小麦杂交种及其亲本拔节期根系基因差异表达与杂种优势关系的初步研究

 以一套小麦 4× 5双列杂交组合的根系为材料 ,利用mRNA差异显示技术结合重复PCR扩增 ,分析了拔节期杂种与其亲本根系间基因表达的差异 ,并与杂种的 10个农艺性状表现和杂种优势进行相关分析。cDNA 2次PCR重复扩增中可稳定出现的带 (992 .4条 )占总带数 (12 4 1条 )的 79.97%。统计结果显示 ,杂种和其亲本间存在显著的基因表达差异 ,可概括为双亲共沉默型 (W 1)、单亲表达沉默型 (W2 )、杂种特异表达型 (W3)和单亲表达一致型 (W 4 )这 4种差异表达类型 ,其所占比例分别为 6 .74 %、5 .93%、4 .38%和 10 .4 8%。相关分析发现 ,各种差异表达模式与杂种性状表现的相关中有 3个呈显著相关 ,与性状杂种优势的相关中则有 7个呈显著相关 ,其中双亲共沉默型 (W 1)和单亲表达沉默型 (W 2 )与主穗长和单株生物产量杂种优势均呈显著正相关 ,单亲表达一致型 (W4 )与千粒重杂种优势呈显著正相关。双亲共沉默型 (W 1)和杂种特异表达型 (W 3)与根冠比杂种优势呈显著正相关。以上研究结果表明 ,基因的差异表达与作物杂种优势的形成可能有密切关系。     

大豆杂交种及其亲本苗期叶片基因差异表达与杂种优势的关系

【目的】通过基因差异表达分析揭示大豆杂种优势产生的原因,为探明大豆杂种优势的分子机理提供理论基础。【方法】采用4×5 NCⅡ设计,配制20个大豆杂交种,以大豆苗期叶片为试验材料,应用mRNA差异显示技术,分析杂交种及亲本之间的基因差异表达模式,并分析其与杂种优势的相关性。【结果】大豆杂交种和亲本之间存在着明显的基因差异表达,差异表达模式可分为单亲表达一致一型(110型)、单亲表达一致二型(011型)、双亲共沉默型(101型)、单亲表达沉默一型(100型)、单亲表达沉默二型(001型)和杂种特异表达类型(010型)6种,其中单亲表达一致一型所占比例最高(13.25%)。差异表达模式与杂种表现的相关分析结果显示,百粒质量与011型呈显著负相关,与101型呈显著正相关;节数、脂肪含量与100型呈显著正相关;差异表达模式与中亲优势(MPH)的相关分析结果显示,分枝数、单株荚数、单株粒数的MPH与110型呈显著负相关,单株粒质量的MPH与110型呈极显著负相关;差异表达模式与超亲优势(BPH)的相关分析结果显示,单株荚数的BPH与110型呈显著负相关,单株粒数和单株粒质量的BPH与110型、虫食粒率的BPH与101型均呈极显著负相关。【结论】大豆基因差异表达与杂种优势的形成存在一定程度的相关性。     

美洲黑杨生长及基因表达差异

以9年生美洲黑杨50号、36号及F1子代为材料,对美洲黑杨亲子代的生长变异和杂种优势进行了研究,并利用mRNA差异显示技术对美洲黑杨亲子代的基因表达差异进行研究。结果表明:美洲黑杨F1子代间生长量存在丰富的遗传变异,树高平均变异系数是24.59%;胸径平均变异系数是29.88%。美洲黑杨F1子代在苗期有12.2%的单株生长超过双亲,其平均中亲优势和超亲优势分别为42.05%和32.51%;而9年生的中亲优势和超亲优势分别是22.7%和12.0%。美洲黑杨亲子代间的基因表达差异明显,共找到57个表达差异基因,表达存在着3种量的差异类型和6种质的差异类型。在所有基因表达中父本特异表达基因在杂种一代中受抑制型所占比例最高(21.1%),子代特异表达基因最少(5.3%),母本(50号)基因对子代杂种优势的贡献要大于父本。     

