大豆耐密植相关性状遗传调控机制研究进展

密植是提高大豆单产的重要技术措施之一,大豆耐密植性是大豆品种的基因型与环境共同作用的结果。影响大豆品种耐密植特性的生长性状主要是株型性状和抗倒伏性等,其中株型性状包括株高、分枝数、叶柄长度和叶片大小等。研究人员通过对不同遗传群体进行解析,获得了多个控制相关表型的QTL位点并提出相关的候选基因。迄今在soybase网站中汇集了238个控制株高性状的QTL和68个与株高相关的QTN,21个与分枝相关的QTL,106个与抗倒伏性或茎秆强度相关的QTL位点。本文综述了大豆耐密植性相关性状遗传调控机制研究进展,以促进大豆耐密植遗传调控研究,为耐密植品种的分子设计育种提供参考。     

春小麦主要籽粒性状的全基因组关联分析

为挖掘控制春小麦主要籽粒性状的关联SNP及候选基因,以国外引进品种、新疆地方品种、新疆自育品种共298份春小麦品种为材料,利用小麦55K SNP芯片,对5个环境下小麦千粒重、粒长、粒宽3个主要籽粒性状进行基于Q+K混合线性模型(mixed linear model,MLM)的全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。结果表明,供试小麦品种的3个主要籽粒性状在5个环境下的变异系数为3.89%~19.77%,其中粒宽的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。不同环境中,新疆育成品种的3个主要籽粒性状的平均值均最高,而新疆地方品种的3个籽粒性状的平均值均最低。GWAS结果表明,共检测到84个与小麦主要籽粒性状显著关联的稳定SNP位点,它们分布在小麦的21条染色体上,单个SNP位点可解释3.74%~11.18%的表型变异。在1B、2B、3B、4B、5A、5D染色体上检测到6个同时关联多个籽粒性状的稳定位点。对84个SNP位点进行候选基因筛选,筛选到6个可能与小麦主要籽粒性状相关的候选基因,可作为小麦籽粒研究的重要基因。     

337份小麦品种籽粒相关性状的全基因组关联分析

小麦籽粒大小和形态是决定产量的主要因素之一,挖掘籽粒相关性状的关联位点,筛选相关候选基因为提高小麦产量奠定了重要基础。本研究以337份小麦品种作为研究对象,利用Q+K混合线性模型(MLM)在3个环境(E1:2020年陕西杨凌;E2:2020年陕西斗口;E3:2021年陕西杨凌)下对小麦的千粒重、粒长、粒宽以及籽粒长宽比4个性状进行了全基因组关联分析(GWAS)。在3种环境中,不同小麦品种的4个籽粒性状都表现出了广泛的表型差异,变异系数为5.31%～14.76%,其中粒长的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。GWAS结果表明,49个显著SNP位点至少在2个环境中被检测到,分布在除1B、4A和7D外的染色体上,解释了3.36%～12.73%的表型变异。检测到一因多效位点31个,在5A染色体上检测到3个环境下与3个籽粒性状(千粒重、粒长、粒宽)稳定相关的位点,表型贡献率为3.51%～7.74%。对稳定关联的SNP位点上下游各200 kb的物理区间内进行候选基因挖掘,筛选到5个(TraesCS2B01G225400、TraesCS4D01G016900、TraesCS5A01G454100、T...     

