水稻早抽穗突变体ehd(t)的遗传分析和分子定位

水稻品种的抽穗期是重要农艺性状之一,鉴定和定位抽穗期基因,分析其遗传效应对改良水稻抽穗期至关重要.在水稻品种Nipponbare中发现一个早抽穗植株,经过多代自交获得稳定的早抽穗突变株,突变体ehd(t)比Nipponbare早抽穗15d.遗传分析表明,该突变受1对显性核基因控制,暂命名为EHD(t).通过2个F2定位...     

基于BSA-Seq和RNA-Seq方法鉴定大豆抗豆卷叶螟候选基因

豆卷叶螟(Lamprosema indicata Fabricius)是重要的大豆食叶性害虫,挖掘大豆抗豆卷叶螟相关基因对大豆抗虫品种选育和遗传改良至关重要。本研究用大豆高抗豆卷叶螟材料赶泰-2-2和高感豆卷叶螟材料皖82-178进行杂交构建F2代分离群体,从303个F2代单株中挑选出高抗豆卷叶螟和高感豆卷叶螟的单株各30株,分别构建2个极端性状的DNA混合池用于全基因组重测序以分析控制豆卷叶螟相关的候选基因。结果表明, 4个样本中共有11,963,077个单核苷酸多态性(SNPs)标记,根据SNP-index方法关联分析,共有329个基因位于99%置信区间外,这些基因主要集中在7号染色体5,601,065～5,865,237bp区间(总长为0.26Mb)、16号染色体2,975,110～6,336,096bp区间(总长为3.36Mb)、18号染色体44,366,115～54,297,600bp区间(总长为9.93Mb)等区域内。将BSA-Seq结果与转录组测序结果进行联合分析发现,有12个基因相关联;最后,结合生物信息学分析、候选基因的表达模式和基因的同源注释,锁定CNGC4、WRKY16转录因子、AAP7、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、ZPR1B等12个基因为控制豆卷叶螟性状相关的候选基因。本研究结果不仅为解析大豆抗豆卷叶螟的分子机理奠定重要的基础,也将为大豆抗虫基因的克隆奠定坚实的理论基础。     

青稞hblt14．2基因的克隆及功能分析

根据大麦blt14.2基因序列设计引物,用青稞基因组DNA为模板扩增低温反应基因的全长序列,命名为hblt14.2,在GenBank登录号为EF514912.该基因含470 bp,包括249 bp的开放阅读框、69 bp的5'非翻译区和152 bp的3'非翻译区,编码82个氨基酸残基,富含G1y、A1a、Leu和Va1,与其他冷诱导基因编码蛋白具相似性.与大麦bit14.2基因具98.9%同源性,所编码的蛋白存在2个氨基酸的差别.将hblt14.2基因连接CaMV35S启动子和NOS终止子后定向插入质粒pCAMBIA1301的多克隆位点中,构建植物表达载体pCAMBIA-BI-hblt,通过农杆菌介导转化烟草,并对转基冈烟草进行抗寒性检测.结果表明,青稞hblt14.2基因与植物的抗寒性有一定关系.     

利用SNP芯片结合BSA的方法定位花生黑色种皮颜色基因

种皮颜色是花生的重要农艺性状。本研究利用粉红种皮×黑种皮的两个分离群体(WH10/YH29,GT-C20/YH29)的F_(2:3)家系,分别构建了粉红色和黑色种皮的极端池,并利用花生二代SNP芯片(Axiom_Arachis2, r2)结合集群分离分析法(bulked segregate analysis, BSA)对花生黑种皮基因进行了定位研究。SNP芯片检测和生物信息学分析结果表明,控制花生黑色种皮的基因定位在Arahy.10染色体。在Arahy.10染色体上,总共146 (82%)的SNP位点富集在10～29 Mb和70～109 Mb两个区间内。生物信息学分析表明,在这两个区段内有5个SNP位点在外显子区,全部位于70～109 Mb区间。此外,本研究还在70～109 Mb内筛选到一个与黑种皮性状紧密连锁的SSR标记pTsaSSR107.16,表明该区间可能包含控制花生黑种皮的基因,该结果将为花生黑色种皮基因的精细定位提供参考。另外,本研究结果还表明SNP芯片结合BSA分析可以作为花生基因初定位的工具,其推广和应用将促进花生基因定位的研究进程。     

