Photosynthetic characteristics of PEPC transgenic rice

With the rapid development of molecular biological technology,transfering foreign genes into crops has become an increasing routine,and making it possible to induce the genes encoding C4 photosynthesis enzyme into C3 plants.     

利用分子标记技术聚合3个稻瘟病基因改良金23B的稻瘟病抗性

以C101LAC和C101A51为稻瘟病抗性基因的供体亲本,金23B为受体亲本,通过杂交、复交及一次回交,在分离世代,利用分子标记辅助选择技术结合特异稻瘟病菌株接种鉴定和农艺性状筛选,获得6个导入Pi 1、Pi 2和Pi 33基因的金23B导入系,其中导入系W1对稻瘟病的抗病频率为96.7%,明显高于携带单个基因的C104LAC（Pi 1）、C101A51（Pi 2）和北京糯（Pi 33）。基因聚合后抗病频率提高,说明基因聚合是培育稻瘟病持久抗性的有效方法之一。     

水稻白叶枯病菌小种分化的监测

通过每10年1次对病原菌致病力分化的监测发现,国内稻区病菌小种的组成基本稳定,仅个别小种有所变化。目前流行的优势小种仍为C1和C2群,即携带有[i]Xa3[/i]抗性基因的品种仍可广泛种植;但能够侵染[i]Xa4[/i]抗性基因的C4、C5群小种的数量有所增加,即将达到流行的阈值。为便于与国内外小种鉴别的结果相比较,选用IRRI推出的几个近等基因系材料作为鉴别品种,将中国的白叶枯病菌区分为8个小种(C1~C8)     

甜橙Dof基因家族鉴定与表达分析

为研究甜橙单锌指DNA结合蛋白（DNA binding with one zine finger, Dof）家族的进化关系和该家族成员在不同花期甜橙品种花芽和叶片的表达模式,利用甜橙基因组筛选鉴定CsDof基因家族成员,对甜橙Dof基因家族成员及启动子区进行生物信息学分析,并使用qRT-PCR检测不同花期甜橙品种中CsDof家族成员在成花时期的表达情况。共鉴定出24个CsDof基因家族成员,这些基因分布在甜橙的8条染色体上。系统进化树聚集为9个亚群,CsDofs被分在A、B1、B2、C1、C2.1、C2.2、D1和D2亚群,同一亚群的CsDofs具有相似的基因结构和基序分布。CsDofs启动子区域含大量的光响应元件和激素响应元件。qRT-PCR检测分析发现2个甜橙品种花芽和叶片组织中的CsDofs表达模式存在较大差异,对照品种‘纽荷尔’花芽和叶片中CsDof6、CsDof11、CsDof13、CsDof17和CsDof21表达量均高于早熟品种‘赣南早’,而‘赣南早’花芽和叶片中CsDof19和CsDof23表达量高于‘纽荷尔’,表明CsDofs在不同花期的甜橙中具有明显的品种表达特异性,推测CsDofs对甜橙开花时间起重要的调控作用。这些结果为阐明CsDof基因家族在甜橙花期调控中的功能提供了理论参考。     

二穗短柄草CCCH型锌指蛋白基因家族成员的鉴定和分析

CCCH型锌指蛋白基因以基因家族的形式存在,在信号转导调控、形态发生和逆境应答等诸多生物学过程中起着重要作用。为给该基因的克隆及功能研究提供参考信息,本研究针对二穗短柄草的基因组序列,运用多种生物信息学方法在全基因组范围对CCCH型锌指蛋白基因进行了鉴定分析。结果表明,二穗短柄草共有61个含CCCH基序的蛋白质,它们的基因 DNA序列全长825~13 288 bp,内含子数量0~13个,编码区全长498~4 944 bp,编码165~1 007个氨基酸;共检测到145个CCCH基序,以C X₈ C X₅ C X₃ H和C X₇ C X₅ C X₃ H最为常见;基因不均等地分布在5条染色体上,其中2号染色体分布最多,有21个,5号染色体分布最少,仅4个;系统发育分析表明,61个成员可分为8组。     

柑桔栽培品种高效基因转化新技术研究

采用试管实生苗去芽创伤－农杆菌感染法,将人工合成的抗菌肽基因转入柑桔栽培品种,利用后期筛选和Ｐｅｒａｆｉｌｍ包缠法,提高了转化效率。拟转化植株的叶圆片抗Ｋａｎ能力分析结果表明,锦橙、新会橙和沙田袖的转化效率分别达到４６．３％,３９．５％和４３．７％。根据对 Ｋａｎ阳性植株的ＰＣＲ分析,证明有抗菌肽基因出现。结果表明,这是一种简便、高效、重复性好的实用基因转化方法。     