基于高效SNP芯片的小麦产量相关性状全基因组关联分析

挖掘小麦产量相关性状的稳定关联位点，为相关基因克隆和分子标记辅助选择提供理论依据。本研究以248个中国北部冬麦区育成品种为材料，利用自主研发的Affymetrix BAAFS Wheat 90K SNP芯片对株高、穗长、小穗数、穗粒数、有效分蘖数、粒长、粒宽和千粒重共8个产量相关性状进行全基因组关联分析。共检测到158个与8个性状显著关联(P≤0.00001)的SNP位点，其中45个位点至少在两个环境中稳定表达，解释平均表型变异的3.60%~10.51%。在这45个位点中，有8个稳定关联位点与以往的研究结果一致；37个为新发现稳定位点，其中3个与株高稳定关联的位点，分布在7D染色体上，解释表型变异的3.60%~4.39%；9个与穗长稳定关联的位点，分别分布在1D、3A、5B和7D染色体上，解释表型变异的5.61%~8.42%；1个与穗粒数稳定关联的位点，分布在7D染色体上，解释表型变异的6.06%~7.22%；8个与有效分蘖数稳定关联的位点，分布在1B染色体上，解释表型变异的6.33%~8.73%；6个与粒长稳定关联的位点，分别分布在2A和5B染色体上，解释表型变异的5.45%~6.62%；7个与粒宽稳定关联的位点，分别分布在4B和5A染色体上，解释表型变异的6.90%~10.51%；3个与千粒重稳定关联的位点，分布在3A染色体上，解释表型变异的7.05%~7.69%；对稳定位点进行候选基因分析，筛选到45个候选基因，其中有功能注释的基因41个，其中4个位于基因内。     

全基因组关联分析定位水稻分蘖角度QTL

【目的】水稻分蘖角度是影响水稻产量的关键农艺性状,挖掘水稻分蘖角度QTL（基因）及其优势单倍型,有助于构建水稻理想株型。【方法】以333份来自水稻3K资源的核心种质为研究材料,于2020年和2022年分别在湖南农业大学耘园基地和春华基地种植,在抽穗期测量分蘖角度,结合基因型,利用TASSEL 5.2的MLM模型进行全基因组关联分析。【结果】共检测到6个分蘖角度QTL位点,分布在水稻2、5、6、9和12号染色体上,分别命名为qTA2、qTA5、qTA6.1、qTA6.2、qTA9和q TA12,这些QTL的表型贡献率为6.23%～16.22%。除了qTA9与分蘖角度主效QTLTAC1共定位外,其余5个QTL均为新的位点。进一步对5个QTL位点进行候选基因分析,初步筛选到qTA2和qTA6.1的候选基因别为Os02g0817900和Os06g0682800,候选基因Os02g0817900编码水稻细胞色素P450家族蛋白,候选基因Os06g0682800编码锌指结构域蛋白。【结论】本研究挖掘到新的水稻分蘖角度相关位点并对候选基因进行了分析,为分蘖角度新QTL（基因）的克隆以及分蘖角度的遗传...     

陆地棉自然群体纤维强度性状的全基因组关联分析

纤维强度是衡量棉花纤维品质的重要指标之一。了解棉纤维强度形成的遗传基础对棉花纤维品质的遗传改良具有重要的指导意义。本研究利用83份纤维强度差异显著的陆地棉材料，采用广义线性模型（General linear model, GLM），对5个环境的纤维强度及最佳线性无偏估计值（Best linear unbiased prediction，BLUP）进行全基因组关联分析（Genome-wide association study，GWAS）。结果表明，各环境纤维强度基本符合正态分布，且存在丰富的变异，变异系数为5.55%～8.44%，广义遗传力达到88.67%。GWAS共检测到19个稳定的显著关联SNP位点，分布在A01、A06、D05、D08、D10、D11和D13等7条染色体上，合并为9个数量性状位点（Quantitative trait locus， QTL）区间，其中4个QTL区间与前人定位的QTL区间重叠，其它5个QTL区间是本研究新发现的控制纤维强度性状的稳定位点。根据区间内基因的表达模式及功能注释，共筛选出4个可能与纤维强度相关的候选基因。本研究通过对棉花纤维强度进行全基因组关联分析，为棉花纤维品质性状的分子遗传改良奠定了基础。     

