植物基因组CNV研究进展及其对麦类作物相关研究的启示

拷贝数变异(Copy number variation,CNV)是作物基因组中广泛存在的一种遗传变异,与作物的适应性、抗逆性等许多重要农艺性状相关。本文主要就CNV的发生机制、研究方法,尤其是植物中CNV与表型、CNV与植物适应性进化、CNV与重要农艺性状的关联分析等方面的研究进展进行了概述,并就植物CNV的研究对麦类作物相关研究的启示进行了深入剖析,以期为我国麦类作物开展CNV相关研究提供参考信息。

小麦抗条锈病基因Yr5分子标记检测

为给小麦新品系的抗性遗传基础鉴定及持久抗性新品种选育提供技术支撑,以22个小麦条锈病抗性品种、2个感病品种及12个野生近缘物种为材料,采用PCR方法探讨了小麦条锈病的抗性基因分子标记Yr5-156在这些材料中的分布。结果表明,在多数抗病材料中能扩增出抗病基因Yr5分子标记特异性条带;但在2个感病材料中也扩增出来了同样的特异性条带。表明抗条锈病基因Yr5的分子标记Yr5-156不能作为分子标记辅助育种手段直接应用,需对其做进一步的验证。

小麦条锈病不同抗性材料中分子标记Yr24-2的检测

为了研究小麦条锈病的抗性遗传基础及分子标记辅助持久抗性新品系选育技术,利用22个条锈病抗性材料及4个感病材料并以近缘野生材料作为对照,进行抗性基因Yr24分子标记的检测。结果表明,只有3个抗病材料(3、6、12)扩增出目标带(165 bp),但扩增条带都较弱;4个感病材料(23～26)里没有目标条带出现;野生材料中的扩增结果表明该抗性基因及其分子标记来源于硬粒小麦。

小麦BNS雄性不育系及其转换系花药差异蛋白鉴定与分析

BNS是一个新发现的温敏核型小麦雄性不育系,它有良好的不育性和转换性,被认为在小麦杂种优势利用上有重要价值。为探讨BNS的不育机制,以不育系及其转换系的单核早期、单核晚期到二核期花药为材料,用2-DE和MALDI-TOF-MS方法分离鉴定2个系的差异蛋白。结果发现,在转换系中,ATP合酶α和β亚基、胞质苹果酸脱氢酶、线粒体醛脱氢酶亚基、Rubisco亚基等呼吸、光合能量代谢蛋白表达丰富,但在不育系中这些蛋白缺失或下调。在不育系中还分离出山梨醇脱氢酶、组蛋白H2B.2、Harpin诱导子1、延伸因子TU等非小麦正常代谢蛋白。根据这些差异蛋白的功能,推测ATP合酶α、β亚基蛋白最可能是BNS不育的源头蛋白,它的表达可能受其上游的温度感应子调控。BNS的温度感应子隐性突变后转录启动温度阈值上调,在较低温下,α、β亚基基因不表达或表达量小,导致ATP合酶数量减少,继而影响ATP合成。ATP数量减少,使小孢子ATP供应短缺,进一步影响到小孢子的发育,使代谢异常,花粉败育。

逆转座子对真核生物基因组及宿主基因表达的影响

逆转座子广泛存在于真核生物基因组中,由于其自身结构及转座的特殊性,它们对真核生物的基因及基因组的大小、结构、功能和进化都有重要影响,尤其是在基因表达调控上,逆转座子插入能够改变宿主基因(即被插入基因)转录的时间和空间模式,造成选择性拼接、形成多种转录本等多种效应。同时,逆转座子活动所造成的稳定变异为选择新的、有突破性的优良性状提供了丰富的素材,显示出其在动植物品种改良中的巨大应用潜力,用逆转座子作基因标签进行基因功能研究、开发一些新型分子标记等都已得到广泛的应用。因此,关于真核生物中的逆转座子及其对宿主基因表达影响的研究具有十分重要的理论意义和巨大的应用前景,是目前国际上生命科学领域研究的热点课题之一,本文就该领域近年来的研究进展作一概述。

基于特定时期温度因子的小麦成熟期预测

对河南北部地区近10a(2000-2009年)小麦全生育期及不同生长阶段的积温和特定温度累积天数等温度因子与成熟期进行相关分析,结果表明,11月-翌年4月日平均气温≥15℃的累积天数(AD15)和日最高气温≥20℃的累积天数(HD20)与3种熟性小麦的生育期长度均达极显著水平(P<0.01)。用基于日平均气温≥15℃累积天数的回归方程回代模拟历年成熟期,模拟结果与实际日期吻合,表明特定时期特定温度是影响该生态类型区小麦生长发育进程的一个重要气象因子,用日平均气温≥15℃的累积天数的观测值可有效预测小麦成熟期和收获期,在小麦安全收获中有重要的指导价值。

