49基因在紫菜薹的薹和叶中高表达,且拟南芥中过表达该基因能显著提高花青素的合成。

Ogura CMS紫菜苔与萝卜双二倍体的获得及细胞遗传学研究

以Ogura CMS紫菜苔(AA,2n=20)为母本,以不同萝卜品种(RR,2n=18)为父本进行杂交,获得了大量的属间杂种。从杂种F_1中发现了2株染色体自然加倍的双二倍体。在形态上双二倍体与未加倍的杂种F_1相似,都表现父本萝卜的白花性状,蜜腺正常,低温下子叶及真叶均不缺绿。在减数分裂中期Ⅰ双二倍体多数细胞形成19个二价体,后期Ⅰ时染色体以19:19的方式分配到两极,最后形成具有19条染色体的配子。通过对可染花粉比例、全株种子粒数及平均每个有效角果种子粒数的比较发现,虽然双二倍体的花药比未加倍的杂种F_1发育要好得多,但是双二倍体的育性还是低于未加倍的杂种F_1,尽管未加倍的杂种F_1在减数分裂时多数染色体以单价体的形式存在,同时也有二价体、三价体甚至四价体的形成,并且存在落后染色体和染色体桥。推测Ogura CMS紫菜苔×萝卜属间杂种F_1的育性除了减数分裂染色体的配对有关之外,与双亲染色体上基因的相互作用也有重要关系。对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论。