不同水分环境下玉米叶形相关性状与SSR标记的关联分析

玉米的叶形结构与其抗旱性紧密相关,挖掘不同水分环境下调控玉米叶形相关性状的显著关联分子标记位点,可为揭示玉米叶形结构的分子遗传机理、克隆相关调控基因并进行抗旱理想株型育种提供参考。本研究在不同水分环境下分析187份玉米自交系叶长、叶宽、叶夹角、叶向值、叶面积、叶形系数及叶片卷曲度等7个叶形相关性状的变化,采用SSR标记对这些材料进行全基因组扫描并分析其遗传多样性,采用一般线性模型(GLM)寻找不同水分环境下与玉米7个叶形相关性状关联的分子标记。结果表明:1)干旱环境下187份玉米自交系的叶长、叶宽、叶夹角、叶面积均显著降低,而叶向值、叶形系数及叶片卷曲度均明显升高,且干旱环境下这7个叶形相关性状的变异比率为30.53%～198.31%。2)145对SSR标记共检测出652个等位变异,变异范围在2～13个;多态性信息量(PIC)变异范围为0.201～0.966,平均0.478。采用UPGMA聚类及群体遗传结构分析均将供试材料分为旅大红骨(LRC)、唐四平头(TSPT)、兰卡斯特(Lan)、P及瑞德(Reid)等5大类群。3)采用GLM模型,在不同水分环境下共检测到15个SSR标记与玉米的7个叶形相关性状在P0.01水平下关联,各标记对表型的解释率为2.25%～27.30%,72.97%的标记可在干旱环境下被检测到;其中umc1124、umc2363、umc2214、umc1742、phi331888、umc1378、bnlg1863、umc2134和umc1345标记同时与不同水分环境下的多个叶形相关性状连锁,表现出明显的"一因多效"现象。这些研究结果将为玉米叶形结构的遗传改良及抗旱理想株型分子标记辅助选择育种提供参考。     

玉米穗上叶夹角和叶间距的QTL定位

玉米(Zea mays L.)的叶夹角和叶间距是玉米株型的两个重要性状,不同株型通过影响群体冠层内的光分布状况和群体的光能利用而影响产量。为了解玉米叶夹角和叶间距的遗传机制,利用紧凑型玉米自交系CY5和平展型玉米自交系YL106组配构建的F2世代为作图群体,构建具有212个SSR标记的遗传连锁图谱,图谱总长度为1 153.39 cM,标记平均间距5.44 cM。利用144个F2∶3家系在3个环境下的表型值,结合已构建的遗传连锁图谱,采用完备区间作图法,对穗上叶夹角和穗上叶间距进行基因定位。结果表明,在单环境分析中,共检测出22个QTL,叶夹角和叶间距分别检测到10和12个QTL,其中西南大学玉米研究所歇马试验基地(简称XM)检测到9个,北碚试验基地(简称BB)检测到8个,合川试验基地(简称HC)检测到5个;在多环境联合分析中,共检测出11个QTL,分别位于1、3、5和7号染色体上,其中叶夹角检测到5个,位于1、3和5号染色体上,叶间距检测到6个,位于1和7号染色体上;在单环境和多环境中同时检测到的一致性QTL有3个,分别是穗上二叶夹角(qSecLA1a)、穗上三叶夹角(qThiLA1a)和穗上三叶间距(qThiLS7),其中在单环境中qSecLA1a位于1号染色体bnlg1803～bnlg1007,分别解释表型变异率26.99%和18.51%,qThiLA1a位于1号染色体bnlg1803～bnlg1007,分别解释表型变异率24.14%和22.00%,qThiLS7位于7号染色体bnlg1305～umc1787,分别解释表型变异率13.77%和9.96%;以上3个QTL在多环境联合分析中的贡献率分别为29.10%、31.86%和11.20%。因此,qSecLA1a、qThiLA1a和qThiLS7 3个位点在不同环境中可稳定表达。本研究结果可为玉米叶夹角和叶间距的遗传改良和分子标记辅助育种提供参考资料。     