油菜开花期QTL定位和候选基因分析

为辅助选育早熟油菜品种、克隆油菜开花期基因及开发花期分子标记,以已测序的油菜品种中双11 (Z) 和重测序的油菜品系No.73290 (N)为亲本构建的含184个单株的BnaZNF2群体为材料,通过分析该群体的基因型数据和F2:3家系连续三年（2010-2012）在武汉的表型数据,对开花期QTL进行检测和整合,定位到分布在11个连锁群上的14个开花期QTL。其中只有5个QTL能在3年中重复检测到,分别是qDtF.A2-1、qDtF.A6-2、qDtF.C2-1、qDtF. C2-2 和qDtF.C3-1,贡献率在7.1%～21.1%之间。通过查阅文献和在拟南芥、水稻等作物网站上搜索,搜集到442 个与植物开花期有关的基因。基于油菜基因组物理图谱,通过生物信息学分析,在本研究定位的QTL区间上筛选到54个可能的候选基因,可以用于开花期基因的克隆。在5个主要QTL区间内分别定位到8、5、4、2和4个候选基因,其中有15个双亲中存在序列差异,可以开发开花期的功能标记用于分子标记辅助选择育种。     

油菜miR156基因家族及其靶基因生物信息学分析及鉴定

为阐明油菜miR156基因家族的进化过程和靶基因作用位点,分析了油菜miR156基因家族的序列特征、进化模式和候选靶基因。共获得35个bna-miR156基因,对应44个成熟序列。这些bna-miR156基因分布在油菜的17条染色体上,其中C3染色体上分布着5个bna-miR156基因。bna-miR156基因在产生成熟序列的区域高度保守,而其它其它位置保守性较低,进化分析结果显示bna-miR156家族可以分为5个分支,家族成员分布较为分散,且位于同一条染色体上的bna-miR156基因并没有表现出更近的亲缘关系。另外,系统发育分析结果显示SBP-box基因在双子叶植物油菜、拟南芥中存在相似的进化模式,进一步发现只有部分BnaSBP家族基因拥有bna-miR156的作用位点,其中30个BnaSBP基因的靶位点位于编码区,11个位于3`UTR。一些拥有bna-miR156作用位点的BnaSBP具有组织表达特异性,因此bna-miR156可能与BnaSBP相互作用,调控油菜生长发育过程。      

3种炭疽菌P型ATP酶基因家族分析

P型ATP酶是一类可以被ATP驱动其发生磷酸化的阳离子泵。利用TCDB(Transporter Classification Database)网站数据库中的P型ATP酶氨基酸序列对3种炭疽菌(禾谷炭疽、希金斯炭疽、胶孢炭疽)全基因组数据库进行搜索,结合结构域分析和进化树聚类分析,共找出候选P型ATP酶基因禾谷炭疽菌26个,希金斯炭疽菌37个,胶孢炭疽菌29个。对这些候选基因进行基因功能预测发现其主要参与转运Na+/K+、Ca2+、重金属离子以及磷脂的功能。利用MEME程序分析,从3种炭疽菌中均鉴定获得20个基序,其中有6个基序相同。这为深入研究炭疽菌P型ATP酶家族基因生物学功能奠定了基础。     

综合代谢组学和转录组学分析揭示火龙果不同发育阶段的潜在颜色变化

火龙果的发育可分为幼果期(Y)、转色期(C)和成熟期(M).本研究综合运用代谢组学和转录组学分析方法,探讨火龙果发育过程中理化和结构变化的分子机制,特别关注调节果皮和果肉颜色变化的因素.本研究在每个对照组中发现了大量差异表达的基因和代谢物.在火龙果不同发育阶段观察到大量的生化和生理变化,鉴定出214种代谢物.KEGG分...     

