导入反义trxs基因改变小麦发芽特性

硫氧还蛋白h(thioredoxin-h，Trx h)是一种能催化二硫键氧化还原反应的蛋白质，它参许多重要的生命活动。种子中的Trx h在发芽时能促进淀粉酶和蛋白质水解酶的活性提高、增加贮藏蛋白的水溶性、使种子中贮藏的营养物质更易于分解，加速胚乳中的碳氮代谢。trxs基因与硫氧还蛋白h基因(trxh)属于同一基因家族，它们的cDNA有94％的同源性，表达产物也有相似的生物功能。     

盐碱胁迫下羊草消减文库的构建及分析

以盐碱胁迫下的羊草地上部分cDNA为实验方(tester),非盐碱条件下生长的羊草地上部分cDNA为消减方(driver),利用抑制性消减杂交技术(suppression subtractive hybridization,SSH)构建了盐碱胁迫下羊草消减文库.从消减文库中筛选1920个阳性克隆,PCR鉴定插入片段大部分集中在300～800 bp之间.将聚类后得到的552个非重复序列与GenBank中的序列进行比对,其中有548条与数据库中的序列有同源性,其中功能已知的339个,功能未知序列209条.获得了与盐碱胁迫相关的基因,如单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-ECS)、铁蛋白(Ferrtin)、水孔蛋白(PIP)、脱水素基因(dehydrin)、14-3-3蛋白等.本实验为抗逆基因的克隆及系统研究盐碱胁迫下羊草相关基因的表达奠定了基础.     

小金海棠金属硫蛋白基因MxMT2克隆与生物信息学分析

以苹果属植物小金海棠(Malus xiaojinensis Cheng et Jiang)为试材,将差异筛选消减cDNA文库得到的27个金属硫蛋白cDNA片段序列构建成本地数据库,通过电子拼接和RT-PCR相结合的方法,分离到了小金海棠金属硫蛋白基因MxMT2(Genbank登录号为GQ906589),该基因全长610个碱基,开放阅读框(ORF)为240bp,编码80个氨基酸,推测分子量7.74kDa。该基因具有金属硫蛋白基因的典型结构域特征,编码的氨基酸含有14个半胱氨酸Cys,分布在蛋白质的N端和C端,呈Cys-Cys、Cys-X-Cys、Cys-X-X-Cys形式排列。通过系统进化树分析,小金海棠MxMT2与沙梨、杏树、美洲李等植物保持了较近的亲缘关系,与欧洲山毛榉、旱柳、红小豆、鼠尾草等植物亲缘关系较远。     

顶芒山羊草特异寡核苷酸探针开发和oligo-FISH核型构建

栽培小麦近缘物种顶芒山羊草(Aegilops comosa, 2n=2x=14, MM)是小麦改良的三级基因库。为准确鉴定顶芒山羊草M基因组染色体或染色体区段,本研究利用二代测序获得顶芒山羊草M基因组序列信息,从中鉴定出16条可能的特异卫星重复序列。根据这些序列设计12个寡核苷酸(oligo)探针进行oligo-FISH,结果表明,其中10个探针可在顶芒山羊草染色体上产生明显的杂交信号。对探针特异性分析发现, 5个探针仅在顶芒山羊草染色体上产生杂交信号,在小麦染色体上未观察明显杂交信号,可作为顶芒山羊草特异探针鉴定小麦背景中的顶芒山羊草染色体。选择在顶芒山羊草染色体上信号分布丰富的3个探针(oligo-pAc89、oligo-pAc148、oligo-pAc225)组成探针套ONPS#AC1,结合利用本实验室根据小麦D亚基因组开发的寡核苷酸探针库,构建了顶芒山羊草的oligo-FISH核型。本研究构建的FISH核型可以准确识别顶芒山羊草各条染色体,为挖掘、转移和利用顶芒山羊草优异基因提供了快速准确的鉴定手段。     

影响羊草种子生产的因素

羊草(Leymus chinensis)是根茎型旱中生禾本科草本植物,是我国东北草原区优势种和建群种,也是我国天然草场恢复和人工草场建设的重要草种,具有生态适应性广,生态可塑性强的特点。然而,在自然条件下羊草抽穗率低、结实率低、产种量低、出苗率低、产草量低,严重限制了羊草在生态治理和人工草地建植方面的应用。羊草的生物生态学一直是草地研究的热点、难点,本文对羊草的种子生产及相关繁殖生物学进行了论述。     

