用SSR标记比较亚洲栽培稻与普通野生稻的遗传多样性

用 30对SSR引物比较了 5 2份不同生态型的栽培稻和 34份不同省 (区 )的普通野生稻 (简称CWR)的遗传多样性 ,发现在 2 84条多态性带中 ,有栽培稻特异带 15条 (5 .2 % ) ,普通野生稻特异带 117条 (41.2 % ) ,栽培稻与普通野生稻的差异主要来自野生稻。栽培稻和普通野生稻的平均基因多样性分别为 0 .6 7和 0 .9,每一位点在栽培稻中的等位基因平均为 5 .3,而在野生稻中平均为 9.6 ,栽培稻中的等位基因数仅为野生稻的 6 2 % ;野生稻材料间的平均遗传距离为 0 .80 11,远大于栽培稻品种之间的 0 .6 6 0 3,说明野生稻的遗传多样性大于栽培稻。此外 ,籼稻品种与粳稻品种之间的平均遗传距离也明显大于籼、粳亚种内品种间的遗传距离 ,表明籼粳分化是亚洲栽培稻遗传分化的主流。聚类分析结果表明 ,SSR标记既能较好地将栽培稻与野生稻分开 ,又能较好地进行籼粳稻的分类。

中国甘薯地方品种的遗传多样性分析

用RAPD、ISSR及AFLP分子标记,对来自中国安徽、福建、河南和广东4省的48个甘薯地方品种进行遗传多样性分析。用30个RAPD引物、14个ISSR引物和9对AFLP引物分别扩增出227条、249条和260条多态性带。从多态性带的数量和实验稳定性看,AFLP标记优于RAPD和ISSR标记。3种分子标记得出的结果,均揭示中国甘薯地方品种的遗传变异十分丰富,支持中国是甘薯的次生多样性中心的观点。品种遗传变异的地区间差异比较表明,广东地区的地方品种遗传变异高于其余3省,并且达极显著差异水平,从分子水平揭示广东应是中国甘薯的最早引入地,并向周边省及内陆地区扩散。研究发现,由3种标记产生的聚类图存在一些差异,但将3种标记产生的多态性带结合产生的聚类图可以很好地揭示48个地方品种的亲缘关系,所有品种聚为两大类,一类以8个广东地方品种为主,另一类由剩余的8个广东地方品种和其余3省的32个地方品种组成。因此,在进行甘薯育种时应重点考虑广东地方品种的利用。

小麦骨干亲本“胜利麦/燕大1817”杂交组合后代衍生品种遗传构成解析

小麦地方品种燕大1817是我国小麦育种骨干亲本之一，胜利麦/燕大1817杂交组合是北部冬麦区小麦品种遗传改良的基础组合。利用随机分布于小麦全基因组21条染色体上的175对在胜利麦和燕大1817间具有多态性的SSR标记（每条染色体平均8.3对）分析了燕大1817和胜利麦对其38份后代衍生品种的遗传贡献率。结果表明，在全基因组水平上，燕大1817对其后代衍生品种贡献率为26.8%，胜利麦对其后代衍生品种贡献率为43.6%；在部分同源群水平上，燕大1817对其后代衍生品种A、B和D基因组的贡献率分别为25.9%、25.7和26.4%，胜利麦对其后代衍生品种A、B和D基因组的贡献率分别为46.1%、39.1%和44.0%。说明引进种质对我国北部冬麦区小麦品种遗传改良起了重要作用。在染色体水平上，胜利麦对其后代衍生品种的21条染色体贡献率在20.0%~63.3%间，其中对1A染色体贡献率仅有20.0%，对7A染色体贡献率高达63.3%。骨干亲本燕大1817对其后代衍生品种的21条染色体贡献率在7.5%~44.2%间，其中对2A染色体贡献率仅有7.5%，对7D染色体贡献率可达44.2%。骨干亲本燕大1817对后代衍生品种贡献率较高的基因组（单元型）区段有7个，分别是3A上的Xwmc11–Xcfa2262、7B上的Xbarc1073–Xwmc475、1AL上的Xgwm357–Xwmc312、7DS上的Xbarc305–Xwmc506、4AS上的 Xgwm165–Xgwm610、1B上的Xwmc419–Xwmc134和2D上的Xcfd56–Xbarc228，其中，3A染色体上的Xwmc11–Xcfa2262区段对衍生品种贡献率高达77.5%。而胜利麦对后代衍生品种贡献率较高的基因组（单元型）区段有8个，分别是6BS上的Xwmc105－Xwmc397、3D上的Xgdm72–Xgdm8、2DS上的Xgdm5–Xgwm455、7AL上的Xbarc121–Xgwm332、5DL上的Xgwm174–Xwmc161、5BL上的 Xgwm499–Xbarc308、5A上的Xbarc141–Xgwm291和4BL上的Xgwm66–Xgwm251，其中6BS上的Xwmc105–Xwmc397区段对衍生品种的贡献率最高，达71.3%。这些基因组（单元型）区段上存在许多与产量、抗病、抗逆和适应性等重要农艺性状相关的基因和QTL，对北部冬麦区小麦品种遗传改良可能起了重要作用。