小麦条锈病不同抗性材料中Yr10基因第1外显子功能标记的初步研究

小麦抗条锈病基因Yr10是目前尚未被大面积应用的优良抗性基因,为了探索Yr10抗性基因新的筛选方法及其有效的利用方式,以具有不同抗性的28个小麦品种为材料,采用PCR扩增技术对Yr10基因的第1外显子进行了功能标记的初步研究。结果表明:所用的小麦材料中可能不含Yr10基因,其抗性可能由其他抗性基因决定;所用的部分小麦抗性材料可能是含有抗性基因或者抗性相关基因较多的抗性良好的材料,在条锈病的抗病育种上具有较高的利用价值;在利用抗性基因较少的抗性材料时应该注意选择不同抗性来源的材料进行组配组合,从而提高育成品种的抗性持久性。

普通小麦抽穗期控制基因TaHd1研究进展与展望

抽穗期是对普通小麦(Triticum aestivum L.)安全生产有重要影响的农艺性状,也是一个复杂的受多基因协调互作控制的性状。对普通小麦抽穗期基因控制系统、普通小麦抽穗期基因之一——Ta Hd1的克隆与功能、基因组定位、直向同源区微进化研究进展等方面进行了概述,以期为普通小麦抽穗期性状改良提供一定的理论参考。

小麦BNS雄性不育中国春恢复基因的连锁群检测和QTL初步定位

BNS是一个新发现的温敏小麦雄性不育系,有良好的不育性和自身转换性,在杂交小麦利用和不育资源研究中有重要价值。为定位BNS的恢复基因,首先以BNS的高恢复系中国春为材料,创建BNS×中国春F2作图群体,建立自交结实率和花粉可育率两个表型BSA池;然后用中国春缺体-四体系检测恢复相关连锁群;最后用这些连锁群上的SSR分子标记筛选BSA池,用检测的连锁标记筛选F2作图群体,进一步定位恢复基因的QTL位点。结果表明,用BNS与中国春缺四体杂交,根据F1不育性检测到4个相关连锁群,分别是1A、1B、2B和7B;利用4个相关连锁群和4个非相关连锁群共8个染色体上的222对SSR分子标记筛选2对共4个BSA池,结果在3个相关连锁群上检测到8对连锁标记;用这8对连锁标记筛选F2群体210个个体植株,检测到5个QTL位点,位于1A、1B和2B染色体上。这些位点中,1个与自交结实率相关,2个与两个表型均相关,是主效QTL位点,另2个与花粉可育率相关,是微效QTL位点。这些结果为BNS恢复基因分子标记选择和精细定位奠定了基础。

小麦及其近缘种中Yr10第一外显子功能标记初步研究

条锈病是小麦生产上危害最严重的病害之一。抗条锈病基因Yr10是抗性优良且在生产上还未被大量利用的基因。为给Yr10基因的筛选及利用提供理论参考和技术支撑,以对条锈菌抗性不同的小麦及其近缘种共28个材料,采用PCR扩增技术对Yr10基因的第一外显子进行了功能标记初步研究。结果表明:小麦抗性材料中不含有Yr10基因,这些抗性材料中的抗性由其他抗性基因决定;感病材料26号(提莫菲维)的基因组中含有与Yr10基因第一外显子序列相似性较高的等位基因或抗性相关等位基因,该材料中扩增产物与Yr10中在决定氨基酸的关键位点上应该存在序列差异,进而导致抗性上的对立。

利用Mlo蛋白质保守域MJ4-MrcD2区扩增小麦抗白粉病基因

利用Mlo蛋白质保守域设计兼并引物,以24个抗性不同的小麦品种为试验材料,采用抗病基因类似物(RGA)法探索小麦白粉病抗病基因快速有效筛选及利用的新方法。结果表明,所用的小麦抗病材料基因组DNA与兼并引物同源区的序列变化较感病材料大,导致扩增效率较低;兼并引物在抗病及感病材料中扩增结果类似,仅从这一结果无法判断扩增出的RGA与小麦白粉病基因间的关系,需要通过下游转化、克隆、测序来进一步筛选抗病相关RGA。

玉米高赖氨酸含量基因型离体筛选方法与应用

设不同浓度赖氨酸(L)加苏氨酸(T)的培养基,将opaqure-2等32个玉米自交系种子的胚接种在培养基上发芽,同时测定种子中游离氨基酸和总氨基酸含量,检测胚生长对L+T的抗性与种子中赖氨酸含量关系,筛选鉴定玉米种子中高赖氨酸含量的有效方法。结果表明,opaqure-2对L+T有较强抗性,子粒中有较高含量游离赖氨酸;普通玉米自交系抗L+T能力较弱,种子中游离氨基酸含量较低;在旅大红骨类群中检测到对L+T有较强抗性的基因型,子粒中有较高含量的赖氨酸和其他氨基酸。玉米中存在典型的天冬族氨基酸生物合成的反馈抑制代谢途径,试管L+T胁迫方法可用于筛选和鉴定玉米高赖氨酸基因型。