MnMTP1在2个桑树品种间差异表达的分析

作为污染区替代种植的一种经济作物，了解桑树在重金属胁迫下基因表达的变化有助于从分子生物学层面解释其生理学现象。本文以MnMTP1为目的基因，选取镉（Cd）吸收有明显差异的2个桑品种‘仙眠早’、‘浙葫芦桑’为试验材料，RT-PCR分析MnMTP1在2个桑品种根中的相对表达量变化。生物信息学分析结果表明MnMTP1具有CDF家族的典型结构，与其他物种的MTPs同源性为63-69%；RT-PCR结果分析表明，MnMTP1基因在桑树根中的表达量在添Cd前后出现了明显变化，水培添Cd后，MnMTP1基因的相对表达量在‘仙眠早’中显著上调而在‘浙葫芦桑’中显著下调，与2个桑品种整株Cd含量的差异表现一致。试验证明，在受到Cd胁迫后，MnMTP1基因的相对表达量与桑树吸Cd能力相关。     

家蚕核型多角体病毒对家蚕酚氧化酶活性及其基因表达的影响

为明确家蚕核型多角体病毒(BmNPV)感染对家蚕血淋巴酚氧化酶活性及其基因表达的影响,以5龄起蚕为实验材料,经口添食BmNPV,采用实时荧光定量PCR的方法检测了血淋巴酚氧化酶原基因PPO1和PPO2的表达情况,同时测定了酚氧化酶的活性。结果表明,PPO1和PPO2基因均是在添食BmNPV后6 h和9 h出现上调表达,但相对表达量有一定差异;另外,酚氧化酶活性在添食BmNPV后6 h和9 h显著高于对照组,而在24 h急剧下降,显著低于对照组。酚氧化酶作为一类体液免疫因子,很可能参与了家蚕对抗BmNPV侵染的免疫防御反应。     

养蚕环境泥土中家蚕核型多角体病毒的PCR检测技术研究

家蚕核型多角体病（又称血液型脓病）是家蚕病毒病中危害最为严重的,为了更好的防控此病,以泥土作为环境因子代表,探讨了用PCR方法检测环境中病原BmNPV的可行性。研究结果表明,以BmNPV保守基因polyhedrin为靶标基因,设计特异性引物,所建立的PCR检测方法能够成功检测到泥土中BmNPV;对泥土中另外3种昆虫的NPV进行PCR检测,未发现特异性扩增,表明该方法具有良好的特异性;敏感性试验结果表明能检测环境泥土中BmNPV多角体的个数为8.3×10⁵个,灵敏度是镜检的100倍。     

马铃薯种质资源室内接种晚疫病的抗性鉴定

为了获得具有抗马铃薯晚疫病的品种,本研究以100份马铃薯种质资源为试材,采用室内离体叶片接种法和室内成株接种法进行晚疫病抗性评价,用高感品种Favorita接种后的症状为对照。室内离体接种鉴定结果为:‘CIP09-2’、‘CIP09-13’、‘DR-6’、‘DR-9’、‘花云’、‘R1R3’、‘云薯501’、‘R2’、‘BE13-3’等9份材料表现为高抗,占供试材料的9%;其它的15份表现中抗、44份表现抗病、23份表现感病和9份表现高感。欧氏距离类平均法聚类分析表明,聚为抗性品种的种质最多,其来源与马铃薯晚疫病的抗性没有太大关系。本研究对其中4份材料进行室内成株接种,结果表明:‘青薯10号’的抗病性高于离体叶片接种的抗性,为高抗品种;‘青薯9号’、‘2017ch-6’和‘费乌瑞它’抗性表现与离体叶片接种抗性鉴定结果一致。本研究发现所有供试马铃薯种质资源的抗性材料较丰富,可为抗病育种提供优质的亲本材料。     

矮腥黑粉菌胁迫的小麦全基因组重测序与转录组联合分析

为揭示矮腥黑粉菌胁迫下的小麦抗感品种间遗传背景差异,筛选小麦抗矮腥黑穗病候选基因。本研究以小麦感病品种‘伊犁053’和中抗品种‘中麦175’为研究对象,在接种矮腥黑粉菌后对籽粒组织进行重测序与转录组测序的联合分析。经过差异InDel分析后,共有69 840个变异基因与转录组数据进行了联合分析,有7 300个基因在小麦发病籽粒组织中有表达,有162个(2.22%)基因呈极显著差异表达,且基因表达量倍数变化≥1.5倍(‘中麦175’相对于‘伊犁053’,有125个上调, 37个下调);经过差异SNP分析后,共有98 331个变异基因与转录组数据进行了联合分析,有7 438个基因在小麦发病籽粒组织中有表达,有126个(1.69%)基因呈极显著差异表达,且基因表达量倍数变化≥1.5倍(‘中麦175’相对于‘伊犁053’,有86个上调, 40个下调)。本研究成功揭示了在矮腥黑穗病胁迫下抗感病小麦品种间的遗传差异表达信息,为进一步筛选小麦抗矮腥黑穗病候选基因提供参考。     