基于MAGIC群体的水稻镉含量全基因组关联分析

【目的】基于水稻MAGIC-Hei(Multi-parent advanced generation inter-cross)群体,在多环境下挖掘镉含量相关新位点/基因,并筛选含有低镉等位基因的优良株系,为选育低镉积累品种提供新的基因和种质资源。【方法】将由8个亲本衍生的MAGIC群体分别于2017、2018、2019和2020年度种植于湖南长沙并开展稻米镉含量表型测试分析。利用GBS(genotyping by sequencing)简化基因组测序获得基因型数据,对稻米镉含量开展全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS),发掘QTL位点,解析其遗传机制。【结果】检测到了14个镉积累相关的QTL位点,除了第8染色体之外,其他11条染色体上均有分布。其中6个位点与已报道基因一致,8个为新发现位点。另外,这8个位点分布在第2、4、7、9和12染色体上,均可以在两个及以上环境中检测到,效应较为稳定,可用于下一步精细定位及功能研究。结合基因注释和基因表达分析结果,推测LOC_Os02g37160、LOC_Os02g49560、LOC_Os04g39010和LOC_Os06g46310为镉含量相关位点候选基因,这些基因与重金属转运和积累等功能相关。另外,我们筛选到10个携带有利等位基因的优良株系,可用于低镉积累水稻材料的创制。【结论】发掘了8个水稻镉积累相关性状的QTL位点和低镉优异材料,对于镉积累相关遗传研究和利用分子标记辅助选育低镉积累品种具有一定意义。     

干旱胁迫对中亚大麦农艺性状的影响及其相关基因定位

干旱是影响大麦产量的主要非生物胁迫之一。挖掘大麦干旱响应基因,有利于大麦耐旱品种的改良。本研究以167份中亚大麦品种为材料,测定正常灌水(出苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期各灌水1次)、灌水2次(出苗期、孕穗期各灌水1次)以及灌水1次(出苗期灌水1次)处理下大麦的株高、穗长、单株穗数和主穗小穗数,结合群体分子信息,对这4个性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,167份中亚大麦没有明显的地理亚群。全基因组关联分析共鉴定到8个与性状关联的位点,筛选到17个与大麦抗旱性相关的潜在候选基因,其中,调控大麦株高、穗长、主穗小穗数和单株穗数的候选基因分别有7、4、4和2个。同时,对耐旱系数(drought tolerance index,DI)进行GWAS关联分析,鉴定到7个与大麦耐旱相关的QTL,分布在1H、4H、5H和7H染色体上,存在96个潜在候选基因。该研究为后期大麦分子育种和抗旱功能基因克隆提供了基础数据。     

玉米雄穗分枝数主效QTL qTBN7定位分析

染色体片段导入系群体作为次级作图群体,其遗传背景上仅有1～2个染色体片段来源于供体亲本,是精细定位控制复杂数量性状位点的理想材料。以掖478为遗传背景、齐319为供体亲本的染色体片段导入系CL103为父本,与背景亲本回交并自交构建含955个单株的F_2分离群体,对控制玉米雄穗分枝数的主效QTL开展精细定位。结果表明,2017年北京昌平环境下,两个亲本雄穗分枝差异数达极显著水平,CL103平均雄穗分枝数为24.30,掖478平均雄穗分枝数为18.20,F_2群体平均雄穗分枝数为22.03。参考B73RefGen_v3,利用完备区间作图法将qTBN7精细定位在第7染色体物理位置110 088 645～110 160 101 bp区域内,LOD值为25.06,解释11.47%的表型变异,该区间包含14个候选基因,包括已报道的控制玉米雄穗分枝数的基因ramosa1(ra1)。     

基于Overview和物理图谱的大豆株高性状候选基因挖掘

为更加准确地挖掘大豆株高性状候选基因,本研究利用已有研究中与大豆株高性状相关的249个QTL位点,以大豆基因组物理图谱为背景进行整合,并通过Overview分析得到32个重演性较好的置信区间,分布在大豆D1b、N、C1、A1、C2、M、K、O、B1、F、J、D2、G和L连锁群上,其中D1b、A1、C2、M、F、L连锁群的重演性较好的置信区间较多。对候选区段进行基因注释,分析得出植物激素信号转导通路(ID:Ko04075)可能为大豆株高调控的主要通路,该通路与植物细胞增大、分化、茎生长、休眠、果实成熟和抗逆性等植物生理过程紧密相关。通路中13个候选基因与大豆株高性状相关,9个基因被注释为编码生长素响应蛋白,3个基因被注释为编码脱落酸相关蛋白,1个基因为GH3生长素响应启动子。本研究为挖掘大豆株型性状候选基因、构建大豆理想株型和促进分子辅助育种提供新思路。     

