江苏粳稻育成品种氮响应相关性状位点分析

【目的】江苏省是水稻氮肥施用量较高的区域,且水稻品种选育历史悠久,种质来源广泛;为了鉴定江苏水稻品种的氮响应相关性状以及氮响应相关基因,筛选氮高效品系,最终降低氮肥用量。【方法】利用76份不同地区、不同选育时间育成的江苏粳稻品种为试验材料,利用GATK4等软件获取群体变异信息,并用Admixture软件分析群体结构,以三个不同氮肥处理水平,调查成熟期氮响应相关性状并分析氮响应相关位点。【结果】筛选到了华粳5号和宁粳5号等氮钝感品种;利用关联分析,发现了已知或已报道的氮相关基因(OsAMT1.2,OsNRT2.4和Fd-GOGAT1等)邻近位点;进一步分析了位点的优异变异和携带优异位点的品种。【结论】鉴定了江苏育成粳稻品种的氮响应差异和携带的优异位点,可为选育不同氮响应品种提供参考。

禾谷镰刀菌cAMP受体类GPCR生物信息学分析

禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病的主要致病菌。G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)是一类重要的细胞表面受体,其介导的cAMP信号通路可能参与了禾谷镰刀菌的致病和毒素合成,因此分析cAMP受体类型的GPCRs蛋白的结构及其理化性质对了解GPCRs的功能及其与赤霉病致病的关系具有重要意义。本研究运用生物信息学方法,对禾谷镰刀菌全基因组序列中cAMP类GPCR基因进行了生物信息学分析。发现禾谷镰刀菌中存在5个典型的cAMP受体类型GPCRs:FgcAR1、FgcAR2、FgcAR3、FgcAR4和FgcAR5,均含有7个跨膜结构域,并定位于细胞膜上。除FgcAR1外,其余为疏水性蛋白。蛋白质二级结构分析表明,均含有大量α螺旋,比例在60%左右,FgcAR4和FgcAR5没有β转角,FgcAR1、FgcAR2和FgcAR3也只有较少比例的β转角。这些GPCRs中含有较多的Ser和Thr磷酸化位点。遗传分析表明,禾谷镰刀菌cAMP受体类型的GPCR蛋白与假禾谷镰刀菌及F.langsethiae同源性最高,亲缘关系最近。本研究明确了禾谷镰刀菌中cAMP类GPCR蛋白的理化性质、定位、二级结构、磷酸化位点及进化关系,为了解小麦赤霉病发病机制及以GPCRs为靶标的新型杀菌剂研发奠定了基础。

半冬性高产优质小麦宁洪麦452的选育及特征特性

宁洪麦452(审定编号:苏审麦20220019)是江苏省农业科学院以连麦7号为母本、淮麦20为父本,通过系谱法结合生化标记辅助选择育成的半冬性高产优质白皮小麦新品种。2019—2021年2年度宁洪麦452平均产量为8799 kg/hm^(2),比对照淮麦20增产5.7%,增产点率100%。经江苏省种子站组织第三方机构鉴定,宁洪麦452中感赤霉病、条锈病,中抗黄花叶病毒病,品质特性达到中强筋小麦品种审定标准。本文对宁洪麦452选育、品种特性和栽培技术进行系统总结,旨在为该品种的示范推广提供参考。

水稻氮素利用相关基因遗传研究进展

水稻氮素利用效率的高低直接影响水稻产量以及生态环境。在水稻氮素利用相关基因的研究中,研究人员通过连锁作图和关联作图等方法克隆基因,并解析水稻的氮素利用机理,为水稻氮素高效利用育种提供了基因资源。本文从水稻氮素利用QTL定位及基因克隆,基于全基因组关联分析的水稻氮素利用相关基因克隆,利用突变体克隆水稻氮素利用相关基因,利用反向遗传学克隆水稻氮素利用相关基因等方面总结了近年水稻氮素利用相关基因的研究进展。同时对该领域的未来研究进行了展望。本文为水稻氮素高效利用基因的研究和氮素高效利用育种提供了参考。

