玉米自交系抗旱性评价指标体系的建立

 【目的】筛选玉米不同时期抗旱鉴定指标,建立玉米抗旱性评价体系。【方法】室内运用PEG（6000）胁迫处理,研究了种子吸水速率等7个指标与玉米抗旱性的关系;大棚内通过水分胁迫,研究了叶片相对含水量等24个指标与玉米抗旱性的关系。【结果】通过简单相关分析筛选出15% PEG溶液处理GDRI、相对发芽势,20% PEG溶液处理GDRI、相对发芽势及胁迫后苗期叶片水势、抽雄吐丝期叶片保水力、行粒数、单轴重、百粒重和对照相对值9个与抗旱系数或抗旱指数相关显著的指标。通过逐步回归分析筛选出5个指标：20% PEG溶液处理相对发芽势和胁迫后苗期叶片水势、抽雄吐丝期叶片保水力、行粒数、百粒重和对照相对值。根据逐步回归筛选出的指标和偏相关系数,建立了不同时期的抗旱评价（D值）方程和评价体系。【结论】20% PEG溶液处理相对发芽势和胁迫后苗期叶片水势、抽雄吐丝期叶片保水力、行粒数和百粒重和对照相对值可作为玉米抗旱性鉴定指标,利用这些指标建立的评价（D值）方程可对玉米抗旱性进行较好的评价。     

53份玉米自交系的苗期耐旱性分析

【目的】了解53份玉米自交系的苗期耐旱性，挖掘耐旱玉米种质。【方法】采用幼苗叶片相对含水量、叶片保水力和叶片丙二醛含量，结合水分胁迫下的幼苗存活率，评价了53份玉米自交系的苗期耐旱性，筛选出耐旱系13份、中等耐旱系16份和旱敏感系24份。【结果】在水分胁迫下，耐旱系的叶片相对含水量较高、叶片保水力强、丙二醛含量低，胁迫解除后，植株能恢复生长。随着胁迫强度增大，旱敏感系的叶片保水力下降、叶片相对含水量和丙二醛含量迅速降低，复水后植株不能恢复生长。叶片相对含水量和保水力是玉米耐旱性的重要指标，可用于评价玉米自交系的苗期耐旱性。利用63对SSR引物分析了53份自交系的遗传多样性，共检测出245个等位基因变异，平均多态性信息量为0.596。结合系谱资料和育种实践将53份自交系划分为Lancaster、BSSS、旅大红骨、PA、四平头和PB共6个亚群。除Lancaster外，其余5个亚群均含有耐旱系。根据自交系的耐旱性反应，发现BSSS、PB和四平头亚群的幼苗存活率、叶片相对含水量和保水力较高，为重要的耐旱种质类群。采用t测验，在8份耐旱系和10份旱敏感系间检测出21个具有显著频率差异的等位基因，可用于玉米自交系苗期耐旱性评价。【结论】BSSS、PB和四平头亚群为重要的耐旱种质类群。检测出的21个具有显著频率差异的等位基因，可用于玉米自交系苗期耐旱性评价。     

基于BSA分析技术对陆地棉抗旱基因的鉴定

【目的】研究抗旱相关的候选基因，为棉花抗旱性鉴定与评价和抗旱基因的挖掘提供理论依据。【方法】以陆地棉石远321和奎85-174为亲本构建重组自交系中选取的20份极端抗旱和旱敏感材料，将筛选的极端材料分别构建极端抗旱池、极端敏旱池，与亲本进行BSA测序分析，以陆地棉基因组为参考，通过BSA测序分析，挖掘抗旱相关的候选基因。【结果】关联到3个相关的候选区域，候选区域的总长度为6.12 Mb,其中共包含86个基因。结合GO注释、KEGG通路和前期筛选出的5个关键指标，共筛选出5个候选基因。【结论】5个基因在叶片中的表达量显著高于根和茎，并且在抗旱性强材料中的表达量均高于抗旱性弱的材料，且总体呈先上升后下降的趋势。     