玉米叶夹角和叶向值的QTL定位

叶夹角和叶向值是评价玉米株型的重要指标。本研究以甜玉米自交系组合T14×T4的F2为作图群体,构建了包含192个SSR标记位点的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1260cM,平均图距6.56cM。通过测定F2、F2:3家系的叶夹角和叶向值,应用复合区间作图法在两个世代中共检测到26个QTL,其中14个与叶夹角相关的QTL,分别位于第2、5、6、7和8染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.3%～26.2%;12个与叶向值相关的QTL,分布于第1、2、3、7和10染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.1%～20.7%。在第2、3、5染色体上分别检测到1、1、2个同时在F2、F2:3家系都稳定表达的QTL,分别落在区间bnlg1329～bnlg1613、umc1148～umc2275和umc1097～umc1692,可作为相关数量性状基因的候选基因。发现1个同时控制叶夹角和叶向值性状的QTL,位于第2染色体上的bnlg1017-umc2129区间,对两性状的表型贡献率分别为10.8%和10.6%。本研究的结果有望为玉米耐密型育种及分子辅助选择育种提供一定的理论依据。     

适于玉米杂交种纯度鉴定的SSR核心引物的确定

为了确定一套适于玉米杂交种纯度鉴定的核心SSR引物,利用10个SSR引物对420份已知玉米(Zea mays)杂交种进行DNA指纹分析。综合考虑多态性和杂合率两个指标,确定bnlg161和bnlg1450为玉米杂交种纯度鉴定的首选核心引物,利用这两个引物进行筛选,412个品种(占98%)能够找到具有杂合带型的鉴定引物,确定5个引物bnlg439、bnlg125、umc2105、umc1705和bnlg1792为玉米杂交种纯度鉴定的备选核心引物。研究了纯度鉴定所用特异引物的选择,将特异引物分为两类:第一类是利用单个引物检测,某品种的基因型仅出现1次,将该引物作为该品种在特定品种范围内的特异引物,在420个品种中,累计29个品种具有第一类特异引物,其中umc1705和bnlg1450作为特异引物的次数最多,均为8个,phi072和phi065没有作为特异引物;第二类是根据引物基因频率表,将预测基因型频率低于2.40E-03(即1/420)的基因型作为特异基因型,除了phi072和bnlg161外,其它8个引物均可能成为具有特定基因型品种的第二类特异引物。利用推荐的7个纯度鉴定用核心引物可进一步筛选每个玉米杂交种的双亲互补型引物,建立了已知玉米杂交种的纯度鉴定DNA指纹图谱。     

适于玉米杂交种纯度鉴定的SSR核心引物的确定及纯度鉴定图谱绘制

为了确定一套适于玉米杂交种纯度鉴定的核心SSR引物，利用10个SSR引物对420份已知玉米杂交种进行DNA指纹分析。综合考虑多态性和杂合率两个指标，确定bnlg161和bnlg1450为玉米杂交种纯度鉴定的首选核心引物，利用这两个引物进行筛选，412个品种（占98%）能够找到具有杂合带型的鉴定引物；确定bnlg439、bnlg125、umc2105、umc1705、bnlg1792这5个引物为玉米杂交种纯度鉴定的备选核心引物；phi072、bnlg162和phi065因多态性或杂合率低，不推荐作为玉米纯度鉴定用引物。研究了纯度鉴定用特异引物的选择问题，并确定了部分品种的纯度鉴定用特异引物。基于以上研究结果，进一步筛选玉米杂交种的双亲互补型引物，建立已知玉米杂交种的纯度鉴定DNA指纹图谱。此外，对玉米杂交种纯度鉴定用核心引物及特异引物的选择标准进行了探讨。     