应用RFLP定位水稻的生育期基因

选用水稻RFLP图谱上的45个DNA随机克隆结合4种限制性内切酶,分析了广亲和品种Pecos,测验种秋光和南京11之间的多态性,发现其中15个探针能在这3个品种间检测到多态性。进一步用14个多态性探针和形态标记色素原基因C分析三交群体Pecos/南京11//秋光中标记与抽穗日数的共分离。结果表明：三交群体各单株抽穗期人布为双峰，早抽穗     

一个具有主效晚抽穗基因的水稻染色体片段代换系的鉴定、形态分析及Ehd4-2定位

抽穗期是决定水稻品种种植地区和季节适应性的重要农艺性状,鉴定抽穗期基因对水稻生产具有重要意义。本研究采用高代回交和SSR标记辅助选择相结合的方法获得了1个以日本晴为受体亲本、西恢18为供体亲本的含有1个控制晚抽穗表型的主效单基因的水稻染色体片段代换系Z315。Z315携带来自西恢18的5个代换片段,分布于第1、第3、第6和第7染色体上,平均代换片段长度为7.39 Mb。Z315的叶绿素含量、株高、穗长、倒一节间长、倒二叶长、倒三叶长、有效穗数、每穗实粒数和总粒数均显著高于受体日本晴,暗示其代换片段可能携带这些性状的QTL。进一步利用日本晴与Z315杂交产生的F1和F2群体对晚抽穗基因进行遗传分析和分子定位。该晚抽穗表型受1对隐性核基因控制,最终将该基因定位于第3染色体RM14283和RM6349之间,物理距离为233 kb。对该区间进行候选基因预测和测序,发现1个与抽穗相关的编码锌指蛋白的基因LOC_Os03g02160在日本晴和Z315间存在差异,该基因可能与Ehd4等位,称作Ehd4-2。由于染色体片段代换系除代换片段外与受体亲本一致,因此本研究无论对进一步分离其他QTL还是进行基因聚合育种均具有较大利用价值。     

大豆NF-YB家族全基因组鉴定、分类和表达

利用大豆基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定大豆NF-YB家族基因的全序列、定位和拷贝数,通过序列比对进行进化和分类分析。利用大豆高通量RNA测序数据、NCBI中UniGene的EST表达数据进行组织表达谱分析。结果表明,大豆基因组中含有28个NF-YB家族基因,分布于大豆的14条染色体上,系统进化树分析将其分成3类。启动子分析表明,几乎全部NF-YB家族基因的启动子区均含有逆境应答反应顺式作用元件。各个发育阶段中,多数成员至少在一个组织中表达,10个差异表达的基因中有2个在根瘤中特异表达,2个在根中特异表达,2个在根瘤中优势表达,另外4个在其他部位优势表达。研究结果促进了NF-YB家族基因的功能研究与利用。     

基于SLAF-seq及BSA技术的甜瓜抗蔓枯病QTL定位分析

为研究甜瓜蔓枯病(GSB)抗病基因在甜瓜染色体上的定位情况,对甜瓜蔓枯病抗病亲本P181、感病亲本P01及其F_2遗传分离群体进行蔓枯病抗性鉴定,根据F_2蔓枯病发病情况,选择2个亲本及F_2中极端抗病和极端感病的子代各30个,提取DNA并分别构建抗病和感病基因混池,利用SLAF-seq和BSA技术进行蔓枯病抗病基因QTL定位分析。测序共开发得到188 022个SLAF标签,分析过滤掉低质量的SNP位点后,获得5 676个高质量的SNP标记。采用SNP-index关联分析方法,在甜瓜染色体上获得2个与GSB抗性紧密关联的候选区域,一个定位于Chr01上的9 837 447～11 028 838 bp区间,区间大小为1.19 Mb;另一个定位于Chr04上的33 135 224～33 993 540 bp区间,区间大小为0.86 Mb。共有218个基因定位在关联区域内,依据基因功能注释分析,推测可能与甜瓜蔓枯病抗病相关的候选基因有15个,包括NBS-LRR基因1个,E3泛素蛋白连接酶合成基因5个,RPM1相关蛋白基因1个,锌指蛋白相关基因1个,NAC结构域蛋白基因1个,钙依赖蛋白激酶2个,凝集素相关受体蛋白基因3个,RING-H2 finger蛋白基因1个。研究结果将为甜瓜蔓枯病的抗性基因研究提供参考。     