淅川乌骨鸡全基因组转座子的鉴定与分析

【目的】 通过分析淅川乌骨鸡全基因组重测序数据,获取淅川乌骨鸡转座子的基本信息和特征分布,探究转座子相关基因参与的通路。不仅对研究淅川乌骨鸡转座子的生物学功能具有重要的意义,而且为探索基因组扩增、基因组功能及进化研究提供重要基础数据。 【方法】 对淅川乌骨鸡血液DNA进行全基因组重测序,采用双末端短序列比对基因组,运用RepeatModeler、TEclass、RepeatMasker等使用流程对转座子进行鉴定、构建、校正、分类和注释,获得淅川乌骨鸡整个基因组所有的转座子,对转座子的特征、分布及和基因的关系等方面进行分析。并对转座子插入的所有基因进行GO和KEGG数据库富集,分别结合GO和KEGG注释结果对功能进行描述。 【结果】 经鉴定、分类和注释,淅川乌骨鸡共鉴定到370 252个转座子序列,分为19个超家族,主要为CR1、TcMar-Mariner、ERVL、ERV1等超家族,进一步说明淅川乌骨鸡转座子类型主要是逆转录转座子;转座子的数目和染色体长度有关,染色体越长,转座子数目越多。在基因组中转座子和基因的密度成反比,基因密集的区域中转座子密度较低;基因组内转座子的插入并非随机的,LTR/ERVL、LTR/ERV1、DNA/PIF-Harbinger、DNA/Hat-Charlie、RC/Helitron等转座子倾向于插入基因外部。GO富集分析表明,在生物过程条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是细胞过程、单生物过程、代谢过程、生物调节、刺激反应等;分子功能条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是结合、催化活性等;细胞组分条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是细胞部分、细胞器、膜等。KEGG富集分析表明,鉴定出的转座子主要在甘油酯代谢、PPAR信号通路、PI3K-Akt信号通路、胰岛素抵抗、Jak-STAT信号通路等通路。着重关注了与淅川乌骨鸡特性相关的通路,如和色素沉积有关的酪氨酸代谢、和肉品质有关的脂代谢、脂肪酸的合成、PI3K-Akt信号通路等。 【结论】 转座子含量与基因组大小,具有一定的正相关性,而且淅川乌骨鸡转座子在基因组的分布存在一定偏好性。转座子相关基因在色素相关通路中富集,其可能与淅川乌骨鸡的种质特性有关,具体的调控机制还有待进一步研究。     

枯草芽胞杆菌Bs916突变体库的构建和抑制水稻 细菌性条斑病菌相关基因的克隆

【目的】采用转座子标签技术构建枯草芽胞杆菌Bs916突变体库,从突变体库中筛选对水稻细菌性条斑病菌抑菌效果发生显著变化的菌株并克隆插入位点的基因,获得生防菌Bs916中与抑制细菌活性可能相关的基因。【方法】携带转座子TnYLB-1的穿梭载体pMarA通过化学转化方法转化至枯草芽胞杆菌Bs916菌株,构建随机插入突变体库。通过平板抑菌试验从突变体库中筛选对水稻细菌性条斑病菌抑菌效果得到显著提高和下降的突变体;并采用PCR和Southern Blot验证转座子是否成功插入到Bs916染色体基因组上,利用反向PCR技术克隆转座子插入位点基因、测序并进行生物信息学分析。【结果】成功构建了枯草芽胞杆菌Bs916的转座子随机插入的突变体库;PCR和Southern Blot结果表明转座子成功的插入到染色体基因组上,约85%突变体以单拷贝形式插入;筛选出30株对水稻细菌性条斑病菌抑制效果发生显著变化的菌株,克隆到21个突变体插入位点的基因序列并测序。生物信息学分析结果表明这些基因与感受态形成、生物膜形成和次生产物代谢相关。【结论】成功构建了Bs916突变体库,克隆到该库中对水稻细菌性条斑病菌抑菌效果显著变化菌株的突变位点基因,这些基因推测可能与枯草芽胞杆菌Bs916中的抑制细菌化合物的合成代谢及调控相关。     