基于一致性QTL区段四川小麦地方品种产量和品质相关性状的遗传分析

普通小麦(Triticum aestivum)地方品种具备了对当地自然生态条件的较强适应性和与之相对应的生产潜力.因此,从地方小麦品种中挖掘产量、品质、抗病虫及耐逆等优良基因资源,扩大当前小麦育种亲本的遗传基础,历来受到小麦遗传育种学家的高度重视.本研究通过对64个四川小麦地方品种进行了2年3个环境的表型精准鉴定,并利用231个小麦产量与品质相关性状的一致性QTL区段中的SSR标记,通过关联分析揭示四川地方品种产量和品质相关性状的遗传特征.表型鉴定结果显示,这些地方小麦品种具有多花多粒、分蘖能力强、成穗率高等特性,总体上属于中筋或弱筋小麦,且有效分蘖数、株高、小穗密度、穗长、可育小穗数、沉降值等性状遗传力较高,达50％以上.关联分析鉴定出18个多环境下稳定表达的SSR位点,与产量和品质性状极显著关联,其中1个(Xgwm372)同时与产量性状和品质性状关联,4个(Xwmc112,Xcfd5,Xwmc317和Xgwm372)最为稳定,3个(Xcfd5,Xgwm328和Xbarc181)关联到新的产量性状.相关分析表明,穗长与小穗密度呈极显著负相关,且有2个共同关联标记(Xgwm328和Xcfd5).还鉴定出2A染色体上的Xgwm448-Xgwm328-Xgwm3 72区段(8.0 cM)在多环境下与穗长显著关联.上述SSR标记位点和区段为通过分子标记辅助选择手段利用和发掘四川小麦地方品种产量和品质优异相关基因或区段提供理论指导.     

玉米强优势组合7个主要穗部性状在3种环境下的QTL分析

玉米产量是遗传基础复杂的数量性状。利用玉米(Zea mays L.)单交种烟单 14 号杂交组合的 F1(Mo17×黄早四)自交后形成的 191 个 F2单株作为构图群体,构建了由扩增片段长度多态性(AFLP)和简单重复序列(SSR)两种标记组成的遗传图谱。F2继续自交衍生的 184 个相应 F2∶3家系用于玉米 7 个穗部性状表型的田间鉴定。采用以混合线性模型为理论基础的复合区间作图法和配套软件 QTLmapper/V2.0,在 3个环境下共检测到 76 个穗部性状的数量性状基因座(QTL)。其中穗粒重、穗重、出籽率、穗长、秃尖长、穗粗和轴粗的 QTL 数目分别为 8、8、11、10、9、10 和 20 个。大多 QTL 仅在单一环境下被检测到,单个 QTL解释的表型变异率很低,仅有 5 个 QTL 的加性效应贡献率大于 10%,绝大多数 QTL 显性效应贡献率小于 1%。基因作用方式 29%的 QTL 为加性,47%为部分显性,11%为显性,13%为超显性。控制玉米穗部性状的 QTL 在染色体间分布不均匀,且呈现成簇分布、毗邻分布等特征。各个 QTL 位点上起增效和减效作用的等位基因在双亲间分布不均匀,两个亲本均可以提供增效或减效等位基因。本研究结果对于玉米高产分子育种中分子标记辅助选择(MAS)和亲本选配等问题具有启发和指导作用。     