不同葡萄品种裂性相关基因表达分析

本研究通过利用实时荧光定量PCR技术,探索细胞壁代谢相关基因在3种裂性葡萄品种不同生长期的表达差异,为细胞裂果过程中基因的调控机理提供了数据支撑。结果表明：在极易裂品种‘里扎玛特’、易裂品种‘新郁’采收期前10 d至采收期,PE、EXP基因表达量显著增加,且采收期时表达量显著高于不易裂品种‘红地球’;‘红地球’及‘里扎玛特’的CE基因在采收期表达量都显著高于‘新郁’,但采收期前10 d至采收期,‘里扎玛特’及‘新郁’中CE基因表达量的增幅显著高于不易裂品种‘红地球’。综上所述,PE、EXP基因采收期表达量高且采收前表达量增加,CE基因在采收期表达量的增加与品种之间裂果特性相关。     

Fhb1基因改良‘周麦’品种赤霉病抗性研究

为加快‘周麦’品种赤霉病抗性改良,利用当地主栽‘周麦’品种（系）‘周麦22号’、‘周麦32号’、‘周11550’为母本,‘宁麦9号’、‘生选6号’、‘扬麦21号’等长江中下游地区抗赤霉病材料为父本配制一系列杂交组合,经过选择获得621份F₃~F₆后代材料。在田间选用来源于江苏和河南两地不同的赤霉病菌株,通过单花滴注法接种小穗进行赤霉病抗性鉴定,同时利用抗赤霉病主效基因Fhb1紧密连锁的诊断性标记His-InDel对后代材料进行分子检测。结果表明,江苏的赤霉病菌株接种后代材料田间鉴定为高抗和中抗的占总数的23.9%,而河南的赤霉病菌株感染后代材料田间鉴定为高抗和中抗占比为35.1%,说明后代材料的赤霉病抗性比感病亲本有明显的改良,而且材料对江苏的赤霉菌菌株的抗性比河南的赤霉菌菌株的抗性低。分子检测结果显示,携带Fhb1和不携带Fhb1的材料之间赤霉病抗性差异极显著。这表明利用Fhb1基因分子标记辅助选择技术可用于改良‘周麦’品种的赤霉病抗性。     

甘蔗抗褐锈病新基因定位遗传群体的构建

为发掘甘蔗抗褐锈病新基因,本研究以4个高抗褐锈病不含Bru1基因的甘蔗品种为父本,4个高感褐锈病的甘蔗品种为母本配置杂交组合,对获得的5个杂交组合F1代群体进行SSR真实性鉴定、人工接种褐锈病抗性表型鉴定和Bru1基因分子检测。结果显示:‘粤糖03-393’בROC24’和‘柳城03-1137’ב德蔗93-88’的F1代群体分别符合3R:1S和1R:3S的遗传分离比例,且都未检测出Bru1基因;表明‘粤糖03-393’בROC24’群体的褐锈病抗性由一对显性未知新抗病基因控制,而‘柳城03-1137’ב德蔗93-88’群体的褐锈病抗性由一对隐形未知新抗病基因控制。本研究成功构建了2个能用于甘蔗抗褐锈病新基因定位的遗传分离群体,为今后的褐锈病抗性遗传分析,遗传图谱构建和抗褐锈病新基因定位和开发与其紧密连锁的分子标记提供了科学的参考数据。     