中国玉米地方品种核心种质花期相关性状的表型多样性研究

 【目的】研究中国玉米地方品种资源在抽雄期（T）、吐丝期（S）、抽雄-散粉间隔期（TAI）以及散粉-吐丝间隔期（ASI）等4个花期相关性状上的表型多样性,为玉米地方品种资源表型多样性的整体鉴定与评价提供参考和依据。【方法】选取中国玉米地方品种核心种质库的799份种质,采用多环境试验设计,在植株进入生殖生长期后调查抽雄期、吐丝期、抽雄-散粉间隔期以及散粉-吐丝间隔期等4个花期相关性状的表型观测值,计算其Shannon-Weaver多样性指数,并进行显著性检验,评价中国玉米地方品种资源在这4个花期相关性状上的整体多样性水平。【结果】方差分析表明,不同省、市、地区的玉米地方品种资源在研究的4个花期相关性状上的表型观测值均达到极显著水平的差异,而这4个性状除TAI差异不显著外,T、S以及ASI的Shannon-Weaver多样性指数的差异均达到极显著水平。在6个不同的玉米生态区上,这4个花期相关性状的表型观测值也均达到极显著水平的差异,在Shannon-Weaver多样性指数上,TAI的差异不显著,另3个性状则均达到显著或极显著水平的差异。其中,西南山地玉米区在抽雄期、散粉期、抽雄-散粉间隔期和散粉-吐丝间隔期性状上的Shannon-Weaver多样性指数分别为1.85、1.90、0.88和1.20。【结论】中国玉米地方品种资源在抽雄期、吐丝期、抽雄-散粉间隔期以及散粉-吐丝间隔期等4个花期相关性状上表现出了较高水平的多样性,尤其是西南山地玉米区,在表型观测值和Shannon-Weaver多样性指数上均明显高于另5个生态区,表明西南地区玉米种质资源具有较高的保护价值和利用潜力。     

淅川乌骨鸡全基因组转座子的鉴定与分析

【目的】通过分析淅川乌骨鸡全基因组重测序数据,获取淅川乌骨鸡转座子的基本信息和特征分布,探究转座子相关基因参与的通路。不仅对研究淅川乌骨鸡转座子的生物学功能具有重要的意义,而且为探索基因组扩增、基因组功能及进化研究提供重要基础数据。【方法】对淅川乌骨鸡血液DNA进行全基因组重测序,采用双末端短序列比对基因组,运用RepeatModeler、TEclass、RepeatMasker等使用流程对转座子进行鉴定、构建、校正、分类和注释,获得淅川乌骨鸡整个基因组所有的转座子,对转座子的特征、分布及和基因的关系等方面进行分析。并对转座子插入的所有基因进行GO和KEGG数据库富集,分别结合GO和KEGG注释结果对功能进行描述。【结果】经鉴定、分类和注释,淅川乌骨鸡共鉴定到370 252个转座子序列,分为19个超家族,主要为CR1、TcMar-Mariner、ERVL、ERV1等超家族,进一步说明淅川乌骨鸡转座子类型主要是逆转录转座子;转座子的数目和染色体长度有关,染色体越长,转座子数目越多。在基因组中转座子和基因的密度成反比,基因密集的区域中转座子密度较低;基因组内转座子的插入并非随机的,LTR/ERVL、 LTR/ERV1、DNA/PIF-Harbinger、DNA/Hat-Charlie、RC/Helitron等转座子倾向于插入基因外部。GO富集分析表明,在生物过程条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是细胞过程、单生物过程、代谢过程、生物调节、刺激反应等;分子功能条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是结合、催化活性等;细胞组分条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是细胞部分、细胞器、膜等。KEGG富集分析表明,鉴定出的转座子主要在甘油酯代谢、PPAR信号通路、PI3K-Akt信号通路、胰岛素抵抗、Jak-STAT信号通路等通路。着重关注了与淅川乌骨鸡特性相关的通路,如和色素沉积有关的酪氨酸代谢、和肉品质有关的脂代谢、脂肪酸的合成、PI3K-Akt信号通路等。【结论】转座子含量与基因组大小,具有一定的正相关性,而且淅川乌骨鸡转座子在基因组的分布存在一定偏好性。转座子相关基因在色素相关通路中富集,其可能与淅川乌骨鸡的种质特性有关,具体的调控机制还有待进一步研究。     