氮胁迫与非胁迫条件下玉米叶形相关性状的QTL分析

【目的】叶片是植物光合作用的重要器官,也是蒸腾作用和抗逆的主要器官。在施氮 (N+) 与不施氮 (N–) 条件下鉴定玉米叶片相关性状的QTL,为高光效玉米新品种选育提供重要的理论依据。【方法】利用玉米骨干系综3为供体,许178为受体,通过杂交、回交和分子标记辅助选择的方法,构建了一套以许178为背景的综3单片段代换系 (SSSLs) 群体,其中包含160个单片段代换系。以这套SSSLs以及许178为材料,在施氮和不施氮条件下,通过一年三点 (贵州贵阳、德江和云南罗平) 的表型评价,利用复合区间作图法对叶面积、叶绿素含量和穗下绿叶数3个叶片相关性状进行QTL定位。【结果】在基因组范围内,两种氮处理条件下共检测到42个主要叶片相关性状QTLs,分布于10条染色体上。N+条件下,在3个地点共检测出8个叶面积的QTLs,5个穗下绿叶数的QTLs,8个叶绿素QTLs。其中,qLAI1b在3个环境中同时被检测到;qLAI1b在德江、贵阳和罗平点对叶面积的贡献率分别为14.41%、14.47%和16.38%,来自于综3的等位基因起增效作用。同时,穗下绿叶数QTL (qLN7a和qLN7b) 在3个环境中均被检测到。在氮胁迫 (N–) 条件下,3个环境中共检测出9个叶面积QTLs,7个穗下绿叶数QTLs,8个叶绿素QTLs;其中,位于bin3.08的叶面积QTL qLAI3b,片段大小为120.48 cM,在德江、贵阳和罗平的贡献率分别为20.4%、12.8%和13.2%,来自于许178的等位基因起增效作用;玉米穗下绿叶数QTL,位于bin9.01区的穗下绿叶数QTL qLN9 (umc1957～umc1867～umc2078),片段大小为62.7 cM。位于bin4.08的叶绿素含量QTL qCHL4a,片段大小为18.69 cM,在德江、贵阳和罗平点对叶绿素含量的贡献率分别为17.6%、10.6%和11.4%,且来自于亲本综3的等位基因起减效作用。【结论】不同氮素处理下,检测出一些共有的玉米氮响应的主效 QTLs,如qLAI3b (umc1844～umc1320～bnlg1182)、qLN7a (umc1642～umc2160～umc1929)、qLN7b (phi328175)。这些区段可能在玉米氮素吸收、转运和利用过程中起重要作用,可作为下一步精细定位和图位克隆玉米叶片相关基因的重要候选区域。     

金针菇种质资源5个农艺性状与SSR标记的关联分析

金针菇(Flammulina velutipes)是一种重要的商业化栽培食用菌,为挖掘控制金针菇重要农艺性状的基因组区段,本研究以90份金针菇种质资源为实验材料,测定其原基期、菌柄直径、菌柄长度、菌盖直径和单瓶产量5个农艺性状,利用全基因组序列开发的95份多态简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记对供试材料进行基因组扫描,在分析实验材料的群体结构和连锁不平衡基础上,采用一般线性模型方法对5个农艺性状进行关联分析。结果表明,各供试材料的5个农艺性状均有极显著差异。95份多态SSR标记共检测到582个等位变异,平均每个位点的等位变异数为6.13个。标记多态信息含量(polymorphism information content,PIC)变化范围为0.204~0.818,平均为0.542。群体遗传结构分析将供试材料分为8个亚群体,群体内SSR位点间存在较高的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),不平衡程度D’值大于0.5的组合数占总组合数的33.01%。关联分析检测出28个标记与5个性状显著相关,其中原基期的关联标记有2个,菌柄直径的关联标记有12个,菌柄长度的关联标记有3个,菌盖直径的关联标记有9个,单瓶产量的关联标记有5个。关联SSR标记对表型变异解释率的变幅为5.11%~23.55%。研究表明,所选金针菇种质资源群体的遗传多样性以及连锁不平衡程度较高,适用于关联分析研究。本研究结果对金针菇核心种质资源库构建以及分子标记辅助育种具有参考价值。     