中国甘薯主要亲本遗传多样性的ISSR分析

用ISSR标记分析了中国62份甘薯主要亲本的遗传多样性,明确了其遗传差异。结果表明,17个ISSR引物共检测出490条多态性谱带,平均每条引物检测出28.8条多态性谱带,说明ISSR标记是评价甘薯遗传多样性的有效途径之一。62份中国甘薯主要亲本遗传距离为0.158-0.924,平均为0.574,通过UPGMA法,可以聚为2大类,一类为国内自育亲本,一类为外引亲本,说明中国甘薯主要亲本遗传多样性较丰富,其中自育亲本与外引亲本之间遗传距离较远;亚洲亲本遗传多样性高于非洲和美洲亲本,并且与其他亲本间遗传距离较远;亚洲品种中,中国大陆亲本遗传距离最小,为0.419,与来自中国台湾的亲本差异较小,但与外引亚洲亲本遗传距离较远。因此,中国在未来甘薯育种中,可以国内自育亲本与外引亲本以及外引亚洲亲本与外引其他亲本配制组合,拓宽中国甘薯品种的遗传背景。

30个中国甘薯主栽品种的RAPD指纹图谱构建及遗传变异分析

研究以中国30个甘薯主栽品种为材料,对甘薯RAPD指纹图谱的构建进行了探讨。从102个RAPD引物中筛选出26个多态性丰富的引物用于PCR扩增,共扩增出255条多态性条带,平均每个引物扩增的多态性带数为9.8条。其中S32和S39多态性最高,仅用其中1个引物即能将这30个甘薯品种完全区分开,且由此构建的指纹图谱出现的概率很小,分别为4.77×10-7(1/221)和1.91×10-6(1/219)。结果进一步表明,这30个甘薯品种的遗传距离变异幅度较大,为0.0390～0.4306,平均遗传距离为0.3086。RAPD聚类分析表明,地域分布相近的甘薯品种和具有同一亲本的甘薯品种聚在一起,与这些甘薯品种的系谱图一致。

利用多种SSR引物构建小麦遗传连锁图谱及其多态性分析

为完善小麦遗传图谱并对小麦主要品质性状进行QTL定位,以小麦京771和Pm97034及其173个后代重组自交系(RIL)为作图群体,利用906对SSR引物筛选出RIL群体双亲表现多态性的引物270对,多态性频率为29.8%。利用这270对引物对RIL群体进行分析,共检测到184个多态性标记位点,利用其中的129个标记构建小麦分子的遗传连锁图谱。用Mapmaker 3.0和Mapdraw V2.1软件将129个SSR位点绘在小麦遗传连锁图上,该图谱覆盖小麦基因组全长2 106.2 cM,标记间的平均遗传距离为16.32 cM。

小麦RIL群体中GMP含量的动态累积和净遗传增量的变化规律

以普通小麦京771和Pm97034及其175个重组自交系RIL(F2∶8)后代群体为材料,研究了籽粒灌浆期(花后12 d、17 d2、2 d、27 d和32 d)GMP含量的动态累积规律和各个时期GMP的净遗传效应。结果表明,多数RIL后代家系GMP含量的变化趋势与两亲的变化趋势相一致,呈现“低-高-低-高-高”的规律,即籽粒灌浆初期GMP的累积量较低,后逐渐升高,但在花后22 d左右又开始下降,出现一个明显的低谷期,然后逐渐上升,成熟期达到最高。不同亚基组合对GMP含量累积的影响不尽相同,(1,17+18,5+10)、(N,17+18,5+10)、(1,14+15,5+10)和(N,14+15,5+10)组合的后代家系虽然在整个籽粒灌浆期GMP含量的累积变化各不相同,但均于花后27 d到32 d迅速上升,籽粒成熟期达到最高。若从GMP最后的累积量看,这4个组合是利于GMP含量累积的组合,而5+10亚基较其他亚基对GMP的累积更为有利。不同发育阶段GMP含量条件遗传分析表明,控制GMP性状的基因在整个籽粒灌浆期都有表达,大多数后代家系该基因表达在花后17 d左右最为活跃,花后22 d左右为低谷期,各阶段基因净表达量的变化与GMP观测值的变化基本一致。