不同的光照萎凋时间对铁观音风味组分影响

光照作为重要外源信号因子参与调控乌龙茶品质特征形成。为了系统研究不同光照时间的日光萎凋对乌龙茶风味组分的影响,以铁观音鲜叶为供试材料,分析测定 5 个不同时间（0、15、30、60、120 min）日光萎凋处理制成铁观音毛茶的儿茶素、香气组分和感官品质。结果表明,乌龙茶加工过程中香气积累和儿茶素降解与日光萎凋时间延长不存在持续线性正相关关系,适度日光萎凋有利于促进清香型铁观音品质特征形成;与日光萎凋20 min 处理相比,日光萎凋 15 min 处理制成铁观音毛茶中呈花果香气味的 α-法呢烯和橙花叔醇的相对含量分别提高了 4.4%和 6.8%,与全程无光萎凋处理相比,日光萎凋 15 min 和 30 min 处理的毛茶非酯型和酯型儿茶素组分含量降低明显,下降幅度分别达到 7.26%~19.77%和 14.36%~30.09%,日光萎凋 60 min 和 120 min 叶片过度光胁迫产生红褐变,毛茶综合品质表现较差。     

植物异源多倍体中特定染色体组的剥离与重建

由于异源多倍体物种的进化时间久远,难以知晓确切的二倍体亲本,现在推测的自然界现存二倍体种又经历过独立的演化,因此,通过特定的实验方法从天然的异源多倍体物种中剥离出特定染色体组并重建异源多倍体的基本种,将为研究异源多倍化过程中祖先基因组的遗传与互作提供独特的材料。现已通过不同的杂交策略,从异源六倍体普通小麦和异源四倍体种甘蓝型油菜中成功重建它们的一个基本种。例如以人工合成的芸薹属异源六倍体（如埃塞俄比亚芥与白菜杂交的AA.BBCC)为桥梁,其中的C染色体组被选择性的丢失后产生的芥菜型油菜（AA.BB）与埃塞俄比亚芥杂交形成的杂种（BBAC）自交后便可重建黑芥(BB)祖先种;将四倍体与二倍体种之一杂交后形成的同源异源六倍体（如AAAACC）连续自交,使处于同源四倍体状态的染色体组（A）快速丢失而重建另一个二倍体基本种（CC）。     

Structure-Activity Relationships of the Bioactive Thiazinoquinone Marine Natural Products Thiaplidiaquinones A and B

In an effort to more accurately define the mechanism of cell death and to establish structure-activity relationship requirements for the marine meroterpenoid alkaloids thiaplidiaquinones A and B, we have evaluated not only the natural products but also dioxothiazine regioisomers and two precursor quinones in a range of bioassays. While the natural products were found to be weak inducers of ROS in Jurkat cells, the dioxothiazine regioisomer of thiaplidiaquinone A and a synthetic precursor to thiaplidiaquinone B were found to be moderately potent inducers. Intriguingly, and in contrast to previous reports, the mechanism of Jurkat cell death (necrosis vs. apoptosis) was found to be dependent upon the positioning of one of the geranyl sidechains in the compounds with thiaplidiaquinone A and its dioxothiazine regioisomer causing death dominantly by necrosis, while thiaplidiaquinone B and its dioxothiazine isomer caused cell death via apoptosis. The dioxothiazine regioisomer of thiaplidiaquinone A exhibited more potent in vitro antiproliferative activity against human tumor cells, with NCI sub-panel selectivity towards melanoma cell lines. The non-natural dioxothiazine regioisomers were also more active in antiplasmodial and anti-farnesyltransferase assays than their natural product counterparts. The results highlight the important role that natural product total synthesis can play in not only helping understand the structural basis of biological activity of natural products, but also the discovery of new bioactive scaffolds.     