高低氮条件下玉米SSSL群体生物量、氮浓度及氮累积量的QTL定位

  【目的】  玉米生物量、氮浓度以及氮累积量与籽粒的产量和品质密切相关，本研究利用单片段代换系群体，对高氮和低氮条件下玉米成熟期的生物量、氮浓度和氮累积量进行了QTL定位，旨在为氮高效相关基因的精细定位以及克隆氮高效相关的主效QTL奠定基础。  【方法】  以氮效率具有显著差异的‘许178’和‘综3’为亲本构建的玉米单片段代换系 (SSSL) 群体作为研究材料，设置高氮 (0.15 g/kg) 和低氮 (0.05 g/kg) 两种处理进行盆栽试验。在成熟期取样，测定植株的生物量、氮浓度以及氮累积量。根据代换系与亲本‘许178’表型值的T-test结果, 利用该群体SSR遗传连锁图谱，在P < 0.05条件下定位所测定性状的QTL。  【结果】  在高氮和低氮条件下，共定位到133个QTL (贡献率为 –40.75% ～12.69%)。其中包括49个生物量QTL，在高氮条件下检测到26个、低氮条件下检测到23个；24个氮浓度QTL，其中17个茎秆氮浓度QTL (包括8个高氮条件下检测到的QTL和9个低氮条件下检测到的QTL)，7个叶片氮浓度QTL (5个高氮条件下检测到的QTL和2个低氮条件下检测到的QTL)；60个氮累积量QTL，包括33个茎秆氮累积量QTL (27个高氮条件下检测到的QTL和6个低氮条件下检测到的QTL)，27个叶片氮累积量QTL (11个高氮条件下检测到的QTL和16个低氮条件下检测到的QTL)。上述QTL在玉米的10条染色体上均有分布，其中以第4条染色体上检测到的数量最多 (19个)，第5条染色体上检测到的数量最少 (6个)。  【结论】  本研究定位到的生物量和叶片、茎秆氮累积量高氮特异QTL片段有umc1077 ～umc2350 (bin 10.04)、umc2350 ～bnlg1028 (bin 10.04) ，低氮特异QTL片段有umc2377 ～bnlg1647 (bin 3.01)、end ～phi072 (bin 4.00)、bnlg1444 ～umc2041 (bin 4.08)、bnlg1863 ～bnlg2046 (bin 8.03)。这些染色体片段中极可能包含控制玉米氮效率相关的关键基因，在后期的试验中我们将逐步对这些QTL进行精细定位。     

Identification of oxidation products of (-)-epigallocatechin gallate and (-)-epigallocatechin with H(2)O(2)

(-)-Epigallocatechin gallate (EGCG) and (-)-epigallocatechin (EGC) are two important antioxidants in tea. They also display some antitumor activities, and these activities are believed to be mainly due to their antioxidative effects. However, the specific mechanisms of antioxidant action of tea catechins remain unclear. In this study are isolated and identified two novel reaction products of EGCG and one product of EGC when they were reacted separately with H(2)O(2). These products are formed by the oxidation and decarboxylation of the A ring in the catechin molecule. This study provides unequivocal proof that the A ring of EGCG and EGC may also be an antioxidant site. This study also indicates an additional reaction pathway for the oxidation chemistry of tea catechins.     

Chemoenzymatic synthesis of homochiral (R)- and (S)-karahanaenol from (R)-limonene

Terpinolene oxide, a monoterpene belonging to the p-menthane group, is easily derived from naturally abundant (R)-limonene. It was isomerized with montmorillonite clay catalyst to karahanaenone (2,2, 5-trimethylcyclohept-4-en-1-one) by ring enlargement. The enantiomers of the corresponding alcohol, karahanaenol (2,2, 5-trimethylcyclohept-4-en-1- ol), known for their individual organoleptic properties, were resolved through Pseudomonas cepacia lipase mediated enantiospecific alcoholysis of its acetate derivative.     

Excretion of (14)C-fumonisin B(1), (14)C-hydrolyzed fumonisin B(1), and (14)C-fumonisin B(1)-fructose in rats.

14C-Fumonisin B(1) (FB(1)) was produced by Fusarium proliferatum M-5991 in modified Myro liquid medium and purified to >95% purity with a specific activity of 1.7 mCi/mmol. Nine male and nine female F344/N rats were each dosed by gavage with 0.69 micromol of (14)C-FB(1), (14)C-hydrolyzed FB(1), or (14)C-FB(1)-fructose/kg body weight. Urinary excretion of (14)C-FB(1) and (14)C-FB(1)-fructose was 0.5% and 4.4% of the total dose, respectively, and was similar between male and female rats. Urinary excretion of (14)C-hydrolyzed HFB(1) was significantly greater (P > 0.05) in female rats as compared with male rats (17.3% vs 12.8% of the total dose, respectively). There were no significant (P > 0.05) differences in biliary excretion of the three fumonisin compounds with a mean of 1. 4% of the dose excreted at 4 h after dosing. Lesser amounts continued to be excreted up to 9.25 h after dosing. Although biliary excretion of the (14)C-FB(1), (14)C-hydrolyzed FB(1), and (14)C-FB(1)-fructose was similar, increased urinary excretion of the (14)C-hydrolyzed FB(1) as compared to (14)C-FB(1) and (14)C-FB(1)-fructose indicated a greater absorption of the hydrolyzed form.     