利用SSR标记分析水稻亲本间遗传距离与杂种优势的关系

利用5个光温敏核不育系与40个恢复系(品种)配制了200个组合,应用SSR标记估算了这5个不育系与40个恢复系之间的遗传距离,分析了遗传距离与杂种优势的关系。结果表明:(1)不同材料、不同遗传距离范围之间,遗传距离与单株产量以及有效穗数、穗长、每穗粒数、着粒密度、结实率、千粒重、单株产量7个性状超亲优势的相关性有很大差别,表现出很复杂的关系。(2)田丰S与父本遗传距离在0.6286～2.5257之间时,F1单株产量及其超亲优势与遗传距离极显著相关;培矮64S与父本遗传距离在0.8247～1.5315之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关。(3)所有两系组合亲本间遗传距离在0.5333～1.5之间时,F1单株产量超亲优势与遗传距离显著相关;遗传距离在0.5333～1.0之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关,遗传距离分别在1.0～1.5、0.5333～1.5和0.5333～2.5257之间时极显著相关。(4)另外,F1单株产量与遗传距离的相关程度普遍高于其超亲优势与遗传距离的相关程度。

东亚甘薯品种AFLP标记遗传差异研究

甘薯是世界上重要的粮食、饲料、工业原料和新型能源作物,由于遗传背景知识的缺乏,甘薯遗传改良受到限制,东亚是世界上甘薯种植最集中的区域,因此有必要了解东亚甘薯品种的遗传多样性程度和遗传差异。本研究利用AFLP标记对43份来自东亚地区的甘薯育成品种遗传多样性进行了分析。10对AFLP引物扩增出307条谱带,其中多态性谱带占71.7%,平均每对引物扩增22.0条多态性带,表明AFLP标记是一种甘薯遗传多样性分析的高效方法。供试品种间遗传距离为0.0938～0.3359,平均为0.2302,利用UPGMA法可以将供试品种聚为5个组群,表明供试品种遗传多样性程度丰富,东亚甘薯育成品种之间具有较明显的遗传差异。不同国家或地区品种间的遗传距离高于国家或地区品种内的遗传距离。韩国品种与其它东亚国家或地区品种间遗传距离较远。供试品种中,中国大陆品种平均遗传距离最小。作者认为我国甘薯品种改良,应注重与韩国资源的交换,同时在亲本组配中避免少数品种人为过度利用,以保持甘薯品种的遗传多样性,提高甘薯品种改良进度。

甘薯抗茎线虫病基因的遗传分析及SCAR标记

以甘薯抗茎线虫病品种徐781和感茎线虫病品种徐薯18的杂交F1分离群体的174株单株为材料,对甘薯抗茎线虫病基因的遗传进行了分析。结果表明,徐781的抗茎线虫病为单基因控制,推测其基因型为Rrrrrr,徐薯18的基因型为rrrrrr。采用BSA-RAPD相结合的方法,筛选940条随机引物,发现10条引物在抗、感池间表现多态性。用这10条引物检测两亲本及建池单株,发现只有引物OPP03在8株抗池单株中扩增出一条在8株感池单株中所没有的特异条带,认为该标记与甘薯抗茎线虫病基因连锁。根据该标记对F1代174个单株的扩增结果,利用Mapmaker3.0软件计算遗传距离,表明该标记与抗茎线虫病基因间的遗传距离为14.2cM。将该片断回收、克隆、测序,表明其长度为878bp,该标记命名为OPP03878。根据测序结果,设计1对特异引物,进行特异性扩增,成功地将OPP03878标记转化为SCAR标记,用亲本及分离群体验证表明该分子标记稳定性好。

水稻遗传转化甘露糖安全筛选体系的建立

根据genebank中公布的pmi基因序列设计引物,通过PCR扩增从大肠杆菌中分离出6-磷酸甘露糖异构酶基因。将该基因替换植物表达载体pCAMBIA1300中的潮霉素抗性基因hpt,构建了以pmi为选择标记基因的植物表达载体pPMI。对水稻进行了基因枪转化和农杆菌转化,研究了筛选培养基中甘露糖浓度对抗性愈伤组织频率的影响。部分抗性愈伤组织已获得再生植株,PCR检测初步证明外源基因已转入植物细胞。

