植物天然免疫性研究进展及其对作物抗病育种的可能影响

植物定植在充满各种病原菌的环境中却能健康生长,显示其拥有一套免疫系统以应对病原物的侵染。最近,人们发现植物免疫系统至少包括2个层次:第一层为病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即植物通过细胞表面模式识别受体(PRRs)对病原菌的PAMPs进行分子识别,从而启动植物的防卫反应;第二层为病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即有些毒性强的病原菌通过产生效应子(effectors)来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,而植物又进化出新的分子受体(例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质)以侦察病原菌效应子并启动第二道防卫反应。数亿年来,病原菌的侵染和植物的防卫交替进行,促进了病原菌和植物基因组的共进化。最新的研究还发现,黄单胞杆菌TAL effectors和寄主植物DNA的相互识别中,利用了精准的分子密码。TAL effector类蛋白识别植物靶基因的启动子序列,识别模式是2个氨基酸识别一个核苷酸。通过这种识别,TAL effector操控植物靶基因的表达,引起寄主植物的感病或抗病反应。上述抗病分子机制研究的突破,将对植物抗病育种产生重要影响。

利用 RFLP、SSR、AFLP和 RAPD标记分析玉米自交系遗传多样性的比较研究

利用 ＲＦＬＰ、ＳＳＲ．ＡＦＬＰ和ＲＡＰＤ ４种分子标记方法研究了 １５个玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．）自交系的遗传多样性，同时对４种标记系统进行比较。在供试材料中筛选到具多态性的ＲＦＬＰ探针酶组合５６个，６６对ＳＳＲ引物，２０个ＲＡＰＤ引物和９个ＡＦＬＰ引物组合，分别检测到多态性带１６７、２０１、８７和１０８条。ＳＳＲ标记位点的平均多态性信息量（ＰＩＣ）最大（０．５４），ＡＦＬＰ标记位点最小（０．３６），但ＡＦＬＰ标记具有最高的多态性检测效率（Ａｉ，３２．２）。４种分子标记所得遗传相似系数相关性显著，比较相关系数表明 ＲＡＰＤ可靠性较低。依据 ４种分子标记结果将 １５个供试自交系划分为塘四平头、旅大红骨、兰卡斯特、瑞德和ＰＮ共５个类群，与系谱分析基本一致。认为ＳＳＲ和ＲＦＬＰ两种分子标记方法适合进行玉米种质遗传多样性的研究。

水稻抗白叶枯病基因Xa23的EST标记及其在分子育种上的利用

用水稻抗白叶枯病基因Xa23的近等基因系CBB23与其感病轮回亲本JG30杂交,构建了包含2562个单株的F2作图群体。抗性鉴定表明,F2植株抗感分离比严格符合3∶1。根据日本水稻基因组计划RGP的数据,筛选并合成12个EST标记的引物,进行亲本间多态性检测,找到2个在CBB23与JG30间有多态性的EST标记,C189和CP02662。用该标记对F2群体中的571个感病单株进行分子检测和连锁分析,结果表明这两个EST标记位于Xa23基因的两侧,C189靠着丝粒一侧,与Xa23的遗传距离为0.8cM;CP02662靠端粒一侧,与Xa23的遗传距离为1.3cM。将C189成功用于水稻分子育种实践,标记辅助选择的正确率接近100%,已培育出3个将Xa23基因与高产、优质、抗褐飞虱等性状聚合的水稻恢复系。

利用SSR标记分析玉米群体遗传变异的取样方法

针对4种多株叶片混合DNA取样方法,利用SSR标记分析了Pob69和Pob70群体的遗传变异,探讨建立玉米群体遗传多样性分析的技术体系。从2个群体中分别提取50个单株叶片DNA和5、10、15、20个单株叶片混合样本DNA,用均匀分布在玉米染色体上的17对SSR引物对不同处理的混合DNA样本进行扩增,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳,比较了采用不同取样方法的叶片DNA扩增的等位基因数目、多态性信息量和遗传多样性指数,表明用10株叶片混合提取的DNA样本可以代替相同数目(10个)的单株DNA的混合样本。该技术策略可以进一步减少工作量,提高效率,已用于研究大量玉米群体的遗传关系。