疣粒野生稻金属硫蛋白(OMMT-2)基因的获得及序列分析

从疣粒野生稻叶片cDNA文库中分离出1个金属硫蛋白基因的cDNA序列,命名为OMMT-2。该基因全长532bp,其中5’非翻译区为111bp,3’非翻译区171bp,开放阅读框长249bp,编码82个氨基酸,该蛋白的分子量为7775.9,理论等电点为6.49;基因编码的氨基酸含有14个半胱氨酸(Cys),占了总氨基酸的17.07%,且集中分布在肽链的N端和C端,呈CXC和CXXC排列方式。疏水性分析表明,该蛋白在43~56个氨基酸之间有较强的疏水区。通过氨基酸序列分析表明,金属硫蛋白中半胱氨酸的位置和数目有较强的保守性,揭示了半胱氨酸对金属硫蛋白的功能十分重要。     

灵芝金属硫蛋白基因的克隆及序列分析

采用RT-PCR和3′-RACE相结合的方法获得了灵芝（Ganoderma lucidum）金属硫蛋白的cDNA序列。该序列全长为315bp,5′-端非翻译区为47bp,3’端非翻译区具有166bp,开放阅读框长度为102bp（包括一个终止密码子）,可编码33个氨基酸。在其编码的氨基酸序列中半胱氨酸（Cys）含量最高,占21.2%,其次是丝氨基酸Ser(S)和丙氨基酸Ala(A),均占12.1%。对其编码的氨基酸序列进行分析发现该序列具有金属硫蛋白的保守序列模式,是金属硫蛋白家族的成员。     

一个普通小麦Trx超家族新基因TaNRX的克隆与抗旱相关标记开发

抗旱相关基因的挖掘和分子标记开发对选育抗旱小麦品种有重要意义。采用同源克隆、电子克隆、RACE技术和生物信息学分析手段,获得了普通小麦硫氧还蛋白(Trx)超家族一个新基因(TaNRX)的全长cDNA序列(GenBank登录号为KC890769),包含2015 bp,其中开放阅读框1734 bp;预测编码577个氨基酸,分子量为63.79 kD,含3个Trx活性功能区,其中2个存在典型的Cys-X1-X2-Cys结构,具有催化氧化还原反应的活性。TaNRX基因被定位在小麦的5B染色体短臂上,包含4个外显子和3个内含子。比较该基因在两组极端相对发芽率品种中的序列差异,发现第1个内含子差异明显。基于差异位点开发了4个显性互补标记,并用其检测150份小麦品种(系)。检测到TaNRX基因在普通小麦中至少存在2种与抗旱相关的等位变异,分别是TaNRX-a和TaNRX-b;TaNRX-a基因型的品种(系)平均相对发芽率显著高于TaNRX-b基因型(P0.01),说明开发的标记可被用于小麦抗旱性鉴定筛选。     

高羊茅光周期调控基因CONSTANS的克隆与分析

本研究以坪用型"黔草1号"高羊茅为实验材料,基于多年生黑麦草CONSTANS(CO)基因序列设计引物,利用3'RACE和5'RACE方法扩增CO基因。结果表明,从高羊茅中分离出CO基因,命名为FaCON-STANS。经序列分析,cDNA全长1557bp,编码376个氨基酸,具有完整的开放阅读框(ORF,166～1296bp),氨基端具有B-box型锌指结构域,碳端具有CCT(CO,CO-like,TOC1)结构域。进一步的同源性分析表明,Fa-CONSTANS蛋白与禾本科植物的CO蛋白亲缘关系较近,与其它植物的亲缘关系较远。     

紫杆柽柳cDNA文库构建与硫氧还蛋白基因的克隆

以NaHCO3胁迫的紫杆柽柳(Tamarixandrossowii)为材料建立了cDNA文库。经检测,文库的初始滴度为5.7×105pfu,重组率为96%,插入片段的长度在0.3~3.0kb之间,平均长度为1.2kb,扩增后文库的滴度为4.0×109pfu/ml。对文库克隆进行随机测序,获得了紫杆柽柳的硫氧还蛋白(Thioredoxin)基因序列。生物信息学分析表明获得的硫氧还蛋白基因全长683bp,其中5'非翻译区长56bp,3'非翻译区长204bp,开放读码框长423bp,编码140个氨基酸,蛋白的分子量为15.1kD,理论等电点为5.59,其氨基酸序列中具有硫氧还蛋白的保守活性位点“WCGPC”序列,Clustal分析表明该硫氧还蛋白与蓖麻(Ricinuscommunis)的硫氧还蛋白氨基酸序列同源性高,达65%。本研究构建的cDNA文库为柽柳基因克隆和系统研究柽柳抗逆分子机理奠定了基础。     