小麦成熟胚培养方法的优化及其在小麦遗传转化中的应用

为了优化小麦成熟胚培养体系,在前人报道的小麦成熟胚培养方法的基础上对小麦成熟种子处理及取胚方法进行了改进,发现胚切伤略带胚乳的取胚方法及浸泡过夜后4℃低温处理法可以提高小麦成熟胚的再生效率;从19个小麦品种(系)中筛选出5个在此培养体系下具有较高再生率的基因型,分别为农大408、农大3787、保丰104、农大3965和京花1号,其再生率分别为73.11%、68.30%、65.30%、63.40%和57.60%。进一步利用基因枪轰击法对小麦品种辽春18和保丰104成熟胚诱导的愈伤组织进行了转化,分别获得转GUS基因和转Gcn5RNAi基因的小麦T0代植株,经分子检测其转化率分别达到1.35%和1.80%。证明优化后的小麦成熟胚培养技术可以应用于小麦遗传转化研究。

利用RNAi技术抑制籽粒PPO合成改良小麦面粉白度的研究

【目的】通过RNAi策略抑制小麦籽粒ppo的表达,获得籽粒PPO酶活性低、白度高的转基因小麦新种质。【方法】构建了以小麦胚乳特异表达启动子1Dx5启动子驱动的籽粒ppo的RNAi载体pBAC47P-ppoIR,利用基因枪将该载体与含bar的表达载体基因枪共转化中优9507幼胚愈伤组织,获得T0转基因植株。通过分子鉴定(PCR、Southern杂交、半定量RT-PCR、Northern杂交)、酶活筛选和白度测定等方法对转基因植株及其后代株系进行筛选。【结果】获得了27株阳性T0转基因植株。转基因植株及其后代经PCR和Southern杂交检测表明,RNAi构件已经稳定整合到T1的12个株系中。半定量RT-PCR和Northern杂交结果表明有20株T2籽粒中ppo表达水平明显低于对照。对转基因T2灌浆期籽粒进行PPO同功酶活性分析表明,有6个株系的PPO活性有所减弱。对T4籽粒的面片白度测定表明,5个株系的白度均比对照有所提高,其中2个株系效果显著。【结论】RNAi技术的表达能抑制籽粒ppo表达,降低PPO同功酶的活性,明显提高小麦面片白度,从而为小麦面粉白度的改良、品质育种提供了材料。

植物杂种优势形成的分子遗传机理研究进展

杂种优势是普遍存在的一种复杂生物学现象,在农业生产中获得了广泛应用,但对其形成机理迄今尚未阐述清楚,随着基因组学研究的深入和发展,植物杂种优势的分子遗传机理研究也取得了重要进展,证实显性、超显性和上位性对杂种优势都有所贡献,并克隆了水稻第2染色体上控制产量杂种优势的QTL位点qGY2-1.建立了水稻、玉米、小麦和拟南芥等植物重要杂种优势性状的转录和蛋白质组表达谱,发现杂交种与亲本之间存在明显的基因表达差异,表现为加性和非加性等差异表达模式,这可能与等位基因变异和表观遗传调控有关,基因表达调控网络解析是未来杂种优势机理研究的重要发展方向,最近在拟南芥生长杂种优势研究上已经取得了突破性的研究进展.

遗传与基因表达数据的整合——eQTL的方法及应用

高通量的基因型分析和芯片技术的发展使人们能够进一步研究哪些遗传差异最终影响基因的表达。通过表达数量性状座位(eQTL)作图方法可对基因表达水平的遗传基础进行解析。与传统的QTL分析方法一样,eQTL的主要目标是鉴别表达性状座位所在的染色体区域。但由于表达谱数据成千上万,而传统的QTL分析方法最多分析几十个性状,因此需要考虑这类实验设计的特点以及统计分析方法。本文详细介绍了eQTL定位过程及其研究方法,重点从个体选择、基因芯片实验设计、基因表达数据的获得与标准化、作图方法及结果分析等方面进行了综述,指出了当前eQTL研究存在的问题和局限性。最后介绍了eQTL研究在估计基因表达遗传率、挖掘候选基因、构建基因调控网络、理解基因间及基因与环境的互作的应用进展。

小麦品种保丰104抗白粉病基因的遗传分析

小麦品种保丰104具有良好的抗白粉病特性。为了解其抗病性的遗传基础,利用保丰104/辽春10号得到F2分离群体和F2:3家系,对其苗期抗病性进行了鉴定和遗传分析,并对其所携带的抗病基因进行了独立性测验及分子标记定位。结果表明,保丰104可能含有两个抗白粉病基因,其中一个抗白粉病基因与Xcfd81紧密连锁,可能是Pm2,另一个与CINAU127紧密连锁,可能是Pm6。