利用SSR标记分析27个玉米群体的遗传关系

目的分析27个CIMMYT玉米群体和中国玉米群体的遗传多样性及其之间的遗传关系,为玉米种质的扩增与改良提供依据。方法利用SSR标记技术和DNA混合取样方法,选取均匀覆盖玉米染色体组的71对SSR引物对样品进行PCR扩增分析。结果71对引物在27个群体中共扩增出389个等位基因,每个SSR位点的等位基因数为2～19个,平均为5.48个;平均多态性信息量为0.66,变化范围0.27～0.92。来自CIMMYT群体的多态性位点总数比国内适应群体的略高,但其多态性位点比例基本相同。根据27个群体的108个样本的遗传相似系数矩阵做出树型图,把27个群体大体分成了国内和国外两大群6个亚群。结论热带、亚热带玉米种质含有更多的特有基因,导入热带、亚热带玉米种质可扩增温带玉米种质基础,聚类结果与系谱基本吻合。

稻曲病菌遗传多样性与群体结构的初步分析

利用随机扩增多态性 DNA ( random amplified polymorphic DNA,RAPD)初步分析了稻曲病菌 ( Ustilaginoideavirens)的群体遗传结构。从 1 60个随机引物中筛选 32个扩增带型清晰、重复性好的引物 ,对不同年份采自辽宁、云南、湖北和浙江等水稻种植区的 5 6个菌株进行扩增。 32个引物扩增出 2 2 3条带 ,绝大多数引物对不同年度采自不同稻区的菌株扩增的 DNA谱型相同 ,大多数菌株间相似性系数达 0 .80以上。根据扩增 DNA片段的多态性 ,从空间分布来看 ,来源于北方、长江流域和南方的菌株难以划分出明显的地理宗谱 ;不同年度的菌株 DNA多态性也无明显的差异。上述结果初步表明稻曲病菌遗传稳定 ,寄主选择作用 (寄主的基因型及其时空分布 )对稻曲病菌变异的影响较小。但是尚需采用其它的分子技术测试更多的菌系 。

广西地方玉米种质和加拿大群体的遗传多样性分析

【目的】分析45份广西地方玉米品种和15份加拿大改良群体的遗传多样性,为更好地利用地方品种拓宽广西玉米种质的遗传基础提供理论依据。【方法】采用混合取样法(每个群体中随机提取4个混合样本,每个样本包括10个单株)和SSR分子标记技术进行研究。【结果】70对SSR引物在60个群体的240份样本中扩增出245条等位基因,每对引物检测出的等位基因数目为2～6条,平均每个位点3.5条。加拿大的15份群体和广西的45份地方品种分别聚为二大类群。加拿大的15份群体又可以分为硬粒型和马齿型两个亚群。在45份广西地方种质中,同样可以分为硬粒型和马齿型两个亚群;糯玉米没有单独聚类,而是分散在硬粒型类群当中。【结论】广西亚热带种质比温带的加拿大种质具有更大的遗传变异,研究这些材料的遗传多样性可更好地扩增广西玉米种质的遗传基础,对玉米育种中发现潜在突破性种质可能会起到一定的作用。

转Xa23基因水稻的白叶枯病抗性及其遗传分析

在分离克隆抗白叶枯病基因Xa23研究中获得大量转基因水稻材料。为了系统研究转Xa23基因水稻的抗病稳定性和遗传模式,本文通过逐株进行抗白叶枯病接种鉴定、PCR和Southern blot分子检测,对一批转Xa23基因水稻植株进行了T0代到T2代的跟踪分析。结果表明,Xa23基因的整合和表达,使感病受体品种牡丹江8号获得抗病性。由于Xa23基因插入受体基因组的位点不同,同是单拷贝插入的转基因T0代抗病植株,其抗病程度有明显差异。T0代植株的抗病程度,可以准确、稳定地遗传到T1代和T2代。单拷贝转基因植株分离群体的抗感植株分离比接近3∶1,表明转Xa23基因遵循孟德尔单基因遗传模式。已获得2个纯合的单拷贝转基因抗病株系,它们的抗病程度稍有差别,将用于外源基因插入位置效应分析和杂交稻抗病育种。

大豆籽粒中异黄酮含量的遗传初步分析

选用6个异黄酮含量不同的大豆品种,配制15个杂交组合,按随机区组设计,初步分析了大豆异黄酮含量的遗传。结果显示,杂种F2代异黄酮含量的遗传方式具有数量性状遗传特点,遗传机制呈累加作用;F1、F2代异黄酮含量一般介于双亲之间的中间型,F2代接近中亲值,且在大部分组合中表现杂种优势,也有部分超亲优势现象;F2代部分组合中的广义遗传力表现较高,可以在F2代进行初步的遗传选择;杂种后代与中亲值呈显著的正相关。