‘三红蜜柚’果实类胡萝卜素合成途径部分酶基因的克隆及 表达分析

果实颜色是柚（Citrus maxima）的重要性状之一,为了解其色泽调控机理,本研究以‘三红蜜柚’为材料, 从柚转录组数据库（未发表）中筛选得到 CmPSY、CmPDS、CmZDS 和 CmLCYB 的序列,分别编码 438、533、570、 214 个氨基酸。生物信息学表明,CmPSY、CmPDS、CmZDS 和 CmLCYB 编码的氨基酸序列与可可树、木薯和甜橙的同 源相似度较高,尤其是与甜橙的同源性分别高达 97.95%、99.81%、97.89%和 100%。实时荧光定量 PCR 检测结果表明, CmPSY、CmPDS、CmZDS 和 CmLCYB 在蜜柚的汁胞、囊衣和海绵层中均有表达,且表达量基本都呈先增后降的趋势, 说明这些基因在蜜柚类胡萝卜素代谢中不可或缺。4 个基因表达水平基本都在花后 150~180 d 达到最大,说明这些基因 之间有着密切的协作关系。本研究为类胡萝卜素在蜜柚果实各个组织的调控提供了研究信息,并为进一步通过基因调 控来提高蜜柚的外观品质奠定了基础。     

二斑叶螨为害前后抗、感木薯转录组分析及水杨酸、茉莉酸途径差异表达基因验证

本研究通过比较二斑叶螨为害前后抗、感螨木薯品种转录组差异,筛选差异表达基因,并采用qPCR验证水杨酸、茉莉酸信号途径基因的差异表达。转录组分析结果表明,与螨害前相比,螨害1、8 d后,抗螨木薯品种C1115的差异表达基因为589、587个,感螨木薯品种BRA900的差异表达基因为1271、930个,C1115相对于BRA900的差异表达基因分别为383、251个。GO和KEGG富集分析发现这些差异表达基因主要显著集中在次生代谢物质合成、苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成和氧化还原反应等过程。qPCR验证结果显示,二斑叶螨为害后,抗螨参照标准木薯品种C1115的水杨酸信号途径基因PAL2、4CL3、WRKY7和NPR3的表达量较为害前呈现先显著提高后降低的趋势,而感螨参照标准木薯品种BRA900中上述4个基因的表达始终维持在显著高于为害前的水平。受螨害后抗螨木薯C1115中茉莉酸信号途径基因JAR1、LOX2和OPR11的表达量也较为害前显著提高,而感螨木薯BRA900中这3个基因的表达量则降低至显著低于螨害前的水平,qPCR验证结果和转录组分析结果相一致。本研究结果表明,抗螨木薯品种C1115受螨害后能够同时激活水杨酸、茉莉酸信号途径以抵御二斑叶螨为害,为深入阐明木薯抗螨分子机理,选育和创制抗螨木薯品种提供了理论参考依据。     

巴西橡胶树PEPRK基因家族成员的鉴定和表达分析

PEP羧化酶激酶相关激酶(PEP carboxylase kinase-related kinases,PEPRKs)是CDPK-Sn RK超家族的一员,目前对其生理功能尚不清楚。本研究以拟南芥和杨树的PEPRK序列作为探针,对橡胶树和其他5种植物(木薯、水稻、杨树、蓖麻和拟南芥)的基因组和转录组数据进行全面搜索,共鉴定得到25个PEPRK基因家族成员,其中包括5个橡胶树PEPRK基因,命名为Hb PEPRK1-5。序列分析发现橡胶树PEPRK和其他植物类似,在序列中部含有一个相对比较保守的激酶结构域,而两端的同源性相对较低。在基因结构和进化方面,PEPRK主要分为2个大的分支,相同分支的成员在结构域和内含子分布上更为相似,其中橡胶树和木薯PEPRK在进化上具有较近的亲缘关系。在基因的表达方面,Hb PEPRK1主要在稳定期的叶片中表达,Hb PEPRK2和Hb PEPRK5在树叶、树皮和胶乳中均有表达,Hb PEPRK4主要在种子中表达;另外,研究发现橡胶树PEPRK家族成员的表达还与叶片发育、乙烯利刺激、真菌侵染和低温胁迫具有一定的相关性。     

Genetic Analysis of Stripe Disease Resistance in Rice Restorer Line C224 Using Major Gene plus Polygene Mixed Effect Model

The inheritance of stripe disease resistance in a rice restorer line C224 was analyzed using the mixed effect model of major gene plus polygene for quantitative traits.In addition,the resistance was investigated in seven crosses of C224 with maintainer lines.The results showed that the stripe resistance of C224 was controlled by two major genes with additive-dominance-epistasis effects plus polygenes with additive-dominance effects (E-1 model).These two genes had additive effects of-12.47% and-24.75%,respectively,showing negative dominance effects.There were significant epistasis and interaction effects between the two major genes.The heritability of the two major genes was 92.12%,while that of polygenes was 2.74%,indicating that the stripe resistance had dominant major gene effect.Of the seven crosses,five displayed high or medium resistance to the stripe disease.     