植物远缘杂交育种研究进展

综述了近年来远缘杂交在植物育种中的应用价值和最新进展,重点介绍了导致远缘杂交失败的生殖障碍原因及其有效的克服方法,包括杂交不亲和等受精前障碍因素和胚胎败育等受精后障碍因素;概述了远缘杂种的形态学、细胞学和分子细胞遗传学等鉴定方法,并对植物远缘杂交育种提出了新的研究方向。

Cd胁迫对大豆幼苗异黄酮合成关键酶基因表达的影响

为了研究Cd胁迫对大豆异黄酮含量的影响,分析了Cd胁迫下大豆叶片和根系中异黄酮的积累情况,并通过定量PCR方法分析了根系在100μmol/L CdCl2处理不同时间下异黄酮合成途径中相关酶基因表达的变化。结果表明:大豆叶片中的异黄酮含量随着Cd处理浓度的增加而上升,根系中异黄酮含量在100μmol/L CdCl2处理5 d时显著上升;100μmol/L CdCl2处理24 h时,IFS2(异黄酮合酶)、PAL(苯丙氨酸裂解酶)、C4H(肉桂酸-4-羧化酶)、4CL(香豆酸辅酶A连接酶)、CHS(查尔酮合成酶)、CHI(查尔酮异构酶)和CHR(查尔酮还原酶)的表达量明显上升,并与根系中异黄酮含量的积累呈现一致的趋势,表明Cd胁迫下大豆可以通过提高异黄酮合成相关酶的表达来促进异黄酮的积累从而应对Cd胁迫。

小麦赤霉病拮抗菌的筛选及应用

为了探索生物防治赤霉病的方法,本试验利用稀释涂布平板法、平板对峙法从多种植物体内及其土壤中分离、筛选抗小麦赤霉病的拮抗菌,并在盆栽和大田条件下研究拮抗菌对小麦赤霉病的防治效果。研究结果显示:分离获得了300株菌株,其中30株菌株对禾谷镰刀菌有明显的抑制作用,菌株NS-QCT的抑菌活性最强。对NS-QCT菌株PCR扩增获得的16S rDNA基因进行测序、比对,发现NS-QCT菌株与Streptomyces malaysiensisMJM1968菌株相似性为99%,表明其应该是一株链霉菌(S.malaysiensis)。盆栽和田间试验结果表明,NS-QCT菌株对小麦赤霉病有一定的抑制作用。

植物远缘杂交受精后生殖障碍及其克服方法

综述了近年来植物远缘杂交受精后生殖障碍的研究进展,对胚降解和杂种不育的特征特性与产生机理进行了分析;重点阐述了克服植物远缘杂交受精后生殖障碍的方法,包括幼胚拯救(子房、胚珠和胚培养)以克服胚败育、染色体加倍以克服杂种不育及化学处理、回交等其他方法;最后指出利用蛋白质组学技术并整合分子生物学研究手段,以阐明胚胎败育的分子机理,应是未来植物远缘杂交研究的重点方向。

α-萘乙酸对茉莉水培生根及根尖解剖结构的影响

研究了水培条件下不同浓度α-萘乙酸(α-NAA)对茉莉(Jasminum sambac Ait.)枝条生根及根尖解剖结构的影响。结果表明:不同浓度的α-NAA对茉莉水培生根率、生根数和根长均有显著影响,以200 mg/Lα-NAA浸泡2 h处理的生根效果最好,培养30 d时生根率达100%,平均每株生根16.6条,平均根长3.5 cm。与蛭石扦插(CK)相比,随着α-NAA处理浓度的增加,水培处理所生根尖的根冠长度、气腔的数量和大小均有所增加。

园艺作物远缘杂交受精前生殖障碍及其克服方法

受精前障碍是影响园艺作物远缘杂交育种成功与否的首要因素。文章概述了远缘杂交在园艺作物育种领域的重要意义和最新进展;从亲本育性和杂交亲和性两个方面对受精前生殖障碍的类型、特征和机理进行了综述和分析;重点阐述了克服远缘杂交受精前障碍的方法,包括合理选择亲本、物理处理花粉和柱头、化学处理花粉和柱头、改良授粉方式、试管离体受精、体细胞融合和使用桥梁亲本等;最后对未来研究的重点和方向进行了展望。