外源植物激素对羊草开花习性及结实特征的影响

为了提高羊草有性结实能力和提高羊草种子产量及质量，在羊草人工草地于羊草拔节期（5月19日）叶面喷施一定浓度的赤霉素(GA3)、生长素(IAA)和细胞分裂素(KT),研究植物激素对羊草开花习性和结实特征的影响。结果表明不同外源植物激素,对羊草开花习性及结实特征影响不同。低浓度(75 mg.L-1)GA3通过增加盛花期后期开花数以及上午9:00前的小花开放数量,来增加开花总数和结实数,并最终显著增加了单穗种子重(P<0.05)。在盛花期内,150 mg.L-1的KT没有显著影响羊草单穗开花数,但最终显著增加了羊草单穗结实数和种子重(P<0.05)。75 mg.L-1浓度的IAA对羊草开花数、结实数和种子重均没有显著影响。因此，在羊草拔节期，叶面喷施一定浓度的GA3和KT对羊草开花习性和结实特征有显著促进作用。     

小麦×羊草远缘杂交的受精和胚胎发育

对小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｎＬ）和羊草（ＬｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓＴ．）杂交的受精和胚胎发育进行了研究。羊草花粉在小麦柱头上萌发较好，花粉管能顺利穿过柱头，进入胚囊。在检查过的３１０个子房中，１７个（５．５％）发生了双受精，产生了胚和胚乳；２个（０．６５％）发生了单卵受精，只产生胚而无胚乳；７个（２．２６％）发生了单极核受精，只产生胚乳而无胚。小麦×羊草虽然受精率为８．４１％，但最后结实率很低，若利用胚培养技术对杂种胚进行早期离体培养，可望提高杂种植株的获得率     

茉莉酸甲酯对中国红豆杉细胞基因表达的mRNA差异显示研究

茉莉酸甲酯是一种环戊烷衍生物型植物激素,在植物次生代谢物质生物合成中起着重要作用。我们以中国红豆杉悬浮培养细胞为材料,设两组平行实验,一组为阴性对照组,一组以茉莉酸甲酯进行诱导,所得细胞利用mRNA差异显示技术进行分析,研究了茉莉酸甲酯对红豆杉细胞mRNA表达的差异,最终共获得34个差异表达片段。经二次扩增和单引物阴性对照实验及序列测定,共获得9个阳性差异表达片段。与GenBank数据库比对,结果表明其中2个片段与已知基因有较高的同源性,与欧洲赤松（Pinus sylvestris）cDNA克隆的同源性为88％,与南方红豆杉（Taxus mairei）18SrRNA基因的同源性为93％,其余7个差异表达片段与GenBank中所有基因的同源性都非常低,可能代表了红豆杉细胞中的受茉莉酸甲酯诱导的未知基因序列。     

羊草叶片SPAD值与叶绿素含量的相关分析

本研究采用SPAD叶绿素仪和酒精－丙酮浸提法测定河北沽源和内蒙古图牧集天然草原羊草的叶绿素SPAD值、叶绿素ａ、叶绿素ｂ和总叶绿素含量,探讨野外生态学实验采用叶绿素仪简便快速测定叶绿素的精确度。结果表明,在同一草原不同羊草个体之间羊草叶绿素含量和叶绿素SPAD值在一定范围波动,变异系数为20.457-36.921 %。河北沽源和内蒙古图牧集天然草原羊草叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量随叶绿素SPAD值的增加而增加,呈线性函数、指数和幂函数规律变化,且均达到极显著相关水平,其中线性函数相关程度最大,可以更准确的预测羊草叶绿素含量。因此,可以利用SPAD-502叶绿素仪在野外条件下原位准确、快速地测定羊草叶绿素,为牧草生产实践提供理论依据     

金莲花组织培养和快繁体系建立的研究

近年来,野生金莲花资源因被大量采摘而受到严重破坏,对野生金莲花进行引种驯化,并将之运用于园林绿化具有重要意义。本研究以金莲花种子为初始材料建立金莲花离体培养体系,研究不同灭菌时间对金莲花成苗的影响,同时通过比较不同培养基对金莲花增殖和生长的影响,筛选获得适宜金莲花增殖和生根培养的最佳培养基。研究结果如下：用0.1% HgCl2对金莲花种子灭菌20 min可有效抑菌;适宜金莲花增殖培养的培养基是1/2MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA,适宜金莲花生根、壮苗培养的培养基是1/2MS或1/2MS+0.05 mg/L NAA。试验结果将为金莲花快繁和规模化生产提供依据。     