水稻恢复系C224对条纹叶枯病的抗性遗传模型分析

应用植物数量性状"主基因+多基因混合遗传模型"方法分析了C224对条纹叶枯病抗性的遗传效应,并考查了C224与7个保持系组配的杂交组合对条纹叶枯病的抗性。结果表明,C224对条纹叶枯病的抗性遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因的混合遗传模型(E-1),两对主基因的加性效应分别为-12.47和-24.75,均呈负向显性,上位性和互作效应明显;主基因的遗传率为92.12%,多基因遗传率为2.74%,抗性遗传存在明显的主基因效应。在C224与7个保持系组配的杂交组合中,有5个组合对条纹叶枯病的抗性达到高抗或中抗水平。     

Identification of KCS gene family and functional analysis of FAE-like genes from Malania oleifera

KCS(3-ketoacyl-CoA synthase)is the key enzyme catalyzing the first step of very long chain fatty acid(VLCFA)biosynthesis.Studies showed that different KCSs possessed different substrate preference.Malania oleifera are abundance of VLCFAs in its mature seeds,especially the nervonic acid,which is essential for human health.In this study,we identified and characterized 18 KCS genes in M.oleifera genome.Phylogenetic analysis showed that these KCS genes were classified into four subfamilies,including two FAE-like,six KCS-like,eight FDH-like and two CER6.We concentrated on the functional role of two FAE-like genes,Maole003085.T1 and Maole004215.T1 which encoded predicted amino acid residues of 516 and 518 in protein,respectively.Multiple sequence alignment showed that their two proteins contained the known and conserved active sites among FAE-like subfamily.Upon heterologous expression in wild type yeast(Saccharomyces cerevisiae)INVSc1,we found that Maole004215.T1 could produce four new fatty acids including C22:0/C22:1 and C24:0/C24:1,but Maole003085.T1 only produced C22:1.Besides,upon heterologous expression in mutant yeast BY4741-△elo3,we found the Maole003085.T1 could produce C24:0 and C26:0,while the Maole004215.T1 could catalyze the formation of fatty acids C24:0,C26:0 and C28:0.These results showed Maole003085.T1 and Maole004215.T1 had fatty acid elongation activity in yeast,and possessed different substrate preference in the production of different VLCFAs.Interestingly,we found Maole004215.T1 could produce nervonic acid in yeast,which provides molecular basis on the genetic improvement and genic engineering for producing nervonic acid resources by using biotechnological methods.     

Breeding Rice Restorer Lines with High Resistance to Bacterial Blight by Using Molecular Marker-Assisted Selection

Rice bacterial blight, one of the major diseases of rice caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo, jeopardizes rice diversely. It causes leaf wilting, affects photosynthesis and reduces 1000-grain weight and generally results in yield loss by 20-30 pe…     

中国水稻白叶枯病菌小种C8菌株无毒基因的分离及功能鉴别

 白叶枯病菌与水稻间的互作符合基因对基因模式,不同小种中存在特异的avrBs3/pthA家族基因。对中国水稻白叶枯病菌小种C8菌株基因组DNA进行BamHⅠ酶切和Southern杂交,发现了其特有的约6.0 kb大小、含avrBs3/pthA家族基因的信号条带。经文库筛选、Southern杂交和限制性酶切分析,获得了C8小种avr/pthC8a基因。将该基因导入菲律宾小种6 的代表菌株PXO99A中,发现avr/pthC8a可使PXO99A丧失对水稻品种Asominori（携有成株期抗性基因Xa17）的毒性,暗示avr/pthC8a可能是与Xa17相应的无毒基因。序列分析发现,avr/pthC8a基因大小为3816 bp,编码1272个氨基酸,由102 bp编码的34个氨基酸重复单元在基因内的重复数为20.5个,其3′端的BamHⅠ酶切位点由GGATCC突变为AGATCC,其他特征均与avrBs3/pthA家族的成员相似,即C端存在1个亮氨酸拉链、3个核定位信号和1个酸性转录激活域。avr/pthC8a基因3′端的BamHⅠ酶切位点发生突变在avrBs3/pthA家族基因中鲜有报道。中国C8小种avr/pthC8a基因的发掘,为进一步了解水稻黄单胞菌毒性变异以及avrBs3/pthA家族基因的进化提供了理论依据。