盐旱交叉胁迫对花生生长发育和生理特性的影响

为了探究盐旱交叉胁迫对花生生长发育的影响,以抗旱不耐盐花生品种花育22和抗旱耐盐花生品种花育25为试验材料,通过防雨棚盆栽试验研究了干旱、盐、盐+干旱、干旱后复水+盐等4种胁迫对花生产量、农艺性状、生物量、叶绿素SPAD值、丙二醛含量、活性氧清除能力及渗透调节物质含量的影响。结果显示：各胁迫处理均显著抑制了两个花生品种植株的生长和荚果产量,其中,盐胁迫对花育22生长的影响大于干旱胁迫;盐+旱胁迫下,两个花生品种受伤害程度最大,产量最低。与单一盐胁迫相比,干旱预处理提高了盐胁迫后期花生超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性,增强了植株活性氧清除能力,降低了叶片丙二醛含量,从而缓解盐胁迫对膜系统的过氧化伤害,提高了叶绿素含量,促进了植株生长,增加了干物质积累,最终提高盐胁迫下花生产量。另外,与单一盐或干旱胁迫相比,盐+旱胁迫对花育22和花育25的伤害均加重,而干旱预处理有利于2个品种在盐胁迫下活性氧代谢和光合色素的提高,促进植株的生长,提高植株对盐胁迫的交叉适应能力,从而缓解盐胁迫对花生植株的抑制作用。      

Carotenoids from Marine Microalgae: A Valuable Natural Source for the Prevention of Chronic Diseases

Epidemiological studies have shown a relation between antioxidants and the prevention of several chronic diseases. Microalgae are a potential novel source of bioactive molecules, including a wide range of different carotenoids that can be used as nutraceuticals, food supplements and novel food products. The objective of this review is (i) to update the research that has been carried out on the most known carotenoids produced by marine microalgae, including reporting on their high potentialities to produce other less known important compounds; (ii) to compile the work that has been done in order to establish some relationship between carotenoids and oxidative protection and treatment; (iii) to summarize the association of oxidative stress and the various reactive species including free radicals with several human diseases; and (iv) to provide evidence of the potential of carotenoids from marine microalgae to be used as therapeutics to treat or prevent these oxidative stress-related diseases.     

A Marine λ-Oligocarrageenan Inhibits Migratory and Invasive Ability of MDA-MB-231 Human Breast Cancer Cells through Actions on Heparanase Metabolism and MMP-14/MMP-2 Axis

Sugar-based molecules such as heparins or natural heparan sulfate polysaccharides have been developed and widely studied for controlling heparanase (HPSE) enzymatic activity, a key player in extracellular matrix remodelling during cancer pathogenesis. However, non-enzymatic functions of HPSE have also been described in tumour mechanisms. Given their versatile properties, we hypothesized that sugar-based inhibitors may interfere with enzymatic but also non-enzymatic HPSE activities. In this work, we assessed the effects of an original marine λ-carrageenan derived oligosaccharide (λ-CO) we previously described, along with those of its native counterpart and heparins, on cell viability, proliferation, migration, and invasion of MDA-MB-231 breast cancer cells but also of sh-MDA-MB-231 cells, in which the expression of HPSE was selectively downregulated. We observed no cytotoxic and no anti-proliferative effects of our compounds but surprisingly λ-CO was the most efficient to reduce cell migration and invasion compared with heparins, and in a HPSE-dependent manner. We provided evidence that λ-CO tightly controlled a HPSE/MMP-14/MMP-2 axis, leading to reduced MMP-2 activity. Altogether, this study highlights λ-CO as a potent HPSE “modulator” capable of reducing not only the enzymatic activity of HPSE but also the functions controlled by the HPSE levels.     

湖北省典型花生种植区土壤中黄曲霉菌分布及产毒力研究

为掌握湖北省花生种植区土壤中黄曲霉菌的分布和产毒特征,从罗田、红安、钟祥、襄阳四个典型花生种植区采集土壤样品40份,并进行黄曲霉菌分离、鉴定和产毒力研究。研究结果表明:湖北省不同花生种植区共分离鉴定到黄曲霉菌51株,土壤中黄曲霉菌落数为127.5cfu/g。不同种植区土壤中黄曲霉菌分布存在显著差异,钟祥土壤中黄曲霉菌落数最高,罗田最低;鉴定获得黄曲霉菌株中产毒菌株占96%,产毒量范围0～227.81μg/L,不产毒菌株占4%;产毒菌株分为只产AFB_1、产AFB_1+AFB_2、产AFB_1+AFB_2+AFG_1和产AFB_1+AFB_2+AFG_1+AFG_2毒素4种类型,其中以产AFB_1+AFB_2的菌株占比最高,为65%;不同种植区黄曲霉菌株产毒力研究发现,钟祥每克土壤中黄曲霉菌产AFB_1的量最高,达11 679.70μg/L。本研究可为湖北花生黄曲霉毒素污染预警和防控提供理论依据。     