猪CRYBB2基因启动子的克隆、活性及转录调控元件分析

旨在初步分析猪CRYBB2的启动子活性以及转录调控元件。利用生物信息学分析、PCR扩增、基因克隆、细胞转染、双荧光素酶活性分析等方法,获得了CRYBB2启动子区域的序列特征,构建了不同片段长度的CRYBB2启动子区的双荧光素酶报告基因载体并分析了其荧光素酶活性,进而确定了CRYBB2的核心启动子区域以及关键的调控区域,最后还预测了关键调控区域的转录因子及其结合位点。结果表明,CRYBB2候选启动子区可能包含4个核心启动子以及1个CpG岛,-52～-3 bp可能为CRYBB2基因的核心启动子区域,-505～-19 bp为CRYBB2基因启动子的关键调控区域,且发挥正向调节作用,而-2 060～-505 bp不存在任何对CRYBB2基因启动子活性有影响的调控元件;CRYBB2启动子的关键调控区域包含多个潜在的转录因子结合位点,如TBP、NFIA、FOXP1、NKX2-8、KLF4、Tcf3、Crx、SNAI3、Rfx1和CREB1等。为进一步研究猪CRYBB2的表达机制奠定了基础。     

水稻显性早熟基因Ehd的SSR标记定位

以籼稻品种广陆矮4和粳稻品种台中65为亲本构建高世代回交分离群体,选用分布于水稻全基因组的145个SSR标记对亲本及抽穗期早熟基因进行分析.结果表明,114个标记在亲本间具有多态性,多态率78.6%;在BC3F1群体中,检测到10个标记的基因型来源于供体亲本广陆矮4号;在BC3F2定位群体中,早熟植株数与晚熟植株数的分离比例为3:1,早熟植株平均比晚熟植株提早抽穗21 d;通过SSR标记与抽穗期共分离分析将显性早熟基因Ehd界定在分子标记RM271和RM258之间;Ehd与标记RM184和RM271紧密连锁,遗传距离分别为2.6 cM和2.1 cM,此结果为该基因分子标记辅助选择奠定了基础.     

番茄枯萎病抗性基因I-2的显性分子标记及其应用

番茄是世界上最主要的蔬菜作物之一,番茄枯萎病(Fusarium oxysporumf.sp.lycopersici)的发生和蔓延使番茄生产受到严重影响,培育抗枯萎病的番茄品种是控制该病害最经济有效的方法.本研究根据I-2的基因序列设计特异扩增引物,以不同抗病基因型的番茄为材料,扩增I-2基因3 132～3 640 bp之间的单拷贝片段,基因型为I-2/-的材料均特异地扩增出一条509 bp的条带,而基因型为i-2/i-2的材料均无扩增条带.从而可建立了I-2基因的显性标记,对I-2基因进行分子识别.在此基础上,利用该标记对16个主要番茄品种进行了I-2基因鉴定,其中8个品种含有I-2基因.另外,本研究通过一次PCR和一次HindⅢ酶切建立了I-2和Tm-22双基因检测体系,为多基因鉴定及标记辅助选择提供了有力工具.     

青海大黄油菜Brsc1基因的精细定位及图谱整合

大黄油菜是源于青海湟源的地方品种,种皮颜色鲜黄,其大黄油菜的黄籽性状受1对隐性基因(Brsc1)控制,该基因被定位于白菜A9染色体上一段1.7 Mb的区间内。为了更好地利用这一黄籽资源,对Brsc1基因进一步精细定位。利用青海大黄油菜和褐籽白菜型油菜09A-126构建BC4及F2分离群体。利用白菜同源区段内已公布的SSR标记,同时利用该区段序列信息开发新的SSR引物,共获得6个与目标基因紧密连锁的标记(Br ID10711、Br A5~Br A9),其中Br A5与目标基因共分离,Br A9为一侧最近标记,它与目标基因之间的遗传图距为0.69 c M。至此,Brsc1基因进一步被限定于标记Y06和Br A9之间约1.2 Mb的区间内。利用本研究中获得的标记检测F2群体中3种类型单株,鉴定出一个共显性标记Br A8。将本研究中获得的SSR标记与前人研究结果进行整合,加密了Brsc1基因所在区间的标记密度。同时,特异片段与拟南芥基因组进行序列比对的结果表明,共有5个标记与拟南芥的第1染色体有较好的共线性关系,暗示Brsc1基因的同源基因可能位于拟南芥的第1染色体上。本研究中获得的标记将为Brsc1基因的克隆及利用Brsc1基因进行黄籽油菜的分子辅助育种提供有利条件。     