水稻杂种一代及其亲本分蘖期根系基因的差异表达

以汕优６３组合为材料,运用ｍＲＮＡ差异显示技术研究了亲本与杂种一代分蘖期根系基因的差异表达。结果表明,与苗期相比,分蘖期根系基因的表达在质和量上都有显著的改变。质的改变有：Ｆ１特异表达的基因,Ｆ１特异表达的基因,Ｆ１减弱表达的基因,Ｆ１表现沉默（含父强母弱和父弱母强）和Ｆ１增强表达;量的改变有：Ｆ１弱势表达,Ｆ１强势表达２种类型。目前已回收了部分差异的ｃＤＮＡ条带,其中差异条带ＲＴ１的Ｎｏｒｔｈｅ     

利用SSR标记分析小麦强优势组合亲本遗传差异

利用SSR标记对小麦（黑麦）异源重组系异源2号组配的22个强优势杂交组合亲本进行了遗传差异检测分析。结果表明，被测材料间SSR标记多态性较高。69对引物中，52对引物（占75．36％）扩增产物具多态性，共扩增得到155条带。其中，123条带具多态性，占79．35％。每个多态性引物可扩增出1－6条带，平均可扩增2．3条多态性带。父本异源2号与其强优势组合母本间SSR遗传距离平均值0．30，高于母本间遗传距离平均值0．21，聚类结果也显示其单独聚为一类。由此证实，异源2号与母本间确实在分子水平上存在较大遗传差异。SSR遗传距离与亲本各性状表型差异及F1各性状杂种优势间相关均不显著。据此认为，可能难以直接利用SSR遗传距离预测杂交组合的杂种优势。     

转反义trxs基因小麦籽粒发育过程中基因表达差异

为探讨反义trxs基因在转基因抗穗发芽小麦中的作用机制,以转反义trxs基因和非转基因小麦开花后5~30 d的籽粒为材料,采用mRNA差异显示技术分析了转基因与非转基因小麦在籽粒形成过程中的基因表达差异。结果表明,在籽粒发育过程中,转基因与非转基因小麦存在明显的基因表达差异,差异可归纳为转基因增强型、转基因减弱型、转基因特异型和沉默型4种类型,而且特异型表达明显高于增强型和减弱型;差异条带数随种子成熟度的增加而不断增多,到花后第25天达到最高(77条),然后略有下降,且在胚乳中的差异明显高于胚中的。     

mRNA差异显示技术及其在植物研究中的应用

本文简要介绍了mRNA差别显示技术的基本原理及其在植物学研究中的应用。     

mRNA差异显示技术及其在植物生理研究中的应用

简述了 m RNA差异显示技术的基本原理及其在基因表达差异、基因的鉴定与克隆、激素调控机理、抗逆性机理等方面的应用 ,并对其在植物生理研究中存在的问题与改进的方法做了介绍     

mRNA差异显示技术及其在植物生理研究中的应用

简述了ｍＲＮＡ差异显示技术的基本原理及其在基因表达差异、基因的鉴定与克隆、激素调控机理、抗逆性机理等方面的应有,并对其在植物生理研究中存在的问题与改进的方法做了介绍。     

利用谷蛋白分析小麦强优势组合亲本遗传差异

利用SDSPAGE方法对小麦（黑麦）异源重组系异源2号组配的22个强优势杂交组合的亲本进行了谷蛋白分析。结果表明,谷蛋白图谱能将所有亲本区分开。统计了电泳分离出的HMW亚基和部分LMW亚基谱带,共25条相对迁移率不同的谱带,其中,24条具多态性。父本异源2号与其强优势组合母本问谷蛋白遗传距离较大,平均值为0．54。聚类结果表明,所有亲本可划分为两大类,异源2号可单独划分为一亚类。谷蛋白遗传距离与亲本各性状表型差异及F1各性状杂种优势间相关均不显著,难以用于预测杂种优势。     

Differential Gene Expression Between Hybrids and Their Parents During the Four Crucial Stages of Cotton Growth and Development

