小麦抗旱相关基因TaCRT-D单核苷酸多态性分析

 【目的】钙网蛋白（CRT）是细胞内质网膜上的钙结合蛋白,参与多种细胞功能的调节。研究小麦钙网蛋白基因TaCRT-D单核苷酸多态性,并分析其与抗旱性的关系。【方法】以苗期抗旱性不同的37份六倍体普通小麦和3份普通小麦D基因组供体种粗山羊草为材料,通过直接测序分析TaCRT-D基因的单核苷酸多态性（SNP）及其与抗旱性的关系。【结果】TaCRT-D基因DNA长度为4 001 bp,在长达160 040 bp的核苷酸序列中共检测到105个单核苷酸变异位点,包括84个SNP和21个InDel,二者出现的频率分别为1/1 905和1/7 621,编码区的核苷酸多样性值（π）小于非编码区,说明编码区所承受的选择压力较大,遗传变异小于非编码区。单倍型分析表明,40份供试材料分为8种单倍型,其中单倍型H1中11份材料包括4份中等抗旱材料和7份干旱敏感材料;单倍型H3、H4和H7既有抗旱性强的材料也有干旱敏感材料;单倍型H5只包括3份小麦D基因组供体种材料。【结论】普通小麦TaCRT-D基因中SNP频率较低,TaCRT-D基因单核苷酸多态性与小麦苗期抗旱性之间没有明显的对应关系。     

小麦TaPK7基因的克隆及其在多种胁迫条件下的表达分析

为了揭示小麦TaPK7基因对不同逆境胁迫的应答机制, 以SAPK7基因的全长cDNA序列为信息探针,采用电子克隆和RT-PCR的方法,从抗旱小麦品种旱选10号中克隆到一个包含1 074 bp开放阅读框、编码357个氨基酸的cDNA序列,命名为TaPK7.生物信息学分析表明,TaPK7同时具有磷酸化丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸的活性.氨基酸序列比对发现,TaPK7与水稻、玉米、大麦等植物中受逆境胁迫诱导表达的直系同源基因高度同源.实时定量RT-PCR检测结果表明,TaPK7参与对高渗、高盐、低温等多种胁迫和ABA处理的应答反应,但在不同胁迫或处理下的表达模式不同,TaPK7对四种非生物胁迫的敏感性次序为:高盐＞高渗＞低温＞ABA.     

小麦灌浆期抗旱性鉴定指标的综合评价

为了给在不同水分条件下有效地利用生理性状评价小麦抗旱性提供依据,在雨养和灌溉两种水分条件下,于灌浆期测定了76份小麦材料的叶绿素含量(Chl)、叶绿素荧光动力学参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fo、Ft,/Fm)、叶片相对含水量(RWC)、离体叶片失水速率(RWL)、渗透势(OP)和冠气温差(CTD),用主成分分析法将不同生理性状集成为几个相互独立的综合指标,根据综合指标对群体抗旱性(抗旱指数,DRI)和单株抗旱性(pDRI)的贡献,利用隶属函数分析法分别求出雨养(DS)和灌溉(WW)条件下的群体和单株抗旱性综合评价值(D植)DDRIDS、DpDRIDS、DpDRIWW.结果表明,雨养条件下单株DpDRIDS与pDRI显著相关(r=0.371,P＜0.005),依DpDIRDS对小麦材料抗旱性的分级结果与群体DRI和单株pDRI的分级结果吻合度均为55.3%;灌溉条件下单株DpDRIWW与DRI和pDRI也显著相关(r分别为0.246和0.303,P＜0.05),对材料抗旱性分级的吻合度分别为64.5%和67.1%.因此认为,与群体在雨养条件下DDRIDS和灌溉下DDRIWW相比,DpDRIDS和DpDRIWW更适合于不同水分条件下小麦的抗旱性评价,但只能作为抗旱性评价的参考,不能代替抗旱指数DRI.根据D值与单项指标间的最优回归方程,不同水分条件下生理指标对小麦抗旱性的贡献不同,其重要程度在雨养条件下依次为:Fo2＞OP＞CTD1＞Chl1＞RWC＞CTD2＞RWL＞Fv1;灌溉条件下为:Chl2＞Fo1＞CTD1＞CTD2＞RWL＞RWc＞Fv2(叶绿素含量、叶绿素荧光动力学参数右下脚的1和2分别指旗叶和倒二叶;冠气温差的1和2分别指灌浆早期和灌浆中期).因而,有选择地检测这些生理性状有助于提高小麦抗旱性的鉴定效率.     