(三唑基-~(14)C-)粉锈宁的标记合成

本文报道了(三唑基-14C)-粉锈宁的制备。由14C-甲酸和重碳酸氨基胍形成(5-14C)-3-氨基-1,2,4-三唑,再经重氮化脱氨得到(5-14C)-1,2,4-三唑,最后再与对氯酚和二氯片呐酮反应得到(三唑基-14C)-粉锈宁。放化收率为26％(从甲酸-14C计),放化纯度大于95％。     

Theoretical speciation of ethylenediamine-N-(o-hydroxyphenylacetic)-N'-(p-hydroxyphenylacetic) acid (o,p-EDDHA) in agronomic conditions

The presence of ethylenediamine-N-(o-hydroxyphenylacetic)-N'-(p-hydroxyphenylacetic) acid (o,p-EDDHA) as the second largest component in commercial EDDHA iron chelates has recently been demonstrated. Here is reported the speciation of o,p-EDDHA by the application of a novel methodology through the determination of the complexing capacity, protonation, and Ca(2+), Mg(2+), Cu(2+), and Fe(3+) stability constants. The pM values and species distribution in solution, hydroponic, and soil conditions were obtained. Due to the para position of one phenol group in o,p-EDDHA, the protonation constants and Ca and Mg stability constants have different values from those of o,o-EDDHA and p,p-EDDHA regioisomers. o,p-EDDHA/Fe(3+) stability constants are higher than those of EDTA/Fe(3+) but lower than those of o,o-EDDHA/Fe(3+). The sequence obtained for pFe is o,o-EDDHA/Fe(3+) >/= o,p-EDDHA/Fe(3+) > EDTA/Fe(3+). o,p-EDDHA/Fe(3+) can be used as an iron chelate in hydroponic conditions. Also, it can be used in soils with limited Cu availability.     

Binding studies of oxovanadium(V) with ovalbumins (OA)

The effect of protein oxovanadium(V) ion concentration and pH on the ratio of diffusion current (id/id₀) was studied in vanadium(V) ovalbumin-S and denatured ovalbumin systems. In both the cases marked decrease in diffusion current was observed at the respective pH values, indicating that binding takes place with cationic groups of the proteins. The binding sites (n) were found to be pH dependent. The uniformity of logK and ΔG ⁰ value at all pH values indicated the involvement of same sites in interaction. Furthermore, the linear scatchard plots in both the systems supported the involvement of single class of independent sites in oxovanadium(V) anion interaction. The difference in binding sites (n) has been attributed to the folded structure of ovalbumin-S while unfolded one of denatured ovalbumin.     

Effect of pH on interaction between As(III) or As(V) and manganese(IV) oxide

The efficiency of As(III) oxidation by MnO₂, and retention of oxidation products varies with system pH. Maximum retention by hydrous Mn(IV) oxide occurs at pH < 5, declining at higher pH to about half total As at pH 10. The adsorption capacities of pyrolusite and cryptomelane at pH ～6.5 for As(V) species were 10 and 25 mmol kg^?1, respectively. HMO surface saturation (～10 mmol kg^?1) was reached with equilibrium As(V) levels of 5 to 8 × 10^?6 M but this was supplemented at higher levels by an absorption process where uptake increased linearly with concentration (e.g., 68 mmol kg^?1 with 2 × 10^?5 M As(V)). Added As(III) was avidly oxidized and most product retained at pH 3. At higher pH increasing amounts of As(III) remained unoxidized due to initial reactions apparently blocking access to internal pores. Added Na⁺ reduced the amount of As retained by the HMO, with the phosphate salt having a significant effect. Extraction studies confirmed that most As could be released by exposure to reducing agents or chelating agents (EDTA). The environmental significance of the results has been considered.