海蓬子属植物EST序列的SSR信息分析与标记开发

为明确海蓬子EST序列中SSR的总体特征,开发海蓬子EST-SSR引物,从NCBI网站下载海蓬子及其近缘植物EST序列,利用Cross match等软件过滤掉载体序列、polyA/T和过短或过长的低质量序列,经CAP3软件拼接后获得非冗余EST,然后用在线软件SSRIT从这些序列中查找SSR,采用primer5.0软件设计SSR引物,并进行PCR扩增,对引物适用性进行评价。结果表明,截止2013年5月,NCBI数据库共有海蓬子相关EST序列1 439条,经软件处理后获得无冗余EST序列1 139条,总长542 084 bp,从这些序列中搜索到210个SSR,分布于167条EST中,出现频率为14.66%。SSR平均分布距离为2.58 kb,平均长度为14.56 bp;三核苷酸重复是主导类型,占ESTSSRs总数的40.95%,其次为四核苷酸和五核苷酸重复,分别占29.52%和13.33%;二核苷酸占11.90%,六核苷酸最少,仅占4.29%。在所有类型的重复基元中,ACT/AGT类型最多,占10.95%,其次为AAT/ATT和ACG/CGT,分别占8.10%和6.67%。随机挑选了30个SSR位点,根据其两侧保守序列,设计并合成了相应的EST-SSR引物,对海蓬子DNA进行PCR检测分析,结果有14对引物获得了清晰的条带,进一步将其中的5对引物对10个样本小群体进行了验证,结果显示有较好的多态性。该研究结果表明海蓬子EST序列中含有高频率的SSR位点,ESTSSR标记开发效率较高,为进一步开展海蓬子分子标记研究提供了一批适用的EST-SSR引物。

大豆高盐胁迫下根部组织酵母双杂交文库的构建与分析

为了高效研究大豆耐非生物胁迫的分子调控网络,运用SMART(Switching Mechanism at 5'End of the RNA Transcript)与DSN(Duplex-Specific Nulease)相结合的技术构建了栽培大豆高盐胁迫下根部组织的酵母双杂交cDNA文库。提取高质量的总RNA,利用Oligo(dT)_(16)引物反转录合成cDNA后,经DSN处理,然后利用Advantage 2聚合酶进行长片段PCR扩增,电泳检测显示,产物均一,无高丰度条带,片段范围在0.75~5.00 kb;RT-PCR结果显示,GmActin基因在均一化后表达明显降低,表明均一化效果较好;最后通过SMART同源重组交换技术在酵母菌株Y18 7中构建了酵母双杂交所需的cDNA文库。文库质量检测结果表明:cDNA文库的总独立克隆数为5.61×10~6 cfu、文库滴度为3.4×10^(10)cfu/mL、重组率大于90%、插人片段长度为0.5~3.0 kb,主要集中在1.0 kb左右。

宁麦9号/扬麦158重组自交系群体产量性状的遗传解析

宁麦9号与扬麦158是我国长江中下游麦区的主栽品种和骨干亲本,二者都为高产类型品种,但产量结构类型不同,研究二者产量及构成因素的遗传对产量遗传改良具重要意义。本研究以宁麦9号与扬麦158为亲本构建的包含282个家系的重组自交系群体为材料,利用Illumina 90K芯片分析遗传群体基因型,建立了高密度遗传图谱。连续3个生长季对产量及构成要素进行表型鉴定,结果显示,3年中宁麦9号穗粒数均高于扬麦158,千粒重低于扬麦158,穗数与产量在不同环境中表现不一致,在产量及其构成要素中,千粒重的遗传力最高。表型结合遗传作图对产量及构成因素进行分子定位,获得控制穗数、穗粒数、千粒重及产量的QTL分别为9、8、10与12个。为了将检测到的QTL有效地应用于标记辅助选择,将重复检测到的3个千粒重QTL相关标记转化成适用于高通量基因分型的KASP标记,并在育种料中进行了验证,3个QTL位点均具有较好的选择效果,且具有累加效应。上述研究结果可为长江中下游麦区小麦产量性状的分子育种提供理论依据和技术支撑。