2个荔枝品种胚性愈伤组织诱导体胚发生过程的细胞学观察

以’新球蜜荔’和’大丁香’2个荔枝品种胚性愈伤组织为材料,利用石蜡切片技术研究了’新球蜜荔’和’大丁香’接种在TD(MS+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L TDZ+0.1 g/L肌醇+0.4 g/L水解乳蛋白(LH)+100 m L/L椰汁+60 g/L蔗糖+10 g/L琼脂)培养基(XQTD和DDXTD)与’新球蜜荔’接种在TX(MS+0.1 mg/L NAA+5 mg/L ZT+0.1 g/L肌醇+0.4 g/L水解乳蛋白(LH)+100 ml/L椰汁+60 g/L蔗糖+10 g/L琼脂)培养基(XQTX)上各培养物体胚发生过程中细胞学变化。结果显示:XQTD从6 d开始变褐,9 d时观察到球状凸起,石蜡切片中观察到球形胚结构,12~21 d时观察到球形胚、心形胚和鱼雷形胚等不同形态体胚;而DDXTD从9 d开始逐渐变褐,15~21 d时石蜡切片中能看到少量的球形胚和心形胚。XQTX在第12 d时观察到有完整原形成层的球形胚,21 d时石蜡切片中观察到子叶形胚。2个荔枝品种的体胚发生过程中都观察到内起源和外起源两种起源方式,体胚发生均为单细胞起源,都经历了球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚等相似的发育过程。     

Buckwheat Seed Milling Fractions: Description, Macronutrient Composition and Dietary Fibre

The structure of the mature buckwheat achene and groat is discussed in relation to milling fractions and nutritional composition. Whole groats contain 55% starch, 12% protein, 4% lipid, 2% soluble carbohydrates, 7% total dietary fiber (TDF), 2% ash, and 18% other components (organic acids, phenolic compounds, tannins, phosphorylated sugars, nucleotides and nucleic acids, unknown compounds). The composition of the milling fractions reflects the relative abundance of seed tissues. Starch is concentrated in the central endosperm. Protein, oil, soluble carbohydrates and minerals are concentrated in the embryo. Commercial «Fancy» flour, a light-coloured flour, is mostly central endosperm and contains 75% starch, 6% protein, 1% lipid, 1% soluble carbohydrates, 3% TDF, 1% ash, and 13% other components. Although the embryo traverses the central endosperm, during milling parts of the embryo separate with the aleurone and seed coat in the bran fraction. Bran, with little central endosperm, contains 18% starch, 36% protein, 11% lipid, 6% soluble carbohydrates, 15% TDF, 7% ash, and 7% other components. Buckwheat bran also is a rich source of TDF and soluble dietary fibre (SDF), particularly bran with hull fragments (40% TDF of which 25% is SDF), while bran without hull fragments has 16% TDF of which 75% is SDF.     

Bioactive Marine Drugs and Marine Biomaterials for Brain Diseases

Marine invertebrates produce a plethora of bioactive compounds, which serve as inspiration for marine biotechnology, particularly in drug discovery programs and biomaterials development. This review aims to summarize the potential of drugs derived from marine invertebrates in the field of neuroscience. Therefore, some examples of neuroprotective drugs and neurotoxins will be discussed. Their role in neuroscience research and development of new therapies targeting the central nervous system will be addressed, with particular focus on neuroinflammation and neurodegeneration. In addition, the neuronal growth promoted by marine drugs, as well as the recent advances in neural tissue engineering, will be highlighted.