BR相关基因在低温调控马铃薯萌芽中的响应分析

油菜素内酯(BR)是调控植物生长发育的重要激素。本项目组研究发现,BR合成和信号转导基因表达量均随马铃薯块茎休眠解除而升高,抑芽剂可明显抑制BR合成相关基因delta24-甾醇还原酶(DWF1)、甲基甾醇单加氧酶(SMO1)、信号转导成员油菜素内酯不敏感蛋白(BRI1)、信号转导激酶(BSK)和信号激活因子细胞周期蛋白(CYCD3)等在马铃薯块茎中的表达。还发现,低温可以显著延长马铃薯‘费乌瑞它’等品种的贮藏时间,而对‘米拉’等品种的作用不显著。为进一步探明BR合成、信号转导和激活基因在低温调控马铃薯萌芽中的响应情况,本试验以休眠中后期的马铃薯‘费乌瑞它’和‘米拉’原原种为材料,采用常温(23±2)℃和低温(4℃)贮藏,利用q RT-PCR技术测定两个品种在萌芽过程中5个BR合成、信号转导及激活关键基因的表达量变化。结果表明,低温下,两个品种中的DWF1、BRI1基因在萌芽过程中的表达量保持在低水平;SMO1、BSK和CYCD3基因的表达量在‘费乌瑞它’的萌芽阶段维持在低水平,而在‘米拉’中的表达量却呈相对较高的水平。由此推测低温通过抑制SMO1、BSK和CYCD3基因在‘费乌瑞它’萌芽过程中的表达,抑制萌芽,而有效延长马铃薯贮藏时间。与低温显著延长该品种贮藏时间、延迟萌芽的效果一致。本研究为阐明马铃薯萌芽过程中BR调控机制及其与环境温度的关系,利用分子技术辅助选育耐贮藏品种,以及为马铃薯贮藏调控新技术研发提供新的依据。     

苹果炭疽病抗性miRNA的筛选

为筛选炭疽病菌侵染苹果属植物后相关miRNA的响应情况,以抗病品种‘八棱脆’海棠、感病品种‘嘎啦’苹果2个为试验材料,分别用胶胞炭疽孢子悬浮液侵染组培苗,4天后发病,提取植物总RNA并反转miRNA,用qRT-PCR分析2种植物中抗病相关miRNA相对表达量的差异,并对其靶基因进行预测。在抗性品种中miR390a和miR396b/c/f表达量下调,而在感病品种中表达量上调,且其靶基因均有LRR受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白,miR482b靶基因为抗性蛋白。miR390a、miR482b和miR396b/c/f可能在苹果炭疽病的侵染过程中起重要作用。     

3种不同广西家蚕品种幼虫培养蚕虫草的对比分析

研究3种不同广西家蚕品种幼虫培养蚕虫草的对比分析,旨在筛选出适合生产优质高产蚕虫草的家蚕品种,为广西蚕桑产业资源综合利用提供参考依据。从3种不同的北虫草菌种中筛选出最适合的菌种,并将其接种至3种广西家蚕品种的幼虫培养蚕虫草,通过调查蚕虫草的形态、性状以及检测生物活性成分含量,来对比出适合作为蚕虫草培养生物材料的家蚕品种。结果表明：菌种A的家蚕蚕体和菌丝生长情况最优,可作为最佳接种的菌种;3种不同品种的家蚕培养的蚕虫草的形态与性状以‘两广二号（正交）’品种的各项指标均为最高,蚕虫草总质量为1.361 g、僵蚕体质量为1.028 g、子实体总数量为10.489根和子实体长度为9.411 cm;蚕虫草的虫草素和虫草腺苷的含量也以‘两广二号（正交）’品种为最高,分别为4.84 mg/g和1.79 mg/g;3种蚕虫草蚕底座的虫草含量比子实体的虫草素含量要高,其中‘两广二号（正交）’的蚕底座和子实体虫草素含量最高,分别为7.93 mg/g和4.79 mg/g;3种蚕虫草子实体的虫草腺苷含量要高于蚕底座的虫草腺苷含量,其中‘两广二号（正交）’的蚕底座和子实体的虫草腺苷含量最高,分别为3.51 mg/g和6.39 mg/g。研究结果表明,广西家蚕品种‘两广二号（正交）’所培养出的蚕虫草的指标和质量较优,可将‘两广二号（正交）’作为培养蚕虫草的优势资源。     