水稻干旱胁迫诱导DNA甲基化时空变化特征分析

 【目的】研究水稻抗旱导入系DK106和旱敏感轮回亲本IR64苗期和分蘖期干旱胁迫前后DNA甲基化的变化情况,并比较分析叶片和根部DNA甲基化变化特征,探讨DNA甲基化在水稻干旱胁迫反应中的作用。【方法】用甲基化敏感扩增多态性技术（methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP）和高效液相层析（high performance liquid chromatography,HPLC）方法分析DNA甲基化变化情况;从聚丙烯酰胺凝胶回收甲基化多态性片段并克隆测序及序列比对。【结果】MSAP分析结果显示,水稻基因组中约有20%的CCGG位点发生了胞嘧啶甲基化;水分胁迫导致DNA甲基化平均水平明显增加,其中根部增加幅度尤为明显;DNA甲基化水平及状态变化在品种间存在差异,同时具有时期及组织特异性。对干旱胁迫特异诱导DNA甲基化片段序列分析结果表明,基因编码区和非编码区发生DNA甲基化的频率基本相同。【结论】干旱胁迫反应过程中DNA甲基化表现出一定时空特异性和品种特异性,且与品种抗旱性差异相关。     

基于40个核心SSR标记揭示的820份中国玉米重要自交系的遗传多样性与群体结构

【目的】选择有代表性的材料进行遗传多样性与群体结构的解析是进行等位基因发掘、复杂性状关联 分析、研究,及作物育种实践的重要基础。【方法】利用覆盖玉米全基因组的40 个核心SSR 标记,采用基于测序 的基因型鉴定技术对820 份代表中国玉米育种资源种质基础的自交系进行全基因组扫描,通过PowerMarker V3.25 与Structure V2.3.3 等软件揭示其基因多样性与群体结构。【结果】在820 份自交系中,40 个SSR 标记所检测到 的等位变异为10-72 个,平均36.87 个/位点;基因多样性为0.46-0.9458,平均0.8430;PIC 为0.43-0.94, 平均0.83。聚类分析表明,K=5 时,△K 值最大,即这些自交系可以划分成5 个类群,依次为兰卡斯特、旅大红 骨、塘四平头、瑞德与P 群,各类群内平均等位变异与遗传多样性分别为24.23 个/位点与0.8145、22 个/位点与 0.8398、11.8 个/位点与0.7054、17.45 个/位点与0.7686 以及14.65 个/位点与0.7495。【结论】中国玉米自交 系在育种实践中形成了相对独立的优势类群,蕴含了比较丰富的遗传变异,显示出了较高水平的基因多样性。不 同类群之间的遗传多样性水平存在一定的差异,在划分的5 个类群中,兰卡斯特与旅大红骨类群的遗传变异相对 较丰富,基因多样性相对较高,其次为瑞德与P 群,塘四平头相对较低。     

piggyBac转座子在绒山羊基因组中的整合位点及其特征分析

【目的】构建piggyBac（PB）转座子表达载体系统,研究PB转座子在绒山羊基因组中的整合位点。【方法】构建pB-CMV-EGFP-Neo转座载体和pcDNA-Trans辅助载体,利用lipofectamine 2000介导共转染绒山羊胎儿成纤维细胞,经G418筛选获得稳定转染的转基因细胞系。提取转基因细胞基因组DNA,利用反向PCR检测piggyBac转座子整合位点。【结果】构建了转座系统并成功介导外源基因在绒山羊成纤维细胞染色体中整合,获得了转基因细胞系;反向PCR检测显示在绒山羊基因组中有21个PB转座子整合位点;整合位点TTAA毗邻一侧的5个碱基组成中,PB转座子3′倾向于插入到富含AT（58.35%）碱基的区域,PB转座子5′倾向于插入到富含GC（57.8%）。【结论】PB转座子可在绒山羊基因组中发生高效转座,获得的整合位点信息可为利用PB转座子开展绒山羊研究提供理论参考。     