啤酒大麦品种的抗赤霉病基因的分子标记多样性

赤霉病是由镰刀菌(Fusarium spp.)引起的世界性病害,大麦感染赤霉病后,不仅减产严重,而且病菌产生的毒素污染籽粒后会使啤酒酿造品质变劣,还会对人畜健康产生危害。遗传改良是控制赤霉病的最有效措施。为了明确长江中下游地区啤酒大麦品种的赤霉病抗性及其与国外主要抗源赤霉病抗性基因的遗传关系,选择了12个啤酒大麦栽培品种或育种品系、5个国外引进的赤霉病抗源,以2个感病品种为对照,进行赤霉病抗性鉴定,以均匀覆盖基因组的分子标记对品种型基因型分析数据为基础探讨品种间的遗传关系,依据已报道的大麦赤霉病抗性QTL的连锁标记,比较抗性品种的抗性基因的遗传多样性。结果表明,供试的啤酒大麦品种具有良好的赤霉病抗性,优于国外引进的抗源;以平均遗传相似系数0.51为阈值,19个大麦品种可以分为国外引进品种与国内品种2大类群,表明国内大麦品种与引自于其他国家的大麦品种存在较明显的遗传差异,本地区的抗感品种可归于不同亚类群。11个抗病品种携带1-3个与已知抗性QTL一致的位点,检测到的QTL位点多少与赤霉病抗性无明显相关性,说明本地区抗赤霉病品种可能存在多个新的抗病基因,是啤酒大麦抗赤霉病育种的优异材料。

不同激素对双瓣茉莉不定芽诱导及生长的影响

以双瓣茉莉带芽茎段为外植体,研究细胞分裂素TDZ、CPPU、KT、6-BA与生长素NAA、IBA对双瓣茉莉腋芽的诱导和生长的影响。结果表明:在双瓣茉莉腋芽的诱导过程中6-BA、KT、TDZ和CPPU所表现出的细胞分裂素活性大小为TDZ>CPPU>KT>6-BA;IBA比NAA更适合双瓣茉莉不定芽的诱导和生长;其诱导腋芽的最适配方为WPM+6-BA 0.5mg/L+IBA0.5mg/L。

栽培措施对软红冬小麦加工品质的效应

为了解长江中下游麦区大田栽培措施对软红冬小麦品质的影响,以宁麦9号和宁麦14为试材,于2010-2012年度研究了播期、密度和氮肥管理对小麦蛋白质含量、吹泡仪参数和糖酥饼干直径的效应。结果表明,气象条件对小麦品质性状影响较大;播期、密度和氮肥管理在不同年度对宁麦9号和宁麦14品质性状的影响不同,播期、密度和氮肥管理间的互作效应较小。2010-2011年度,播期、密度和氮肥管理等栽培措施对两个小麦品种的多数品质性状的效应不显著,仅晚播处理显著提高了宁麦9号的蛋白质含量,降低了宁麦9号和宁麦14的面团延展性。2011-2012年度,高密度和氮肥后移处理未显著影响宁麦9号的饼干直径,但显著提高了面团弹性;晚播、高密度和氮肥后移处理显著提高了宁麦14的面团弹性,降低了其饼干直径。长江中下游麦区现有的常规栽培措施不利于优质弱筋小麦的生产,应加强大面积推广品种的调优栽培技术研究。