小麦面粉膨胀势的遗传方式及QTL定位

通过对小麦面粉膨胀势进行初步定位,可以为小麦品质遗传改良和相关基因的精细定位和克隆提供理论依据。以小麦‘花培3号’和‘漯麦4号’的双单倍体群体为材料,通过一年两点试验,研究了面粉膨胀势的遗传方式,并采用复合区间作图法对其进行QTL分析。结果发现,面粉膨胀势由微效多基因控制,为数量性状。QTL定位结果表明,在北京点定位到2个与面粉膨胀势相关QTLs,位于4A染色体上。这两个位点均来自母本‘花培3号’等位基因的增效作用,其效应值分别为0.4298和0.5948。河南点只检测到1个与面粉膨胀势相关QTL,也位于4A染色体上。该位点来自母本‘花培3号’等位基因的减效作用,其效应值为0.3024。3个QTLs位于4A染色体上的不同标记区间,共解释面粉膨胀势37.92%的表型变异。两地没有检测到共同的QTL。尽管北京点的两个位点贡献率分别为11.29%和21.48%,但不是稳定的QTL,可能在小麦面粉膨胀势分子标记辅助选择上应用不是很大。

小麦面粉谷蛋白溶涨指数的遗传方式及QTL定位

以小麦花培3号和漯麦4号的双单倍体(DH)群体为材料,通过1年(2009)2点(河南郑州和北京)试验,研究了面粉谷蛋白溶涨指数的遗传方式,并采用复合区间作图法对其进行QTL分析。结果表明,面粉谷蛋白溶涨指数由微效多基因控制,属于数量性状。QTL定位结果表明,在河南点定位到1个与谷蛋白溶涨指数相关的QTL,位于7A染色体上,该位点由来自母本花培3号的等位基因起增效作用,其效应值为0.111 7;北京点也检测到1个与谷蛋白溶涨指数相关的QTL,位于1B染色体上,该位点由来自母本花培3号的等位基因起减效作用,其效应值为0.158 9。两地没有检测到相同的QTL。2个QTL共能解释面粉谷蛋白溶涨指数13.47%的表型变异。这为小麦品质遗传改良和相关基因的精细定位提供理论依据。

一粒系小麦遗传多样性分析及抗病性鉴定

一粒小麦作为最早被驯化的作物之一，是普通小麦种质改良的重要资源。为了从一粒小麦中发掘有用基因，选取了100对位于普通小麦A染色体组上的SSR标记，对34份一粒小麦材料进行了遗传多样性分析，并对其进行了白粉病及叶锈病的抗病性鉴定。结果表明，有69对标记在34份一粒小麦上检测出多态性，这些多态性位点包括670个等位变异，每个位点上有3-19 个变异，平均每个位点上的变异为10个，位点多态性信息量（PIC）变幅为0.167-0.887，平均为0.691。通过聚类分析，将这些材料分为3个类群。通过对这些材料进行抗病性，共鉴定出15份抗小麦白粉病材料，21份抗小麦叶锈病材料，12份材料同时具有白粉病及叶锈病抗性。这些研究结果表明：一粒小麦材料中蕴含了丰富的遗传变异，抗病材料丰富，可以作为普通栽培小麦遗传改良的重要基因资源。

甘薯耐旱突变体的离体筛选与鉴定

以甘薯品种栗子香为材料 ,用PEG6 0 0 0作为耐旱性突变体离体筛选的选择剂 ,将栗子香胚性悬浮细胞培养在含有 0～ 35 % (w/v)PEG6 0 0 0和 2 .0mg·L-12 ,4 D的液体MS培养基中。结果表明 ,甘薯耐旱性离体筛选的适宜选择压为 30 %PEG6 0 0 0。采用多步选择法 ,在含有 30 %PEG6 0 0 0和 2 .0mg·L-12 ,4 D的液体MS培养基中对经 80Gyγ射线辐照的栗子香胚性悬浮细胞进行离体筛选 ,获得了 2 0个耐旱性小细胞团。将这些小细胞团转移到添加2 .0mg·L-12 ,4 D的固体MS培养基上 ,获得了耐旱胚性愈伤组织 ,并形成体细胞胚。将具有体细胞胚的胚性愈伤组织进一步转移到添加 1.0mg·L-1ABA的MS培养基上 ,体细胞胚发芽形成完整植株 ,共获得 18株再生植株。将获得的 18株再生植株移栽到温室 ,获得 11个株系。用苗期干旱处理、叶片保水力及耐旱系数等指标对这 11个株系进行耐旱性分析 ,其中 3个株系的耐旱性显著高于对照。