水稻抗白叶枯病基因Xa23群体的MAS育种研究

将野生稻中发现的抗白叶枯病基因Xa23转入3个优良恢复系中,为培育新的抗白叶枯病品种奠定基础.采用分子标记辅助育种(MAS)和人工剪叶接种方法快速选育抗白叶枯病新品系.选取前期所得的材料进行P6菌接种鉴定,利用Xa23基因连锁的EST标记C189对接种所得的272份接种鉴定表现有抗性的材料进行标记检测,共得到含有Xa23基因的材料254份,研究发现所得到的材料已经基本稳定,可选取最优品系参加新品种的区试.

硬粒小麦-粗山羊草双二倍体白粉病抗性的遗传分析与基因推导

对99份硬粒小麦－粗山羊草双二倍体用北京地区流行的15号白粉菌生理小种进行了白粉病抗性鉴定， 筛选出11个苗期抗病的双二倍体材料和2个全生育期抗病的材料M53和M81。对M53和M81及其硬粒小麦和粗山羊草亲本进行的抗白粉病鉴定结果表明，其抗性来源于粗山羊草。与M53和M81具有相同硬粒小麦亲本、不同粗山羊草亲本双二倍体的抗性结果也表明抗性基因来源于粗山羊草。对M53和M81的抗性遗传分析表明，它们均携带1个单显性抗病基因。用14个白粉菌生理小种对已知抗病基因品系与M53和M81两份待测材料进行接种鉴定，结果表明，M53和M81与已知基因的抗菌谱均不相同，M53与M81的抗菌谱也不相同，说明M53和M81各自分别携带1个新的显性抗白粉病基因。

中间偃麦草染色体臂7Ai-1L端体的细胞遗传学鉴定及显微分离与克隆

利用细胞遗传学的方法 ,在确认测试材料根尖体细胞有丝分裂中期染色体数及花粉母细胞 (pollenmothercell,PMC)减数分裂期染色体行为的基础上 ,通过对测试材料与普通小麦的杂种F1PMC染色体配对构型的观察 ,并结合目标染色体所应具有的黄矮病抗性及芽鞘颜色的鉴定 ,证实了测试材料中的端体为目标染色体臂7Ai 1L。在此基础上显微分离、扩增了该染色体臂 ,对扩增产物进行了连接、转化、克隆 ,初步构建了 7Ai 1L的DNA文库。对文库中部分阳性克隆进行Southern杂交分析 ,获得 6个中间偃麦草特异的序列。

玉米株高和穗位高遗传基础的QTL剖析

利用玉米强优势组合(Mo17×黄早四)自交衍生的191个F2单株构建了由SSR和AFLP标记组成的分子连锁图谱。F2进一步自交产生的184个F2∶3家系用于调查株高和穗位高的表型值。采用基于混合线性模型的复合区间作图法和相应的作图软件QTLmapper/V2.0,分别定位了7个株高和6个穗位高QTL;检测到18对控制株高和13对控制穗位高的上位性效应位点;同时发现了与环境存在显著互作的6个株高和8个穗位高单位点标记区域以及4对株高和4对穗位高上位性效应区域。分析了各种遗传因素在株高和穗位高遗传基础中的相对作用大小,指出了加性、显性和上位性是玉米株高和穗位高的重要遗传基础。并对所定位的QTL的真实性、株高和穗位高的关系以及研究结果对分子育种的启示予以讨论。

利用SSR标记分析热带、亚热带玉米自交系的遗传多样性

从本实验室确定的核心引物中筛选出39对扩增产物具有稳定多态性的引物,利用这39对SSR标记引物研究了35份热带、亚热带玉米自交系的遗传多样性。39对引物在供试材料中共检测到153个等位位点的变异,每对引物检测等位位点2～8个,平均3.92个;引物的多态性信息量(PIC)变化范围为0.27～0.79,平均0.59。聚类结果表明,41份自交系划分为3个类群,分类结果与系谱基本一致。