大豆GmTIP1；1基因的克隆与表达分析

利用RT-PCR方法从大豆根部组织获得Glyma03g34310.1开放阅读框(ORF)全长,经测序验证、Blast比对与同源性分析发现该序列编码的蛋白质与其他植物的TIP1;1蛋白具有较高的相似性,故命名为GmTIP1;1基因(GenBank登录号为AK285481),该基因ORF长753bp,编码1个包含250个氨基酸的蛋白,在ORF内部第381个核苷酸处含有1个94bp的内含子,符合↓GT--AG↓的剪接方式;系统进化树分析发现GmTIP1;1聚类到豆科植物分支,其他不同科的植物也有规律地聚到了不同分支,推测该蛋白氨基酸序列可以作为植物分类的依据之一;半定量RT-PCR结果表明该基因在大豆的不同器官、不同器官的不同发育阶段均具较高且同等的表达水平,暗示该基因在植物的整个发育进程中均具重要作用;在盐胁迫的不同时间点其表达量有下降的趋势,但仍然保持较高的表达水平;以pYES2为酵母表达载体,转化酿酒酵母INVSc1菌株,获得重组酵母INVSc1(pYES2-GmTIP1;1),转化菌株在盐胁迫下的存活率明显高于对照INVSc1(pYES2),而在干旱胁迫下则没有显著差异,表明该基因的表达能有效地提高酵母的耐盐性。

一个大豆GmXIP基因的克隆与表达分析

XIP(X Intrinsic Protein)亚家族蛋白作为水通道蛋白AQP(Aquaporin)的一个成员,最近在不同植物的基因组或表达序列标签(EST)文库中被鉴定出来。从前期通过Perl程序下载的大豆全基因组水通道蛋白序列中鉴定了一个大豆GmXIP基因,该基因含有一个长385 bp的内含子,且剪接方式是AG/AG,不同于植物普通的GT/AG剪接模式;与其他植物的XIP蛋白的氨基酸序列比对发现该蛋白也具有6个跨膜区,但MIP(Major Instrinsic Protein)家族蛋白保守的"NPA"基序突变为"NPI"和"SPA",暗示该蛋白负责的物质运输与其他植物XIP功能不同;半定量RT-PCR结果表明,该基因在叶和荚表达较弱外,在茎和叶部位的表达较强,而且随着植株的发育,在茎中的表达渐强,叶中则一直保持较高的表达,这表明该基因在营养物质的运输和供给过程中起着关键作用;同时根部组织在盐胁迫8 h时该基因表达达到了顶点,36 h时恢复到处理前的表达水平;利用发根农杆菌注射获得过表达GmXIP组合植株于干旱和盐胁迫处理后发现,该基因过表达后植株抵抗外界非生物胁迫的耐性大大降低,这暗示该基因的过表达可能增进了植物细胞的失水速度,导致植株死亡。这些研究为明确大豆XIP基因的结构和功能提供了理论支持和技术指导。

一个大豆质子转运体GmMRP5的克隆与表达分析

为探明大豆中MRP蛋白基因的作用机理,从大豆材料中克隆到GmMRP5基因完整的编码序列,GmMRP5基因的开放阅读框(ORF)全长4 479 bp,编码1 492个氨基酸。序列比对与进化树分析表明:GmMRP5拥有13个推断的跨膜结构域(TMD)和典型的ABC转运蛋白保守结构域,系统进化树分析表明,GmMRP5与AtMRP5同缘关系最近,同属于ABC转运蛋白家族C亚家族;该基因是组成型表达基因,在大豆的根、茎、叶及荚中均有表达;经不同浓度脯氨酸和柠檬酸处理后,该基因在大豆根中的表达被强烈诱导并高效表达。Real-Time PCR结果表明,该基因在酸性缓冲液处理后表达量上调,推测其作为质子转运体参与大豆阴阳离子交换反应。

一种发根农杆菌介导的大豆“组合”植株的高效创建方法与利用

利用微型注射器注射含发根性Ri质粒载体的发根农杆菌K599菌液于大豆幼苗子叶节部位,然后在光照培养箱中培养,发根率高达90%,PCR 检测阳性率高达100%;随后剪掉原有的根系,在营养液中培养成根部足够健壮的大豆"组合"植株;初步分析了大豆一个ERF 蛋白基因的抗、耐旱功能。本方法快速、简单、高效,为后续的大豆功能基因组学研究提供了重要的实验体系。