甘蔗割手密高贵化育种中分子细胞遗传学研究进展

甘蔗是世界上主要的糖料和重要的能源作物,通过有性杂交创制优异种质进而获得优异品种是甘蔗种质开发利用的有效途径。甘蔗高贵化是甘蔗野生种质开发利用的重要理论基础,它的提出极大地促进了甘蔗的育种进程。热带种和割手密作为甘蔗杂交的重要起始亲本,在高贵化中占据极其重要的地位。在高贵化过程中,通过不断地杂交与回交富集高贵种的高糖和高产基因,同时渗入野生种质的高抗和耐逆血缘,以获得综合性状优良的甘蔗品种。分子细胞学是鉴定种质高贵化是否成功和解释其遗传机制的主要技术手段,可大大缩短甘蔗育种周期。本研究综述了割手密高贵化的发展过程及其相关的分子细胞学研究进展,并对其发展前景进行了探讨。

甘蔗染色体遗传研究进展

[目的]了解甘蔗染色体遗传行为,为其野生种质开发利用提供参考。[方法]通过文献检索,综述了甘蔗属种间、甘蔗属与近缘属杂交后代染色体的遗传方式以及原位杂交(GISH)技术和寡核苷酸荧光原位杂交(oligo-FISH)技术在甘蔗上的应用。[结果]甘蔗染色体遗传方式能影响甘蔗育种效率;GISH技术是染色体鉴定的有效工具;oligo探针的开发证实了割手密染色体的重排。[结论]甘蔗属间、甘蔗属与近缘属杂交有2n+n、n+n、n+2n和超2n+n等形式;结合GISH和oligo-FISH技术可对甘蔗染色体遗传进行精确研究。

甘蔗NAD(P)H脱氢酶复合体O亚基基因克隆及其与甘蔗花叶病毒VPg互作

NAD(P)H脱氢酶(NDH)复合体介导循环电子传递,对于维持叶绿体高效的光合作用具有重要作用。甘蔗(Saccharum spp. hybrid)中NDH复合体应答及参与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)的侵染尚未见报道。本研究克隆了甘蔗NDH复合体的O亚基,命名为ScNdhO,其开放读码框(open reading frame,ORF)长度为471 bp,编码长度为156 aa的蛋白。生物信息学分析表明,ScNdhO为稳定的亲水性蛋白,不存在信号肽,无跨膜结构域;蛋白二级结构元件多为无规则卷曲,具有典型的NDH复合体O亚基结构域;系统进化树分析表明,该蛋白属于NDH复合体O亚基蛋白家族。实时荧光定量 PCR分析发现,ScNdhO基因的表达具有明显的组织特异性,在成熟甘蔗叶片中的表达量最高,在茎中的表达量最低,在根中几乎不表达;ScNdhO基因在SCMV侵染早期上调表达,后期下调表达。亚细胞定位分析表明,ScNdhO定位于叶绿体。酵母双杂交(yeast two hybrid,Y2H)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)实验表明,ScNdhO与SCMV-VPg互作。推测ScNdhO被SCMV选择性利用,可能参与SCMV基因组复制及花叶病症状的产生。

转基因甘蔗红糖DNA的提取及分子鉴定

随着不同转基因生物(GMO)制品的不断商业化,转基因成分检测技术也需不断更新。由于甘蔗红糖为甘蔗汁经高温熬煮浓缩而成,红糖中残留的DNA降解严重、含量低、片段短,且蛋白及糖分杂质含量高,所以甘蔗红糖DNA是比较难以收集并进行分子检测的。为了在转基因甘蔗红糖商业化前建立起转基因甘蔗红糖DNA的提取及分子鉴定技术,本研究以转基因甘蔗和非转基因甘蔗为材料,模仿传统的红糖制作工艺,分别获得了转基因甘蔗红糖与非转基因甘蔗红糖。通过对DNA提取方法进行改进,设计不同扩增片段长度的引物,并对传统PCR与荧光定量PCR进行比较,建立了稳定的甘蔗红糖DNA的提取方法及外源基因分子鉴定技术该技术对转基因甘蔗红糖与非转基因甘蔗红糖进行准确鉴别,为今后转基因甘蔗红糖的商业化所需的转基因食品鉴定提供技术支持,也为后面更为重要的转基因甘蔗白糖DNA的提取及分子鉴定提供借鉴。