玉米不同自交系吐丝后锌吸收与分配特征

以籽粒中锌浓度较高的自交系‘CO109’、‘旅28’(简称高锌自交系)和较低的自交系‘陈322’、‘琼51’(简称低锌自交系)为供试材料,设置吐丝期去除穗上部叶、去除穗下部叶和保留所有叶片3个取样处理,比较不同基因型玉米在吐丝后锌吸收与分配上的差异,解析高锌与低锌自交系籽粒中锌的主要来源。结果表明:不同自交系吐丝期和成熟期同一部位叶片中锌浓度和积累量存在显著差异。吐丝期的同一叶位籽粒高锌自交系‘旅28’、‘CO109’的叶片锌浓度显著高于籽粒低锌‘陈322’、‘琼51’;不同玉米自交系各部位叶片成熟期锌积累量比吐丝期均表现出不同幅度的增加,籽粒低锌的两个自交系增加幅度要大于籽粒高锌的两个自交系。吐丝后锌在籽粒和叶片的分配存在显著基因型差异,籽粒高锌自交系‘CO109’和‘旅28’向籽粒分配锌的比例均超过75%,显著高于籽粒低锌自交系;而低锌自交系‘陈322’只有42.7%的锌分配给籽粒,大部分累积在叶片中。与保留所有叶片植株相比,去除功能叶并没有影响原籽粒锌浓度,籽粒高锌自交系仍显著高于籽粒低锌自交系;而去除功能叶对籽粒的积累量有显著影响,降低了成熟期籽粒锌的积累量,其降低的幅度因基因型不同而异,籽粒锌浓度高并不一定籽粒的锌累积量也高。     

成团泛菌对玉米自交系PS056致病性基因yhfK的克隆

 【目的】通过克隆和鉴定成团泛菌(Pantoea agglomerans)的致病相关基因,阐明该种土壤习居细菌在玉米自交系PS056上引起细菌性干茎腐病的原因。【方法】利用转座子Tn5的随机插入突变特点,构建致病性菌株P. agglomerans XJ1突变体库;经对Tn5插入位点的侧翼扩增,确认突变体PA121的致病力相关基因;通过基因互补试验,证明yhfK与致病力的关系。【结果】通过对突变菌株的接种筛选,获得11个致病力丧失的突变体。Southern杂交和PCR扩增结果表明,Tn5在突变体PA121中为单拷贝插入,插入位点为细菌编码内膜蛋白的yhfK(Tn5 插入在yhfK的1 082 bp处)。将yhfK克隆到质粒pBBR1MCS上,并导入突变体PA121中进行互补,生物测定结果显示转化子完全恢复了正常的细菌生理功能,并能够在玉米自交系PS056上恢复致病力。RT-PCR试验证明,yhfK调控hrpA的转录。【结论】 成团泛菌XJ1中yhfK是调控其对植物致病性的基因之一,具有在玉米自交系PS056上引起细菌性干茎腐病的功能。     