蚂蚱麦和小白麦衍生系的遗传多样性分析

陕西关中蚂蚱麦和山西平遥小白麦是我国北方小麦品种的原始骨干亲本,解析蚂蚱麦和小白麦及其衍生系的遗传多样性对于小麦品种改良具有重要的参考意义。本研究利用小麦660KSNP芯片对蚂蚱麦、小白麦及其衍生品种(系)进行全基因组扫描,分析其遗传多样性。结果表明,小麦3个基因组的多态性SNP标记数为BAD,第4同源群的多态性标记数最少, 149份供试材料基因多样性(H)范围为0.095～0.500,平均值为0.336;核苷酸多样性指数(π)范围为0.272～0.435,平均值为0.340;而遗传相似系数(GS)变幅为0.335～0.997,平均值达0.619,表明蚂蚱麦和小白麦衍生系的遗传多样性较低。聚类分析表明蚂蚱麦和小白麦紧密地聚在亚群I,其衍生品种(系)分为5个亚群,其中2000年以前以蚂蚱麦或小白麦的单一衍生系为主,分在亚群I、II、III, 2000年以后多数品种同时拥有蚂蚱麦和小白麦血缘,分在亚群IV、V,遗传多样性较高,且与大面积推广品种聚为一类。因此,应加强优异基因资源导入,拓宽小麦品种的遗传基础,最终提高育种水平。     

玉米弯孢菌叶斑病抗性的QTL分析

 通过利用AFLP和SSR标记 ,对丹 340×沈 135的F2∶3 群体 (113个家系 )进行玉米弯孢菌叶斑病抗性基因的遗传作图和QTL分析 ,得到如下结论 :(1)玉米弯孢菌叶斑病抗性是由多基因控制的 ;(2 )应用复合区间作图法 ,对 1999年的玉米全株抗病性 ,检测到 4个QTL ,分别位于第 6、6、8和 10染色体上 ,可解释表型变异的 4 9.9% ;对 2 0 0 0年的玉米全株抗病性 ,检测到 6个QTL ,2个位于第 6染色体上 ,3个位于第 7染色体上 ,1个位于第 10染色体上 ,可解释表型变异的 77.6 % ;第 10染色体上的QTL是 2年间共同的QTL ,来自抗病亲本沈 135 ;(3)对每个QTL(定量特征点位分析 ) ,均检测到加性和显性效应 ,但相对大小有不同 ,各QTL以部分显性、显性和超显性为主要遗传方式 ;(4)控制玉米弯孢菌叶斑病抗性的QTL之间存在上位性互作。     

小麦种子水分胁迫萌发的基因差异表达

旱选10号为材料,以PEG-6000为胁迫荆,利用DDRT-PCR技术研究了种子芽期水分胁迫处理和对照材料在mRNA表达上的差异。获得的5个差异表达片段,在处理前后表达丰度均呈增加趋势,并为反向Northern点杂交所验证。经查询,2个片段与GenBank中已知基因有较高同源性,3个片段与已知的EST序列同源。     