棉纤维发育相关基因时空表达与纤维品质的关联分析

以14个纤维品质差异的棉花品种(或品系)为材料,研究10个纤维发育相关基因时空表达变化与纤维品质的关系,为阐明棉纤维发育相关基因与纤维品质形成关系提供理论基础。利用实时荧光定量PCR技术检测10个基因在14个供试品种(或品系)不同纤维发育时期的相对表达量,结果表明,虽然遗传背景完全不同,但它们具有某些共同表达特征。GhExp1、GhCIPK1、GhSus1、GhSusA1和GhPL这5个基因都是在纤维伸长期优势表达;GhACT1、GhRacA和GhRacB是在纤维伸长前期和次生壁加厚期高表达;而GhCelA1和GhcelA3是在纤维伸长后期和次生壁加厚期优势表达。这些基因表达谱与纤维品质关联分析显示,GhRacA在23DPA高表达且表达量与纤维品质显著正相关,其余基因在低表达时其表达量与纤维品质呈显著性相关,而在高表达时其表达量与纤维品质无相关性。GhExp1在20DPA的表达量与纤维比强度和整齐度呈显著负相关,与伸长率呈极显著正相关;GhPL在23DPA的表达量与纤维长度呈显著负相关;GhRacA在5DPA和23DPA的表达量均与伸长率呈极显著正相关;GhRacB在10DPA的表达量与长度和整齐度呈显著负相关;GhCelA1基因在5DPA的表达量与纤维长度呈显著正相关,与马克隆值呈显著负相关,在10DPA的表达量与马克隆值呈显著正相关,与伸长率达到极显著正相关,与比强度呈显著负相关,与长度和整齐度呈极显著负相关;GhCIPK1、GhACT1、GhSus1、GhSusA1和GhCelA3 这5个基因在纤维发育各时期的表达量与纤维品质各指标未检测到相关性。     

冬小麦水旱品种间杂交主要性状的遗传分析

利用水地和旱地两种生态型的品种 ,采用 4× 4不完全双列杂交试验 ,对水旱品种间杂交主要性状的配合力和遗传表现进行了研究。结果表明 ,水地亲本的一般配合力效应对杂种后代主要性状的影响 ,除千粒重外 ,均达到显著或极显著水平 ;旱地亲本的一般配合力效应主要对株高、穗下节长、单株穗数、收获指数等与抗旱性有关的性状影响明显 ,且除株高和收获指数外 ,其余性状P1的方差均大于P2 的方差。说明水地亲本对杂种后代产量性状影响大 ,旱地亲本主要影响抗旱性状 ,水旱两种生态型杂交 ,实现了抗旱与丰产的有机结合。株高、穗下节长、穗粒数、单株产量、单株生物产量和收获指数以加性效应为主 ,而显性基因对单株穗数、千粒重、单穗重的影响较大。旱地小麦产量性状遗传力均较低 ,而株高、穗下节长、收获指数等与抗旱性有关的性状遗传力较高     

甘蓝型油菜不同抗倒性材料中木质素代谢途径关键基因表达特点

植物体内木质素的含量不仅与植物的抗病性有关,也与植物的抗倒伏性状密切联系。本试验以15个抗倒性等级不同的甘蓝型油菜品种为材料,分别在初花期和青荚期测定茎秆中部木质素含量,同时用qRT-PCR的方法分析了木质素代谢途径中6个关键基因PAL、4CL、C4H、CCR1、CCR2和CAD的表达量差异。结果表明,油菜茎秆木质素从初花期到青荚期平均增加了28%,抗倒性强的材料木质素增加最明显,达到33.5%;不同时期,不同抗倒伏性的油菜茎秆中部木质素含量差异均极显著;各基因表达量在两个时期间差异均显著或极显著,但在不同抗倒性材料间,只有基因PAL、4CL和CCR1表达量间差异显著;基因PAL的表达量与木质素含量相关性最强,4CL基因的表达量与其他关键酶基因表达量相关性最强。综上所述,木质素的合成积累由代谢途径中各个环节关键基因所共同决定,但基因PAL和4CL对木质素的代谢影响更明显。     

大豆抗SC3候选基因的克隆及分析

大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus, SMV)病是大豆主要的病害之一,给我国大豆生产带来了巨大的损失。大豆抗病育种是目前防治大豆花叶病毒病最为经济有效的措施,发掘抗病基因是抗病育种的基础。本文在前期对大豆抗SMV株系SC3基因精细定位的基础上,克隆了2个具有TIR-NBS-LRR典型抗病结构域的基因(GmR47和GmR51)。生物信息学分析表明, GmR47和GmR51基因均在抗感品种中存在氨基酸位点的突变,而且突变位点都位于保守结构域内,这2个基因编码的蛋白质预测为烟草花叶病毒(TMV)抗性N蛋白;物种间同源比对结果显示, GmR47和GmR51基因与野生大豆亲缘较近。qRT-PCR结果表明, GmR47和GmR51能够响应SMV的侵染增加表达量,且在抗病品种中的表达量高于感病品种。2个基因存在IN1、IN2和IN3不同的剪接体,所有的剪接体都能够响应病毒的诱导增加表达量,且在抗病品种中的表达量高于感病品种, IN1和IN2的表达量随时间的变化较为明显, IN3的表达量则相对稳定,说明这些剪接体可能参与大豆对SMV的抗病过程。本研究为后续基因功能的研究奠定了基础。     