含热带种质玉米自交系ZOL-1胚乳发育的转录组研究

【目的】研究含热带种质玉米自交系胚乳发育分子机制及相关调控网络。【方法】通过高通量RNA-seq测序技术,对热带血缘玉米自交系ZOL-1在授粉后5、10、15、20、25、30 d 6个时期的胚乳转录组进行比较,得到的差异表达基因进行KEGG与GO功能注释,并对FPKM平均值大于1的基因进行时间序列分析。【结果】玉米自交系ZOL-1胚乳发育在授粉后25～30 d时籽粒长、宽、厚增长速率最快,增长率分别达到15.9%、16.1%和10.2%。经过转录组测序和同参考基因组比对,过滤后reads占比至少为83.99%,测序质量和组装效果均较好。按照连续比较系统方法,在10 d＿VS＿5 d、15 d＿VS＿10 d、20 d＿VS＿15 d、25 d＿VS＿20 d和30 d＿VS＿25 d分别检测到7129、5252、4254、775和312个差异表达基因。GO功能注释表明,差异表达基因主要分布于细胞分化过程、代谢过程、催化活性和细胞器等条目中。KEGG功能富集分析显示,差异表达基因主要富集在能量代谢、碳水化合物代谢、碳代谢、氨基酸代谢、信号转导等与胚乳发育相关的通路。通过对FPKM平均值...     

不同玉米杂交种及其亲本自交系耐热性的差异比较

【目的】近年来,我国黄淮海夏玉米区高温热害不利天气频发重发,已成为威胁玉米生产的重要不利因素。研究并明确高温胁迫对不同基因型玉米品种雌雄穗及产量的影响,为耐高温玉米品种培育和选择提供参考。【方法】以郑单958（郑58×昌7-2）、先玉335(PH6WC×PH4CV)、京农科728（京MC01×京2416）和MC812（京B547×京2416）及其亲本自交系为供试材料,花期前后（大喇叭口期-吐丝后7 d）进行高温胁迫处理,研究高温胁迫对不同基因型玉米杂交种及其亲本自交系雌雄穗生长发育、散粉吐丝间隔（ASI）、花粉活性、产量及其构成要素的影响。【结果】（1）花期前后高温胁迫导致参试玉米品种及其亲本自交系的穗粒数减少,进而产量降低,且不同品种和自交系对高温胁迫的响应存在显著差异。与对照相比,高温胁迫下,郑单958、先玉335、京农科728和MC812的穗粒数降幅分别为22.28%、46.79%、6.13%和8.11%,产量降幅分别为9.50%、50.61%、3.18%和5.00%,其中,京农科728和MC812减产不显著,而郑单958和先玉335显著减产;亲本自交系中,京2416的穗行数、行...     

玉米制种花期相关性状的QTL分析

提高杂交种制种产量是降低玉米种子生产成本,加速杂交种推广的一条有效途径。本研究拟通过对玉米制种花期相关性状的遗传分析,为玉米制种产量的提高和玉米育种提供理论基础。试验以优良玉米自交系琼68和K12组配的一套F2：4家系为基础材料,构建了包含134个SSR分子标记的遗传连锁图,通过1年2点的田间试验,对玉米制种花期相关性状进行了分析。结果表明,散粉期与吐丝期、吐丝周期、花丝活力呈极显著正相关;同时吐丝期与吐丝周期、花丝活力,以及吐丝周期和花丝活力也呈极显著正相关;而散粉周期与散粉期和吐丝期呈负相关关系。利用复合区间作图法在2个环境中定位了22个玉米制种花期相关性状的QTL：散粉期5个、吐丝期4个、散粉至吐丝间隔期5个、散粉周期4个、吐丝周期2个、花丝活力2个。结果发现多数QTL存在环境表达的特异性。     