The study aims to clarify the differential gene expression between cotton hybrids and their parents in order to better understand the molecular basis of cotton heterosis. The research focused on cotton heterotic and lower heterotic hybrids and their parents during the four crucial stages, which were analyzed using a differential display technique. The results indicated that there were both quantitative and qualitative differences in gene expression amongst them. The quantitative differences include over- and under-expression of parental genes and the dominant expression of highly-expressed parental genes in hybrids. In contrast, the qualitative differences are the following： （i） Bands were observed in both parents but not in the F1 hybrid （BPnF1）; （ii） bands occurred in either of the parents but not in the F1 hybrid （UPnF1）; （iii） bands presented only in the F1 hybrid but not in either of the parents （UF1nP）; and （iv） bands were detected in either of the parents and the F1 hybrid （UPF1）. Overall, the major differences of gene expression occurred in the qualitative level and four related differential patterns were observed. Furthermore, the amount of differential patterns during the flowering stage was relatively higher than those of other stages. At this juncture, both the amount of hybrid-specific expression patterns at flowering stage and the silenced expression patterns at boll-forming stage in highly heterotic hybrids were found higher than those in the lower heterotic ones. It was concluded that significant differences of gene expression in leaves were present between cotton hybrid and its parents during the whole growing stages. Hence, these differences might be responsible for the observed cotton heterosis.     

小麦亲本及其杂交后代苗期氮代谢相关指标的遗传与表达差异

【目的】分析小麦氮代谢相关指标的遗传与表达差异,为选育小麦氮高效品种提供理论依据。【方法】选用6个不同氮效率小麦品种及其组配的3个杂交组合,采用霍格兰营养液进行苗期试验,设置3个氮水平：低氮（LN）、正常供氮（CK）、高氮（HN）,分别为0.2、4和8 mmol•L-1,在3个氮水平下对小麦苗期形态、氮代谢相关酶、氮含量和氮素积累量进行遗传分析,同时探讨了根叶的氮代谢相关基因的表达量差异。【结果】根长和根鲜重在低氮水平下明显高于正常供氮,杂种优势表现为负向。苗高和苗鲜重随着氮水平的增加呈抛物线增长趋势,杂种优势表现为超中亲甚至超高亲。根长随氮水平增加先大幅降低后趋于平缓,而苗高则先大幅下降后趋于平缓。根苗鲜重变化规律与根长和苗高一致。根含氮量随着氮水平增加呈上升趋势,而叶片含氮量和氮素积累量则先大幅升高后小幅下降,高氮水平下根叶含氮量杂种优势显著。硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性均随着氮水平升高而升高,硝酸还原酶活性的杂种优势均为负向,而谷氨酰胺合成酶活性表现为正向杂种优势。硝酸还原酶活性的杂种优势变化与根系性状基本一致,谷氨酰胺合成酶活性杂种优势与地上部幼苗性状基本一致。根系硝酸转运蛋白的3个基因的表达量趋势一致,均随着氮水平升高呈先大幅下降后趋于平缓,且杂种优势整体表现为正向。叶片NRT1.1和GS1c的表达量均随着氮水平增加呈先大幅上升后小幅下降趋势,杂种优势整体表现为正向。小麦根系与叶片NRT1.1的表达变化趋势不一致,根系NRT1.1的表达量在氮胁迫时大幅升高,而叶片NRT1.1的表达量在氮胁迫时大幅下降。综合所测15项指标结果显示,在低氮水平下低氮高效品种YM35和高氮水平下高氮高效品种DK138多数指标较高。组合YM35×DK138是由低氮高效品种和高氮高效品种杂交而成,该组合在低氮水平15项指标中有10项指标较高,且在正常供氮和高氮水平下有6项和5项指标较高。【结论】与氮素吸收密切相关的根系指标随着氮水平增加先大幅下降后趋于平缓。与氮素利用相关的指标和基因表达随着氮水平增加先大幅增加后趋于平缓。3个组合在不同氮水平下大多数指标表现为正向杂种优势。以低氮高效和高氮高效品种作亲本组配利于在低氮环境下对优良后代的选择,以氮高效品种作亲本有利于后代在正常供氮时的生长。     