猪EIF2S3基因启动子的克隆、活性及转录调控元件分析

旨在初步分析猪EIF2S3基因的启动子活性以及转录调控元件。利用生物信息学分析、PCR扩增、基因克隆、细胞转染、双荧光素酶活性分析等方法,获得了EIF2S3基因启动子区域的序列特征,构建了不同片段长度的EIF2S3基因启动子区的双荧光素酶报告基因载体并分析了其荧光素酶活性,进而确定了EIF2S3基因的核心启动子区域以及关键的调控区域,最后还预测了关键调控区域的转录因子及其结合位点。结果表明,EIF2S3基因候选启动子区包含3个核心启动子以及2个Cp G岛;-706～+200 bp为EIF2S3基因的核心启动子区域,-706～-253 bp为EIF2S3基因启动子的关键调控区域,且发挥正向调节作用,而-1 563～-706 bp不存在任何对EIF2S3基因启动子活性有影响的调控元件; EIF2S3基因启动子的关键调控区域包含440个转录因子结合位点,且多个转录因子在此区域均有多个结合位点,如SP1、KLF4、Myo D1、Myo G、NFKB1。为进一步研究猪EIF2S3基因的表达机制奠定了基础。     

控制水稻品种Koshihikari抽穗期的数量性状位点

利用Koshihikari × Kasalath BILs群体及相应的Kasalath/Koshihikari CSSLs群体,在江苏南京和海南陵水两个环境下对抽穗期的QTL定位分析。结果表明,在两地重复检测到3个QTL,分别位于第3、6和8染色体上;在qHd-3和qHd-8位点,来自Koshihikari等位基因能够提早抽穗,在qHd-6位点,来自Koshihikari等位基因能够延迟抽穗;第3染色体qHd-3和第7染色体非加性QTL之间存在上位性互作,通过重组自交系和置换系相互验证发现,qHd-3 所在的标记区间与W008的Kasalath插入片段位置大体一致,qHd-8所在的标记区间与W023、W024的Kasalath插入片段相吻合,qHd-7-1所在的标记区间位于W20的Kasalath片段之内,表明确实存在这3个位点。同时还对Koshihikari × 桂朝2号RILs抽穗期的QTL定位分析,在南京和海南分别检测到3个加性抽穗期QTL,1对非加性抽穗期QTL存在互作。     

多小穗小麦品系88F2185抽穗期的染色体效应

采用中国春单体系列对多小穗小麦品系“88F2185”的抽穗期进行了遗传分析。 “88F2185”的早抽穗性状是其3B、 5B和7D染色体的效应。 其中, 7D染色体的效应最强, 5B染色体具早抽穗的新基因。 3B、 5B和7D F2群体中单体株与二体株比较的结果表明, 早抽穗基因是半合、 有效的。     

不同浓度IAA和GA对芒果MiNOL基因启动子活性的影响

为了探究不同浓度IAA和GA对Mi NOL启动子的影响及确定其主要活性部位,采用同源克隆的方法,以‘金煌’芒果叶片为材料,克隆得到2 057 bp的MiNOL启动子序列,根据PlantCARE网站预测的顺式作用元件的位置及分布,扩增出4个不同区段的MiNOL启动子：MiNOL-1 (2 057 bp)、MiNOL-2 (1 493 bp)、MiNOL-3 (960 bp)和MiNOL-4 (428 bp),构建含双荧光素酶报告基因的植物表达载体,对转化后的烟草,用不同浓度IAA和GA进行处理并检测活性。序列分析结果显示,该启动子含有TATA-box、CAAT-box等核心元件,CGTCA-motif、GARE-motif、TGA-element等激素调控元件,GT1-motif、ARE、LTR等环境相关响应元件,HD-Zip 3蛋白结合位点及一些未知功能元件,表明在芒果果实发育过程中该基因的表达可能会受到激素、光照、温度等因子的诱导。活性检测结果表明,当激素处理浓度为0时,活性随着启动子长度的增加而先上升后下降,MiNOL-3活性最高,为0.130,与其余区段差异显著,推测该启动子的活...     