基于33个遗传多样性水稻材料的泛基因组分析揭示“隐藏”的基因组变异

【目的】基因组结构变异(SV)和基因拷贝数变异(g CNV)是动植物中主要的遗传变异来源,全面准确地鉴定和分析SV和g CNV对挖掘优异等位基因、保障水稻粮食安全具有重要意义。【方法】利用长片段测序数据和基因组装方法(HERA),对31个具有遗传多样性的水稻栽培稻进行了高质量基因组组装,结合日本晴和蜀恢498高质量基因组,进行了系统的基因组比较分析。【结果】共鉴定到171 072个非冗余SVs和25 549个g CNVs,其中82.8%的PAV未在先前基于短序列测序数据获得的PAV中鉴定到。利用非洲栽培稻CG14作为外群,对发生在亚洲栽培稻群体的SV(d SV)进行了推断,发现大多数d SV位于基因非编码区,以及泛基因组中50%(32 668)基因上下游2 kbp区域在32个亚洲栽培稻种至少有一个d SV。进一步结合转录组数据分析发现SVs和g CNVs对调控基因表达量对具有重要作用。对SV形成机制分析发现,SV主要由TEI(转座子插入)和NHEJ(非同源末端连接)两种机制形成,但不同类型SV的主要形成机制有所不同。该研究还构建了水稻中首个图形基因组,结合674份材料的二代测序和叶片早衰数据,发现17.5%的SV与其附近SNP的连锁度非常低,GWAS分析发现一个与叶片早衰显著相关的位点只能被SV检测到。相关研究成果以"Pan-genome analysis of 33 genetically diverse rice accessions reveals hidden genomic variations"为题于2021年5月发表在国际期刊Cell。【结论】提供了一个高质量泛基因组水平的基因组变异资源,将促进水稻的功能基因组和进化生物学研究、优异基因资源发掘和水稻育种。     

干旱耐受型和敏感型玉米应答干旱的比较转录组学分析

【目的】比较分析干旱耐受型（Han21）和敏感型（B73）玉米自交系响应干旱胁迫的转录组数据,为理解玉米应答干旱胁迫的分子机制提供依据。【方法】利用高通量测序技术获得Han21、B73在正常和干旱条件下的转录组,随后利用一系列生物信息学方法进行转录组数据质控（FastQC）、测序数据与基因组的序列比对（HISAT2）、基因表达定量分析（StringTie）、差异表达分析（edgeR）、转录本转换事件分析（deepTS）以及基因功能富集分析（topGO）。【结果】B73和Han21玉米自交系在正常和干旱条件下的差异表达基因分别有917和2 832条,其中转录因子分别有80和214条;干旱胁迫下,双因素分析发现1 475条基因在B73和Han21中的表达存在显著差异,这些基因参与细胞壁合成、碳水化合物及多糖代谢等生物学过程;1 475条差异表达基因中,B73和Han21分别有28和36条基因发生了TS事件,其中15条基因在B73和Han21中的转录本转换事件呈现出相反的转换模式。【结论】基因和转录本层面的比较转录组研究,有助于发现玉米响应和抵御干旱胁迫的重要候选基因。     

大麦BAC文库三维混合池的构建与HvGW2筛选

【目的】从大麦BAC文库中快速筛选包含目的基因HvGW2的阳性BAC克隆。【方法】构建BAC文库三维混合池,设计2对HvGW2特异性引物,进行BAC文库筛选,对含有目的基因HvGW2的阳性BAC克隆进行测序,获得编码大麦GW2蛋白的基因组DNA序列,并与禾本科中的GW2进行同源进化分析。【结果】构建了大麦BAC文库的三维混合池160个,文库空载率为0.18%;筛选到含HvGW2的阳性BAC克隆3个,其中,BAC克隆196M02包含完整编码该基因的序列;HvGW2包含8个外显子和7个内含子,具有与其它植物GW2相似的结构特征和保守的功能结构域;同源进化分析结果显示,大麦与小麦的GW2蛋白同源性最高;序列分析发现,HvGW2第6内含子上包含2个不同类型的反转录转座子插入,从而使大麦比其它作物的GW2长度增加11.5 kb以上。【结论】通过构建三维混合池快速筛选包含目的基因的单个阳性BAC克隆,建立了大麦目标基因克隆的辅助平台;HvGW2基因组中位于内含子区的反转录转座子插入导致基因长度增加,可能是影响该基因转录水平的关键变异。     