鹿茸不同生长期MALAT1基因的差异表达

以不同生长期的鹿茸尖端组织为材料,采用mRNA差异显示技术检测不同生长期鹿茸尖端间充质组织的差异表达基因。对其中一条差异表达片段进行克隆测序分析,得到400 bp左右的片段,与野猪的非编码基因MALAT1有高度同源性,同源性为90%。进一步实时荧光定量RT-PCR鉴定发现,该基因在鹿茸生长发育的前期和中期表达量高于后期,该基因在鹿茸快速生长期的上调表达暗示其在鹿茸生长发育过程中发挥作用,是鹿茸生长发育相关基因的候选基因。     

利用DD-PCR技术研究扬稻6号基因的差异表达

利用DD-PCR技术对扬稻6号参与的强优势组合（扬两优6号和两优培九）、明恢63参与的弱优势组合、R13参与的中强优势组合以及亲本的基因表达进行了分析。根据基因在杂交组合和双亲中的表达情况分为8种类型,统计30个引物组合在11个参试材料中的表现,获得314组差异条带,大小在250bp至1000bp之间,其中强优势组合的差异表达带型UNP1、UNF,和ABF。明显低于弱优势组合,而DMP2和MONO则明显高于弱优势组合。用8种类型所占的比例对各参试材料进行聚类分析,结果显示,扬稻6号参与的强优势组合和明恢63参与的弱势组合明显被分为两类,两者在基因表达模型上存在一定差异。此外,在基因表达水平上探讨了扬稻6号杂种优势的特殊分子基础。     

扬稻6号差异表达基因与杂种优势关系分析

为探讨扬稻6号的杂种优势分子机理,以扬稻6号、特膏和明恢63配制的强、中、弱优势组合及其亲本为材料,利用DD-PCR技术。分析剑叶和幼穗的基因差异表达类型与主要农艺性状的杂种表现及杂种优势的关系。结果表明：千粒重与剑叶的DMP2（F1和父本表达的条带）和幼穗的UNP1（母本特异表达的条带）、UMONO（F1和双亲都沉默的条带）呈显著正相关,而与幼穗的UNF1（F1特异表达的条带）和MONO（F1和双亲都表达的条带）呈显著负相关。在超亲优势方面千粒重与幼穗的UNF1呈显著负相关。推测杂种优势可能受父本基因型影响较大。此外,分别克隆强、弱优势F1闻差异表达的条带,反Southem鉴定出40个差异表达基因。涉及光合作用、生物运输、逆境应答、转录调控、信号转导、糖代谢、氨基酸代谢等。     

穗分枝小麦与普通小麦的杂种优势研究

对普通小麦和穗分枝小麦杂交种的田间杂种优势表现进行了系统研究,以期为明确穗分枝小麦在小麦杂种优势中的利用价值提供参考。2年度(2008—2009年和2009—2010年)的田间试验结果显示,穗分枝小麦与普通小麦之间存在着明显的杂种优势,其中,单株粒质量的杂种优势在-3.83%～65.43%之间,平均为20.66%,且比对照京411高5.11%,说明利用穗分枝小麦可以大幅度提高小麦杂种优势潜力。     

利用基因芯片分析小麦茎秆伸长过程中的基因表达谱

为研究小麦茎秆伸长过程中的分子调控机制,以郑麦9023为材料,采用Affymetrix小麦基因芯片比较了小麦茎秆拔节前期及后期基部茎节组织的基因表达谱。通过对拔节后期和前期的数据比较,以共同上调表达2倍以上的基因为标准,找出了参与小麦茎秆伸长调控的候选基因172个(172个探针组);利用Affymetrix的NetAffx Analysis Center查询和NCBI的BLASTx分析,其中有29个基因已注释了功能;利用MIPS数据库将注释基因分为6类,包括转录、糖代谢、细胞组分生成、植物光合作用、病程相关蛋白基因及钙离子结合蛋白。     

鹅掌楸种间杂交组合叶芽发育时期基因表达的差异

以鹅掌楸属植物正反交2个组合为材料,利用DDRT-PcR技术,研究其在不同生长发育阶段基因表达的差异.结果表明:2组合总条带表达数都是在生长旺盛期最大,休眠期次之,萌动期最小.杂种鹅掌楸H×M和BM×J的双亲共沉默型(Ⅰ)、杂种特异表达型(Ⅱ)在不同生长时期均存在极显著差异.而单亲表达一致型(Ⅲ)、单亲表达沉默型(Ⅳ)...