不同水分环境条件下小麦IL群体产量相关性状遗传和关联性分析

干旱是限制小麦产量形成的重要非生物胁迫因子,研究小麦产量相关性状的抗旱遗传特性对小麦抗旱遗传改良具有重要意义。以小麦回交导入系(IL)群体((晋麦47×西峰20)×晋麦47)BC3F4的160个株系及其亲本为材料,研究不同水分环境条件下株高(PH)、穗下节长(PL)、单株穗数(SPP)、穗长(SL)、单株小穗数(TSP)、单株总粒数(GNP)、主穗小穗数(SMS)、主穗粒数(GMS)、千粒质量(TGW)和小区产量(GY)的遗传特点及相互关系,评价群体性状的遗传变异。结果表明:在不同水分环境条件下,小麦IL群体各目标性状表型偏向于轮回亲本晋麦47,变异广泛,多样性指数达0.74～0.97,且存在超亲分离,总体呈尖顶峰的负偏态分布。在4种水分环境条件下,小麦IL群体的PH、PL和TGW表现出较高的遗传力(h2B=0.48～0.81),其他性状遗传力较低(h2B=0.27～0.73)。性状之间普遍表现为不同程度的正相关,在干旱胁迫条件下,TGW和PH分别与小区产量有较高的相关性和关联度。该群体适合进行抗旱性状数量遗传研究。     

小麦EST数据批量分析平台的构建与应用

为进行EST数据批量分析，构建了EST／cDNA序列数据高通量、自动化分析平台。该平台基于Linux操作系统，主要由一些免费软件和perl程序构成．具有自动组装EST序列、查找同源基因、注释基因功能，同时具有进行基因分类等功能。利用该平台对小麦水分胁迫诱导表达的5个cDNA文库的6733条EST序列进行全面分析，初步建立了小麦水分胁迫诱导的基因表达谱。检测结果表明。小麦EST数据批量分析平台为批量EST序列的生物信息学分析提供了实用、便捷工具。     

小麦穗颈维管束遗传特性及其与产量性状的关系

为了研究不同水分条件对小麦穗颈维管束发育的影响,为小麦抗旱高产育种提供解剖学依据,以小麦加倍单倍体(DH)群体(旱选10号×鲁麦14)为材料,采用常规石蜡切片法分别检测干旱胁迫和正常灌溉条件下灌浆期小麦穗颈维管束数目及面积,同时分析了维管束遗传特性及其与产量性状的关系.结果表明,干旱胁迫严重抑制小麦穗颈维管束的发育,显著降低小维管束数目和维管束面积,对大维管束数目的影响较小;维管束性状的广义遗传力均较高,分布范围为74.16%～97.51%;DH群体各性状分离范围广泛,均产生了明显超亲的株系;在干旱胁迫条件下,维管束性状与产量性状表现负相关或相关不显著;在正常灌溉条件下,多数维管束性状与总小穗数、结实小穗数、小穗结实率及穗长呈显著或极显著正相关.由此可见,通过增加小麦穗颈大、小维管束数目和面积可保证物质运输"流"的畅通,育种工作中可以结合稳颈解剖结构特征选育高产品种.     

普通菜豆PvP5CS2基因对逆境胁迫的应答

为了探索逆境条件下脯氨酸积累的分子遗传机理, 改善作物的抗逆能力, 应用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和水杨酸法分别检测干旱、高盐(200 mmol L^-1 NaCl)和冷(4℃)胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中脯氨酸合成酶基因PvP5CS2表达量和脯氨酸含量的变化。结果显示, 3种胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中PvP5CS2的转录水平快速上升, 干旱处理4 d, 叶中PvP5CS2表达量达到最大值; 高盐处理下, 叶和根中PvP5CS2的表达高峰分别出现在2 h和6 h; 冷胁迫下, 叶和根中的表达高峰都出现在2 h; 随着胁迫时间的延长, PvP5CS2基因的转录水平逐渐下降。普通菜豆在逆境胁迫下, 幼苗叶和根中脯氨酸大量积累, 积累高峰出现在PvP5CS2基因表达高峰之后。这些结果说明, PvP5CS2基因的表达受干旱、高盐和冷胁迫诱导, 脯氨酸积累受PvP5CS2基因转录水平的调控。PvP5CS2基因在洋葱表皮细胞中的瞬时表达结果显示PvP5CS2蛋白定位在细胞核和膜上。