干旱胁迫下两个玉米自交系雄穗花器官分化期的转录组分析

【目的】 运用现代分子生物学及高通量测序技术,在全基因组水平鉴定耐旱相关的基因,研究玉米雄穗花器官分化期对干旱胁迫的响应机理, 为抗旱育种将提供新的理论基础。【方法】 以干旱胁迫15 d和正常浇水的耐旱自交系“PHBA6”和干旱敏感自交系“吉63” 花器官分化期的雄穗进行Illumina HiSeq 2000高通量测序分析,将测序得到的Unigene与玉米参考基因组进行比对,利用 RPKM 来衡量样本间的基因表达丰度, 以|log₂foldchange|≥1,P<0.05,FDR≤0.001筛选出样本间的差异表达基因, 并通过 Gene Onto 1ogy (GO ) 数据库、 KEGG pathway 数据库对筛选出的差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】 与正常水分处理相比,耐旱自交“PHBA6”和干旱敏感自交系“吉63”在干旱胁迫下分别有1 394个和1 300个显著差异表达基因,其中共有差异表达基因831个,包括上下调表达趋势是一致的822个基因和9个具有相反的表达模式基因。除这些基因外,各自分别还有563个和469个基因型特异的干旱响应基因,这些特异的干旱响应基因的G0 富集分析的条目并不完全相同,除共同富集在刺激响应,细胞壁改变外,耐旱自交“PHBA6”还富集在激素合成调控,机氮化合物代谢、蛋白结合上,特异的干旱响应基因的KEGG 显著性富集分析在2个自交系中也不完全相同,耐旱自交“PHBA6”还有部分差异基因富集在生物素代谢通路上,另外,筛选出耐旱自交“PHBA6”中在干旱胁迫下差异表达的3个脱水素基因和3个特有差异表达的bZIP、MYB和ERF转录因子。【结论】 胁迫相关基因的特异性响应可能是材料间耐旱性存在差异的主要原因,耐旱自交“PHBA6”中的3个脱水素基因和3个特有差异表达的bZIP、MYB和ERF转录因子基因在玉米耐旱育种中可能有重要的利用价值。     

玉米SLAF标记的开发及其在玉米果皮纤维素含量BSA分析中的应用

【目的】降低果皮纤维素是甜玉米品质改良的重要目标,然而玉米果皮纤维素含量调控的研究甚少,相关调控基因尚未定位。利用纤维素含量差异的重组自交系（RILs）群体,通过特异位点扩增片段（specific-locus amplified fragment-sequencing,SLAF）测序和分离混池分析（bulked segregant analysis,BSA）定位控制玉米果皮纤维素含量的染色体区段,鉴定调控玉米果皮纤维素含量的候选基因。【方法】以果皮纤维素含量显著差异的E327和G5-1为亲本,构建重组自交系（RILs）。对RILs群体进行果皮纤维素含量的测定,并根据纤维素含量的结果选择纤维素含量高、低的样本进行混池,用于SLAF标签的鉴定和BSA分析。在BSA分析中,首先对两混池和2个亲本DNA用HaeⅢ和Hpy166Ⅱ进行酶切,回收414-464 bp的酶切片段进行Illumina建库,并进行SLAF测序,然后根据多态性SLAF标签开发SNP标记,利用SNP标记对玉米果皮纤维素含量进行关联分析,鉴定调控甜玉米果皮纤维素含量的染色体区段。分析这些区段所包含的玉米基因,并找到它们对应的拟南芥同源基因,通过查阅拟南芥相关基因功能研究的文献,进一步鉴定控制玉米果皮纤维素含量的候选基因。【结果】两亲本和2个混池SLAF建库测序得到的SLAF符合预期,基于SLAF测序数据,鉴定了73 786个多态性SLAF标签,这些SLAF标签均匀分布在玉米的10条染色体上。在这些多态性标签中得到了523 395 SNP位点信息。通过关联分析,调控果皮纤维素变异的基因被定位到玉米基因组的6个染色区段,都位于玉米的第5染色体上。在这些区段上,一共有47个玉米基因。通过进一步的研究分析,在这些关联的染色体区段最终确定了9个候选基因。【结论】定位到调控玉米果皮纤维素的含量的基因,表明此方法可以用于基因定位。