小麦成熟胚组织培养及遗传转化研究进展

小麦成熟胚转化体系的建立对促进小麦基因工程研究和功能基因组研究具有重要意义。小麦成熟胚具有取材方便、不受季节限制等优点,已成功应用于小麦组织培养及遗传转化研究,可望取代幼胚成为小麦遗传转化的方便受体。本文就目前小麦成熟胚组织培养及遗传转化研究进行了综述,目的是为进一步建立和完善小麦成熟胚再生体系和转化体系提供参考。目前国内外采用较多的小麦成熟胚培养方式主要有完整成熟胚培养、胚乳支撑成熟胚培养、成熟胚刮碎培养和成熟胚切割培养等。对培养基中激素种类、浓度配比的优化也进行了较多研究,并取得了一定结果。利用基因枪轰击法和农杆菌介导法转化小麦成熟胚均成功获得了转基因植株,证明小麦成熟胚及其愈伤组织作为受体进行遗传转化研究具有可行性。

农杆菌介导的水稻遗传转化现状及展望

介绍农杆菌介导的水稻遗传转化的原理和方法并对影响转化率的因素进行了探讨 ,概述这一技术的发展简史和研究现状 。

利用分子标记将2Ai-2染色体转移到小麦ph1b遗传背景的研究

小麦ph1b突变体可诱导部分同源染色体配对和交换,产生遗传上较为稳定、补偿性较好的重组体。将外源染色体引入ph1b的小麦遗传背景是产生目标染色体重组体的基础,但ph1b植株没有明显而稳定的表型性状,难以从表型上进行选择。本研究利用CSph1b缺失区中的分子标记Mads及外源染色体特异的分子标记P4和P68,对小麦-中间偃麦草2Ai-2(2B)异代换系N420与CSph1b的杂种F2群体及其衍生的F5株系进行ph1b-2Ai-2染色体综合体的选择,高效地获得了目标基因型。

Xa21转基因水稻对白叶枯病的抗性及其遗传

采用包括与 Xa2 1基因相对应的白叶枯病鉴别小种 P6在内的 12个国际鉴别小种和我国 7个病原型 ,对通过农杆菌介导的 8个不同遗传背景的 Xa2 1转基因品系 ,及其不同世代的植株 ,进行接种和抗性分析。结果表明 :Xa2 1在不同的遗传背景下呈现显性 ,并且在转基因后代中可以稳定遗传 ,且保留其广谱抗性。在不同的遗传背景下 ,Xa2 1的抗性表达略有差异。

2Ai-2染色体在小麦部分同源染色体代换背景中的遗传

用中间偃麦草2Ai-2染色体特异的EST-PCR标记检测5个小麦-中间偃麦草二体异代换系(包括端体代换系)与普通小麦中国春(CS)杂交后代群体,研究外源染色体2Ai-2通过杂种向后代的传递率及其结构变异,并用基因组原位杂交进行验证。结果表明,第二部分同源群不同染色体代换背景对外源染色体传递的影响不同,在2B代换系的杂种中外源染色体或片段显示优先传递,而在2D代换系的杂种中其传递力则较低,2B代换背景更有利于2Ai-2染色体或片段的传递;外源染色体在杂种后代传递过程中会发生变异,在多数组合中,变异出现在着丝粒处;与短臂相比,外源染色体长臂更容易在世代中丢失;端体代换系中的外源染色体端体在杂种后代传递过程中容易丢失,且也会发生结构变异。基因组原位杂交结果证明了分子标记跟踪外源染色体的可靠性。

OsGA20ox2不同长度RNAi片段对水稻株高等农艺性状的遗传效应

利用OsGA20ox2基因序列构建不同长度的RNAi片段并导入水稻,获得不同高度的矮化植株。将这些矮化植株与野生型植株回交获得B1F2群体,卡方检测表明B1F2群体矮秆植株数和高秆植株数符合3∶1比例,表现为矮秆显性的遗传规律。对矮化植株的F5和B1F2群体株高、各茎节间长度和一些主要农艺性状方差分析显示,OsGA20ox2基因的RNAi能显著缩短株高和各节间长度(P<0.05),RNAi干扰片段越长,使植株株高和节间长度缩短程度越大,可使株高降低24～42cm,矮化22%～39%。在同一长度的RNAi干扰片段下,倒一节节间长度平均缩短与倒二节节间长度平均缩短非常相近,倒三节和倒四节节间长度平均缩短非常相近,总的缩短程度是倒四节>倒三节>倒二节>倒一节。这种近基部节间长度缩短幅度和比例较大的特点,利于提高水稻的抗倒伏能力,同时上部节间缩短幅度和比例较小,有效地保持合理株高,不使生物产量明显降低,有利于水稻的稳产和高产。OsGA20ox2基因的RNAi不影响千粒重、结实率、穗长等主要农艺性状或影响很小。