水稻抽穗期数量性状基因的定位及遗传效应分析

本研究利用特早抽穗粳稻品种石狩白毛和籼稻品种明恢63杂交的F2分离群体共116株,构建了含88个共显性分子标记的连锁图谱,对水稻(Oryza sativA L．)抽穗期进行基因定位。利用2种分析软件MAPMAKER／QTL和QTLMapper进行分析,共检测到3个抽穗期的数量性状基因座(QTLs)。2个软件共同发现第7染色体上RM214与A5106标记区间内存在1个主效QTL Hd7a（Hd7c),来自明恢63的这个位点的等位基因可使抽穗期延迟。其余2个QTLs分别位于第7、9染色体上。同时检测到有5对位点间存在上位性作用,但相对贡献率较小,表明上位性效应也是影响抽穗期的遗传基础。     

猪STAB2基因启动子的克隆及转录活性分析

旨在克隆和分析猪STAB2基因启动子及其转录活性。利用基因克隆、双荧光素酶报告基因系统以及生物信息学分析等方法,克隆得到了STAB2基因转录起始位点上游1 997 bp的候选启动子序列并对其序列特征进行了分析,同时,构建了不同长度的5'端缺失的重组载体并利用双荧光素酶报告基因系统分析了其荧光素酶活性,进而确定了STAB2基因的核心启动子区域及关键调控区域,并对关键调控区域内的转录因子及其结合位点进行了分析。结果表明:STAB2基因的候选启动子区域内包含4个核心启动子和1个Cp G岛;-309--39 bp为STAB2基因的关键调控区域,-1 045--309 bp可能存在一个正向调控元件,而-1 506--1 045 bp可能存在一个负向调控元件; STAB2基因的关键调控区域内包含72个转录因子结合位点,部分转录因子在这一区域具有多个结合位点,如Arnt∶∶Ahr、ZNF354C、Klf4和KLF5,并且,转录因子结合位点之间也存在重合区。为进一步研究猪STAB2基因的表达调控机制以及其在调控猪抗病和肌肉品质中的功能提供了理论依据。     

应用高代育种株系中的剩余遗传变异定位水稻抽穗期QTL qHd5和qHd10

为了研究应用育种群体中的剩余遗传变异开展QTL定位的可行性,本研究利用高代育种株系‘大粒香’/‘Mizuhotigara’中的剩余遗传变异,采用QTL-seq对水稻抽穗期QTL进行检测,利用连锁分析对检测到的QTL进行验证。育种组合‘大粒香’/‘Mizuhotigara’的F5选种圃中的株系G1140的抽穗期表现为连续双峰分布,推测该株系内可能存在主效抽穗期基因的等位变异。从株系G1140中挑选4个单株分别自交得到4套F6群体,其中群体H2的抽穗期表现为连续的双峰分布。利用H2群体中抽穗极早和极晚单株的DNA分别构建DNA混池,采用QTL-seq进行抽穗期QTL定位,在第5染色体0～4.95 Mb和第10染色体16.64～18.27 Mb区间各检测到1个QTL,分别命名为qHd5和qHd10。利用H2群体采用连锁分析法对qHd5和qHd10进行验证,q Hd5的加性效应为2.3 d,增效等位基因来自‘大粒香’,贡献率为4.2%;qHd10的加性效应为3.3 d,增效等位基因来自‘Mizuhotigara’,贡献率为10.7%。本研究结果为作物QTL定位提供了新的思路。     

青稞hblt4.2基因的克隆及功能分析

根­据大麦blt14.2基因序列设计引物, 用青稞的DNA为模板扩增低温反应基因的全长序列, 命名为hblt14.2, 在GenBank登录号为EF514912。该基因含470 bp, 包括249 bp的开放阅读框、69 bp的5''非翻译区和152 bp的3''非翻译区, 编码82个氨基酸残基, 富含Gly、Ala、Leu和Val氨基酸, 与其他冷诱导基因编码蛋白具相似性。与大麦blt14.2基因具98.9%同源性, 所编码的蛋白存在2个氨基酸的差别。将hblt14.2基因连接CaMV35S启动子和NOS终止子后定向插入质粒pCAMBIA1301的多克隆位点中, 构建植物表达载体pCAMBIA-BI-hblt, 通过农杆菌介导转化烟草, 并对转基因烟草进行抗寒性检测。结果表明, 青稞hblt14.2基因与植物的抗寒性有一定关系。