抑制消减杂交法研究复等位基因遗传的

AB01是本课题组培育的复等位基因遗传的核雄性不育大白菜甲型“两用系”,目前已建立了一套该材料的应用技术体系,但其不育分子机制尚不明确。本研究以AB01的不育株和可育株为材料,利用抑制差减杂交技术构建了正反抑制差减cDNA文库,并通过测序及生物信息学手段寻找育性相关基因,以此来推断该材料的不育分子机制。研究中共找到27个差异表达基因,其中25个基因在NCBI数据库中均有同源序列,这些基因中7个与花发育相关,5个与脂类代谢相关,3个与活性氧及能量代谢相关,3个与光合作用及叶绿体合成相关,其余7个为功能未知基因。由此推测复等位基因遗传的核雄性不育大白菜不育的发生与脂类、能量代谢及光合作用有关。     

Tissue Culture and Rapid Propagation of Actinidia chinensis

It has been briefly studied and reported that Actinidia chinensis , one of economic woody plants, has been bred with the method of plant tissue culture. Aim at the shortage of traditional plant tissue culture ways which ignored the refinement and transplant of test-tube seedling, it strengthen the study to breeding and management of Actinidia chinensis seedlings before they grow up and become mature seedlings. Through our explore, the transplant survive rate of tissue-culture seedlings attain to about 85%.This study is the improvement to traditional breeding seedling means and it is helpful to the rapid propagation of those economic woody plants.     

Genetics and biology of cytoplasmic male sterility and its applications in forage and turf grass breeding

Hybrid breeding can exploit heterosis and thus offers opportunities to maximize yield, quality and resistance traits in crop species. Cytoplasmic male sterility (CMS) is a widely applied tool for efficient hybrid seed production. Encoded in the mitochondrial genome, CMS is maternally inherited, and thus, it can be challenging to apply in breeding schemes of allogamous self‐incompatible plant species, such as perennial ryegrass. Starting with a general introduction to the origin and the function of mitochondria in plants, this review focuses on the genetics and biology of CMS systems in plants to identify conserved and system‐specific mechanisms. We examine prospects of comparative mitochondrial genomics to identify candidate genes and causative polymorphisms associated with CMS across species and discuss specificities, obstacles and potentials of CMS as a breeding tool for maximizing heterosis in forage grasses. The purpose of the review is to highlight the importance of CMS and hybrid breeding in grasses, with the aim of facilitating research and development of novel breeding strategies to address the future needs for food, feed and biomass production.     

圆柏品种‘蓝塔’扦插试验的比较

采用完全随机区组试验设计,研究了3个母株树龄(10a,25a,35a)、4种扦插基质(河沙,珍珠岩,河沙:草炭=1:1,河沙:草炭:珍珠岩=1:1:1)、4种生长调节剂种类(ABT-1,IBA,NAA,IBA:NAA=2:1)和5个生长调节剂浓度(50 mg/L,100 mg/L,200 mg/L,500 mg/L,1000 mg/L)对‘蓝塔’扦插生根的影响。结果表明:生长调节剂种类以IBA:NAA=2:1为最佳处理,且隶属函数评价表明,25个处理组合中1000 mg/L IBA:NAA=2:1速蘸10 s生根效果最好。基质以珍珠岩效果最佳,母株树龄对插穗生根影响不显著。综上所述,‘蓝塔’圆柏扦插应以珍珠岩为基质,并用1000 mg/L IBA:NAA=2:1速蘸10 s。该研究初步解决‘蓝塔’扦插生根率低的问题,为‘蓝塔’快速扩繁提供了参考。     

龙船花花期调控技术研究

[目的]以中国龙船花为材料,叶面喷洒不同浓度的GA、6-BA、NAA、PP333,研究它们对龙船花的生长、开花的影响,为龙船花的花期调控提供理论依据。[结果]GA、PP333使龙船花的花期不同程度地推迟,NAA、6-BA使龙船花的花期提早,提高了龙船花的观赏品质;GA促进龙船花新枝生长,PP333对龙船花有显著的矮化作用;NAA可以使龙船花的叶绿素含量增加。[结论]300 mg/l GA和400 mg/l的6-BA在改善株型,提高切花品质等综合方面效果较好。