干旱胁迫下水稻转录因子表达变化

本研究是探索在干旱应激下水稻转录因子的变化及可能的调控机制。本研究整合GEO数据库中关于水稻耐旱研究的基因芯片数据，通过TAC软件对基因芯片数据分析筛选出差异基因，利用在线数据库DAVID 6.8 和Plant TF DB筛选出相应的转录因子。敏感品种有9个转录因子表达方向一致（同时上调表达的有7个转录因子，下调的有2个转录因子），耐旱品种有34个转录因子表达方向一致（同时上调表达的有23个转录因子，下调表达的有11个转录因子）。敏感品种和耐旱品种间有8个表达方向一致的重叠转录因子。干旱胁迫会显著影响转录因子的表达，不同水稻品种中，这些转录因子的表达既有较强的品种特异性，也有部分相似性。水稻可通过诱导和抑制转录因子的表达，来提高自身抗旱能力。     

棉花耐盐性的双列杂交分析

根据Hayman的方法，对6个耐盐性不同的棉花品种(系)及其15个半双列杂交组合的F1、F2代的平均盐害级别进行了双列杂交分析，结果表明，耐盐和盐敏感品种的一般配合力效应差异达极显著水平，耐盐×盐敏感组合的特殊配合力普遍低于盐敏感×盐敏感、耐盐×耐盐组合。因此，棉花耐盐育种以配制耐盐×盐敏感组合为最佳。棉花耐盐遗     

平欧榛枝条可溶性蛋白及可溶性糖含量与抗寒性关系的研究

为加快山西省平欧榛抗寒育种的进程,深入挖掘平欧榛抗寒资源,为平欧榛生产育种提供理论依据,以 ‘85-28’、‘达维’、‘薄壳红’、‘B-11’、‘玉坠’、‘84-72’、‘魁香’、‘辽榛3号’等生产中主要的8个平欧榛品种（系）成熟1年生枝条为试材,在自然越冬过程中,对其可溶性蛋白、可溶性糖含量进行测定及差异性分析,并结合露地越冬试验,分析与抗寒性的关系。结果表明,在休眠主要低温期,各品种可溶性蛋白及可溶性糖含量均随温度降低呈递增趋势,且抗寒性强的品种较抗寒性弱的增幅大,平欧榛抗寒性与可溶性蛋白及可溶性糖含量呈正相关性。试验各品种（系）抗寒性强弱顺序依次为‘B-11’、‘达维’、‘85-28’、‘84-72’、‘辽榛3号’、‘玉坠’、‘薄壳红’和‘魁香’,与冻害调查结果相吻合。     

大豆花叶病毒(SMV)株系SC4和SC8的抗性遗传分析

选用我国黄淮和长江流域大豆产区发生频繁的SMV株系SC4和SC8,利用大豆抗病材料和感病材料配制抗感和抗抗杂交组合,研究抗病材料对SC4和SC8株系的遗传方式以及不同大豆材料对SMV抗性基因位点间的等位性关系。结果表明, 接种SC4株系后,由冀LD42、徐豆1号、跃进4号、科丰1号、PI96983、晋大74、汾豆56、大白麻和齐黄22为抗源配制的9个抗感组合的F₁均表现抗病,经卡方测验, F₂抗感分离比例3∶1,F_2:3家系分离比例为1(抗)∶2(分离)∶1(感),表明这些抗源均有1对基因控制对SC4株系的抗性,且抗病表现为显性;5个抗抗组合的F₁均表现抗病,F₂群体分离比例15(抗)∶1(感),表明大白麻与汾豆56、科丰1号和齐黄1号携带抗SC4的基因是不等位的,冀LD42与汾豆56,晋大74与中作229是不等位的。接种SC8株系后,用齐黄1号、中作229、NY58、科丰1号、PI96983、晋大74、汾豆56、大白麻和齐黄22为抗源配制的抗感组合杂交后代分离符合1对基因的分离比例且F₁均表现抗病,说明这些品种对SC8株系的抗性也均由1对显性基因控制。抗抗组合晋大74×汾豆56接种SC8株系后的F₂群体全部表现抗病,F_2:3家系没有抗感分离,表明抗病品种晋大74与汾豆56携带的抗病基因是等位的;齐黄1号×科丰1号、大白麻×汾豆56的F₂群体分离比例15(抗)∶1(感),表明抗病亲本齐黄1号与科丰1号、大白麻与汾豆56携带抗SC8的基因是不等位的,而且独立遗传。